履帶拖拉機油缸通用化自動焊接平臺的設計

彭書廣，張金輝，李 強

（第一拖拉機股份有限公司，河南 洛陽 471003）

履帶拖拉機油缸通用化自動焊接平臺的設計

彭書廣，張金輝，李 強

（第一拖拉機股份有限公司，河南 洛陽 471003）

目前履帶拖拉機上使用的油缸有鏟刀油缸、張緊油缸和懸掛油缸，三種油缸的直徑、長度均不一樣，給自動化焊接帶來一定困難。文章通過對三種油缸的焊接工藝性進行分析，設計了一種針對油缸環縫焊接的通用化自動焊接平臺。

液壓油缸；環縫焊接；自動化焊接平臺；通用化

油缸在現代履帶拖拉機中使用廣泛，主要類型有用于土方作業的鏟刀油缸、用于履帶張緊的張緊油缸和用于掛接農機具的懸掛油缸。油缸的結構主要是由缸筒、端蓋、底座、油管接頭座、活塞桿等組成，主要通過焊接方式組裝而成，因此焊接是油缸生產制造過程中關鍵的工序和核心內容。由于工況的特殊性，油缸通常要承受很高的載荷，因此對焊縫的密封性要求較高，焊接不良時會導致焊縫出現泄漏及缸體開裂的現象，嚴重時影響整機使用性能，甚至造成嚴重事故。

1 焊接工藝分析

圖1、圖2、圖3分別為三種油缸的結構簡圖，由圖可知，油缸的主要焊接部位有：缸筒與端蓋、底座（連接法蘭）、回轉銷間的對接環焊縫，缸筒與油管固定座間的角環焊縫，缸筒與油管接頭座間的相貫線焊縫等，這些焊縫均采用在外圓單面施焊成形。由于油缸通常要承受較高載荷，特別是對接環焊縫，既要承受液體均勻的周向力，又要承受軸向力，因此焊縫的質量至關重要，焊縫金屬和熱影響區必須要有較高的強度和沖擊韌性。技術上要求焊縫焊高6mm，焊后進行油壓密封性試驗，20MPa壓力下保壓1min不得有滲油現象。綜上，油缸的焊接存在一定的技術難度，主要有：①油缸體零件的組裝精度要求高；②油缸體的焊接變形與焊縫密封性要求高；③油缸體的焊縫呈圓周環形分布，屬于全位置焊縫，焊接操作難度大。為此，開發出一種通用化的環縫自動化焊接平臺就非常有必要。

圖1 鏟刀油缸結構及環形焊縫位置

圖2 張緊油缸結構及環形焊縫位置

圖3 懸掛油缸結構及環形焊縫位置

2 關鍵結構分析及工作原理

（1）缸筒定位機構。由于缸筒在對焊前已進行加工，內孔的尺寸精度、形狀精度、位置精度都很高，表面粗糙度很低，而外表面未經加工，屬毛坯面，因此本機構采用內孔定位的方式，使缸筒在旋轉中自動對中，對中和定位的精度都很高。

圖4 缸筒定位機構簡圖

如圖4所示，缸筒定位機構主要有左（右）支座、V型調節機構、頂尖、鎖緊裝置和導向桿等組成。左（右）支座起承載主（被）傳動軸的作用。缸筒與端蓋、底座均由頂尖定位，搖動手輪使被傳動軸橫向移動，頂緊缸體合件并由鎖緊裝置1鎖緊，進行缸體的軸向和徑向定位。V型調節機構（含滾輪）高度可調，并可以通過鎖緊裝置2進行鎖緊，主要起輔助支承作用。

特點：凸頂尖（3種）和尖頂尖（2種）配套使用，同時改變右支座、V型調節機構的橫向位置，可以實現鏟刀油缸、張緊油缸和懸掛油缸的定位作用，并可擴展到不同直徑和長度適宜的其他零件的環縫焊接上。左（右）支座、V形調節機構的調整均是以導向桿導向，保證調節過程中支座、V形機構同心同軸。

（2）焊槍調整機構。如圖5所示，焊槍調整機構主要有支座、擺架、連接桿、十字萬向節、夾持桿、夾頭等組成。支座固定在機架上，起支撐作用。擺架底部和支座相連，上部和連接桿相連，通過改變兩側螺釘的高度差，實現擺架的側向擺動，最大調整范圍約60°。十字萬向節安裝在連接桿上，可以沿連接桿橫向移動并繞桿轉動，以實現焊槍位置和角度的調整。當焊接時，根據不同需要進行調整，使焊槍獲得最佳的位置和角度。

圖5 焊槍調整機構簡圖

特點：該機構可調整焊槍的位置和角度，實現不同長度、不同直徑缸筒的環縫焊接，焊槍軸向可調距離為250～1000mm，徑向可調距離為70～130mm。另外，還可以根據需要增加焊槍，實現多環縫焊接。（3）動力回轉機構。如圖6所示，該機構主要有變頻電機、同步帶和主傳動軸組成。電機通過同步帶驅動主傳動軸，傳遞轉速和扭矩，帶動缸體勻速旋轉，使焊接過程連續流暢，焊縫熔深均勻、成形美觀。特點：電機的轉速有電氣控制部分進行控制，在一定范圍內可調，與焊機匹配后可獲得最佳的焊接速度。

圖6 動力回轉機構簡圖

3 結語

（1）通用化設計，可以實現履帶拖拉機多種油缸的單、雙環縫焊接，還可以擴展到直徑和長度適宜的軸、套筒類零件的環縫焊接。

（2）采用內孔對中定位，對中精度高，方便地實現同心同軸，無需點焊固定，可直接施焊。

（3）配有電氣控制部分，可以控制電焊機的通（斷）電、工件回轉、引弧、焊接、熄弧等過程，實現焊接生產過程自動化，縮短了生產周期，保證了焊接過程連續流暢，使焊縫熔深均勻、成形美觀，焊接效果如圖7所示。

圖7 焊接效果圖

（4）結構簡單，運行可靠，實用性強，維修方便。

［1］鄭國政.CO2自動焊在液壓缸生產中的應用［J］.山西科技，2010，25 （4）：80-81，83.

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［4］陳煥明.焊接工裝設計［M］.北京：航空工業出版社，2006.

Design of Universal Automatic Welding Platform for Crawler Tractor Cylinder

PENG Shu-guang，ZHANG Jin-hui，LI Qiang
（First Tractor Co.，Ltd.，Luoyang，Henan 471003，China）

At present，the cylinder used in the track tractor has the shovel cylinder，the tension cylinder and the suspension cylinder.The diameter and length of the three cylinders are different，which brings some difficulties to the automatic welding.In this paper，through the analysis of the welding process of the three kinds of cylinders，a generalized automatic welding platform for the welding of the cylinder is designed.

hydraulic cylinder；girth welding；automated welding platform；generalization

S219.2

A

2095-980X（2017）04-0074-02

2017-03-07

彭書廣（1986-），男，助理工程師，主要研究方向：工藝技術。