JCT60Q玉米收割機前橋殼總成的焊接工藝

周九陽，李文燕

（1.江西江鈴底盤股份有限公司，江西 撫州344000；2.江西省農業技術推廣中心，江西 南昌330000）

1 產品簡介

隨著農村經濟體制改革的不斷深化和農機跨區域作業模式的出現，聯合收割機行業快速發展[1]。為保障聯合收割機的質量，本研究就JCT60Q型玉米收割機前橋殼總成展開具體分析。JCT60Q型玉米收割機前橋殼總成主要由管梁、箱體托架、連接底座、最終傳動連接法蘭等11種共27個零部件組合焊接而成。

2 工藝策劃與產品過程流程

根據產品圖紙的要求，要進行前期焊接工藝策劃，前期工藝策劃、過程控制和產品檢驗這三個關鍵環節，每一個環節都十分重要，各環節相互影響且缺一不可[2]。為了滿足焊接工藝的需要，先要把一部分零件焊裝成單獨的總成，然后各個單獨的總成及其他零件按一定的順序組裝焊接，最后焊裝成前橋殼總成。首先，選擇焊接方式。該產品主要是長厚板的箱體構件焊接，而且產量不高，投資機器人自動焊接成本高、時間長，不是好方案，所以采用熔化極氣體保護焊，提高了生產效率[3]。采用現有的NBC-500焊接電源，型號ER50-6、直徑O1.2的焊絲為焊接設備。其次，要制定合理的產品過程流程（焊裝順序），產品過程流程中必須要包含各步驟需要的設備、工裝、夾具、量具、產品特性的要求、過程的焊接參數選擇等，焊接參數的選擇必須考慮到在保證焊接質量前提下提高生產效率[4]。

根據圖紙結構及要求，把該產品分成8個步驟完成。步驟1，箱體托架、割臺油缸支座與管梁拼裝點固焊；步驟2，箱體托架、割臺油缸支座與管梁滿焊，組成管梁總成；步驟3，前牽引架、升運器支臂與管梁總成拼裝點固焊；步驟4，前牽引架、升運器支臂與管梁總成滿焊；步驟5，支撐板、加強筋Ⅱ與連接座板拼裝點固焊，組合成連接座板總成；步驟6，連接座板總成滿焊；步驟7，連接座板總成、最終傳動連接法蘭與管梁總成拼裝點固焊；步驟8，連接座板總成、最終傳動連接法蘭、加強筋Ⅰ與管梁總成滿焊。在步驟8完成后，所有的零部件及焊縫完成焊接。然后是產品的檢驗，包含焊縫質量的檢驗及尺寸符合性的檢驗。所有相關檢驗滿足設計要求后，即可交付到機加工生產。為了節省篇幅，下面以步驟1為例，介紹產品過程流程的具體內容與格式。產品過程流程如表1所示。

表1 產品過程流程

工藝策劃步驟1的具體內容如下：

1）過程流程的名稱：箱體托架、割臺油缸支座與管梁拼裝點固焊。2）完成本步驟需要的機器設備/測量設備：需要設計制作箱體托架、割臺油缸支座與管梁拼裝點固工裝，1臺NBC-500的焊接電源。3）產品特性：焊點外觀、箱體托架位置尺寸、割臺位置尺寸需要滿足要求。4）過程特性：因為該步驟主要任務是拼裝及點固焊，保證組合后的總成尺寸合格，不是長焊縫的焊接，所以焊接參數選擇小一點，焊接電流200 A~280 A，焊接電壓26 V~32 V，保護氣體的氣流量15 L/min~20 L/min。在后面步驟滿焊時，主要任務是完成多個焊縫的焊接，為了保證焊縫強度及焊縫外觀要求，所以焊接參數選擇大一點，焊接電流260 A~320 A，焊接電壓28 V~34 V，保護氣體的氣流量20 L/min~25 L/min。5）特殊特性符號：每個產品生產的過程中會有一個或幾個步驟中需要特別關注的點，是質量保證的重點。比較重要的特性用白色的三角形表示，最重要的特性用黑色的三角形表示。該玉米收割機前橋殼總成的最重要的特性是步驟8連接座板總成、最終傳動連接法蘭、加強筋Ⅰ與管梁總成滿焊時的焊縫熔合。該步驟的焊縫熔合是產品能否承受疲勞強度的關鍵。

產品過程流程是工藝策劃的開始，如果這一步做好了，可以為后面的工作帶來便利；如果這一步沒有做好，將給后面的工作帶來很大的困難。

3 失效模式分析

根據過程流程圖的內容，分析各個步驟可能產生的潛在失效模式及潛在失效后果，簡稱失效模式分析，主要包括后果的嚴重程度、產生的原因及頻率、現行解決問題的應對方案等。失效模式分析要對人、機、料、法、環、測量等各方面進行全面的分析，確保各工序能夠保證產品的焊接質量，避免生產出不合格產品，這是控制質量的關鍵。下面繼續以步驟1為例，介紹潛在失效模式及潛在失效后果的具體內容與格式。潛在的失效模式及潛在的失效后果分析，如表2所示。

表2 潛在的失效模式及潛在的失效后果分析

1）過程功能/要求：該項即步驟1箱體托架、割臺油缸支座與管梁拼裝點固焊的名稱。2）潛在的失效模式：有焊點不牢固或位置不對，割臺油缸支座尺寸超差，箱體托架尺寸超差。3）潛在的失效后果：對應潛在的失效模式，分別有焊點開裂導致的尺寸變動，影響整車裝配，影響機加工鉆孔、銑平面。4）嚴重度數（S）：發生該項失效后果的嚴重程度，按1~10分，最嚴重為10分，該步驟1的3個失效模式的嚴重度分別是6、7、5，屬于比較嚴重。5）潛在的失效起因/機理：分別對應有操作過快或焊接規范不匹配，夾具松動或量具未定期校核。6）頻度數（O）：每個失效可能產生的頻率，按1~10分，1分是該失效極少發生，10分是該失效發生的可能性超過50%，該步驟1的3個失效模式的頻度數分別是2、3、2，說明該步驟發生失效模式的頻率很低。7）現行探測過程控制：即采用什么方法來檢查、發現失效是否發生，該步驟1采用100%的目視檢查焊縫是否開裂，每25件產品檢查1件割臺油缸支座尺寸、箱體托架尺寸是否超差。8）探測度（D）：現行探測過程控制發現失效的水平，按1~10分，1分是能夠100%發現該失效，10分是很難發現該失效，該步驟1的3個失效模式的探測度都是2，說明該步驟如果發生失效模式，比較容易發現。9）RPN：風險優先數的簡稱，把前面提出的嚴重度數（S）、頻度數（O）、探測度（D）這3個數值相乘，即可得到RPN值。質量體系要求RPN值≥80時，必須有建議措施及應對方案，該步驟1的3個RPN值分別為24、42、20，均小于80，所以建議措施都是無。

4 工裝、夾具的設計與制作

進行失效模式分析后，就必須開始工裝、夾具的設計制作了。工裝、夾具是生產質量保證的基礎，要想順利地焊裝出尺寸合格的產品，各步驟的工裝必須基準統一，同時，還需要保持被裝配的零部件設計基準與焊裝的工裝設計基準統一。工裝設計效果的好壞將會對各零部件是否能順利安裝及焊接產生很大的影響，所以設計工裝時，在保證質量前提下先要考慮到空間布局，方便操作者上料、組裝、焊接，盡可能采用快速加緊、氣動夾緊、防錯裝置。

JCT60Q型玉米收割機前橋總成的焊接設計制作了4套工裝：1）箱體托架、割臺油缸支座與管梁拼裝點固焊工裝；2）前牽引架、升運器支臂支架與管梁總成拼裝點固焊工裝；3）支撐板、加強筋Ⅱ與連接底板拼裝點固焊工裝；4）連接底板總成、傳動連接法蘭與管梁總成拼裝點固焊工裝。在工裝制作過程中，必須要跟蹤制作進度及制作精度，保證按時、按設計要求的精度交付使用。

5 控制計劃的制定

新產品進行生產前，根據產品過程流程，第一步，要制定相應的控制計劃，包含各步驟需要掌控的產品及過程特性。該步驟必須保證產品相關的尺寸及公差的要求、焊縫內在的質量要求、外觀要求以及其他要求。第二步，應用評價測量技術，即采用測量的工具及方法滿足測量的需要，其中，包含三坐標、游標卡尺、高度尺、卷尺、設備儀表、目測等。第三步，制定檢查的頻次及樣本容量、是否需要記錄等。第四步，制定應急計劃，當出現產品不合格的情況時，是現場返工還是隔離評審等。控制計劃表如表3所示。

表3 控制計劃表

6 作業指導書

作業指導書包含產品過程流程、失效模式分析、工裝夾具、控制計劃，每個工位必須的勞保穿戴要求以及每個操作步驟的內容、注意事項、簡圖等。其中的簡圖要標注該步驟生產需要的零部件型號、名稱、數量、各相關的位置、尺寸、焊接符號、焊接位置等。為了保證焊縫質量及整個產品強度，同時，提高生產效率，如防止應力集中，一些尖角、圓弧過渡處就不需要焊接，這些在作業指導書的簡圖上需要體現。作業指導書中簡圖如圖1所示。

圖1 作業指導書中的簡圖

7 產品的生產跟蹤、指導及交付

本產品采用人工焊接，在傳統的機械焊接模式中，工作人員以肉眼觀察焊接部位表面的清潔度，觀察金屬熔液的流動速度，適時地調整焊接角度[5]，可以保證焊接質量。

在經過前面一系列的準備， 生產需要的零件全部到位后，就要進入實質生產階段了，生產的過程控制是質量保證的關鍵一環。在一個生產新產品時，負責該項目的人員必須從頭到尾進行全程跟蹤，指導各工位的生產，要按控制計劃的內容檢查生產出的產品各項要求是否達到了設計要求，若出現問題按應急計劃處理并記錄，以便新產品總結會時提出建議及措施。產品全部完成生產后，組織設計、工藝、質保、生產等人員進行檢查及評審，產品的檢驗及評審同樣是質量控制的關鍵一環。確認產品合格之后，即可交付到機加工生產車間[6-7]。

8 總結

新產品全部完成后，焊接工藝策劃人員必須對該產品的全過程進行一次總結，對整個過程中出現的問題提出相應的改進措施，有助于下一次的生產更好地進行。

9 結束語

按TS16949體系的要求，建立一套完整的、系統的車輛焊接工藝的策劃并實施，能夠有效地保證JCT60Q玉米收割機前橋總成的焊接生產，確保產品質量及生產效率，提升市場競爭水平。