履帶起重機桁架臂中間節組扇拼裝及定位焊質量控制

李新群，余欽偉，李長洲

徐工集團工程機械股份有限公司建設機械分公司 江蘇徐州 221000

1 序言

21世紀前10年，被稱為“中國工程機械發展的黃金時代”，中國工程機械行業得到了飛速的發展。履帶起重機具備起重能力強、接地比壓小、轉彎半徑小及帶載行走功能，滿足多種不同工況的要求，使其成為現代化施工中的重要起重設備，其顯著的優越性得到施工單位的普遍認可。

桁架臂作為履帶起重機的主要組成部分及受力部件，其質量的優劣，直接影響桁架臂安裝周期和整機使用性能。中間節作為桁架臂主要零部件之一，也是桁架臂中數量最多的結構件，其質量的合理控制一直是履帶起重機產品生產中需要攻克的難題，特別是履帶起重機桁架臂中間節組扇拼裝及定位焊質量控制。

2 桁架臂中間節生產工藝流程

履帶起重機桁架臂中間節結構由接頭A、接頭B、主弦管、直腹管、斜腹管組成，如圖1所示。

圖1 履帶起重機典型桁架臂中間節結構件

各制造單位根據自身設備配置條件和實際生產水平，結合桁架臂主弦管直徑的大小和桁架臂截面尺寸的大小變化，實際生產制造工藝存在較大差異,常見履帶起重機典型桁架臂中間節結構件的生產流程如下。

1）生產流程一：下料→桁架臂組管→主弦管與接頭焊接→桁架臂組扇→桁架臂組體→腹管焊接→機加工。

2）生產流程二：下料→桁架臂組扇→桁架臂組體→焊接→機加工。

3）生產流程三：下料→桁架臂組扇→桁架臂組體→焊接。

總結上面的生產工序，不管采用那種工藝流程，都有桁架臂組扇的工序。

3 桁架臂中間節組扇拼裝及定位焊生產現狀

生產流程一中，桁架臂中間節組扇拼裝及定位焊生產現狀如圖2所示。采用快速鎖緊銷將導軌、支承座A、支承座B、三維工作臺和移動機構組成一個可變化的高精度平臺，通過組裝和調節定位結構、工裝接頭A、工裝接頭B的相應位置，結合V形塊高度調節器及定位銷軸既可保證桁架臂中間節組扇拼裝及定位焊質量，又能夠減少工裝設計和制造成本。移動機構的設計不僅滿足單扇取件的方便性，還拓寬了桁架臂的制造范圍，而且減少了工裝的調節時間，提升了生產效率。

圖2 生產流程一中桁架臂中間節組扇拼裝及定位焊

生產流程二、生產流程三中桁架臂中間節組扇拼裝及定位焊生產現狀如圖3所示。先由鉚工在拼裝及定位焊平臺上用粉線簡單地按照產品設計圖樣放樣，再找幾塊小板或小管點焊在平臺上進行組扇拼裝及定位焊。該生產現狀很難有效控制組扇拼裝及定位焊質量，存在以下問題。

圖3 生產流程二、生產流程三中桁架臂中間節組扇拼裝及定位焊

1）長期在平臺上點焊定位塊會導致平臺的平面度降低，從而導致桁架臂組扇拼裝及定位焊質量難以控制。

2）從單根主弦管的角度來看，不僅有定位無加緊，而且主弦管兩端均有定位塊，存在過定位現象，直接影響組扇拼裝及定位焊效率和質量，并且增加了放取件難度。

3）從整體組扇的角度來看，均存在有定位無加緊現象，而且兩根主弦管兩端和外側均有定位塊，存在過定位現象，直接影響組扇拼裝及定位焊效率和質量，并且增加取件難度。

4）直腹管無定位，直接影響組扇拼裝及定位焊質量及后續與直腹管相關零部件的拼裝及定位焊質量。

5）主旋桿與腹管拼裝及定位焊時，定位焊不規范，未點固，極易產生焊后角變形。

4 桁架臂中間節組扇拼裝及定位焊質量控制優化改進

針對生產流程二、生產流程三中桁架臂中間節組扇拼裝及定位焊存在的問題，結合三維柔性拼裝及定位焊工裝的兩化三性（模塊化、通用化，經濟性、靈活性和精確性[1]）特點，設計了桁架臂中間節組扇拼裝及定位焊工裝，如圖4所示。

圖4 桁架臂中間節組扇拼裝及定位焊工裝

（1）工裝操作流程 該工裝操作流程如下。

1）采用快速鎖緊銷將支腿、三維工作臺組裝成一個基本單元。

2）采用快速鎖緊銷將U形方箱與基本單元組裝成整體。

3）采用快速鎖緊銷安裝長度方向左右兩側支撐角鐵、定位角尺定位主弦管側面。

4）采用快速鎖緊銷安裝主弦管一端的支撐角鐵、定位角尺定位主弦管端面。

5）按照3）和4）設定的定位面放置主弦管。

6）采用快速鎖緊銷安裝主弦管另一端的支撐角鐵（快速鎖緊銷不鎖死），通過180°夾緊器壓緊支撐角鐵，從而壓緊主弦管。

7）按照設計要求用90°夾緊器、180°夾緊器壓緊主弦管。

8）采用快速鎖緊銷按照設計要求安裝支撐角鐵和定位角尺，借助自制定位塊A和B定位一端直腹管。

9）采用快速鎖緊銷按照設計要求安裝定位角尺，借助自制定位塊A和B定位另一端直腹管。

10）拼裝及定位焊斜腹管，操作結束。

在以上操作過程中需注意：在組裝直腹管時，為了使直腹管順利放入正確位置，可以將右側主弦管的夾緊順序放到9）以后操作；8）和9）中的自制定位塊A和B需根據不同的產品尺寸來確定。

（2）工裝特點 該工裝具有如下特點。

1）桁架臂中間節組扇是根據桁架臂的特點及實際生產過程中質量控制主要因素、工人的操作便利性而設計的，其工裝的設計原理通過X、Y、Z三個平面的定位和X、Y、Z三個方向的夾緊來實現。

2）桁架臂中間節組扇拼裝及定位焊順序是先定位、夾緊主弦管，再定位直腹管，之后點焊直腹管，最后拼裝及定位焊斜腹管。

3）桁架臂中間節組扇拼裝及定位焊工裝的三維工作臺、U形方箱、支撐角鐵、定位角尺及自制定位塊等各定位元件均通過數控加工中心一次性完成整體加工，保證各加工尺寸精度及相對位置關系。

4）考慮到桁架臂長度、寬度方向，以及主弦管、腹管直徑尺寸的多樣化，桁架臂中間節組扇拼裝及定位焊工裝能夠實現靈活調整，通過自制定位塊的設計可以滿足各種噸位履帶產品桁架臂中間節組扇拼裝及定位焊的需要。

（3）工裝優點 該工裝不僅能夠大幅提升桁架臂組扇拼裝及定位焊質量，同時還具備以下優點。

1）制造流程較短，節約廠房的實際使用空間，減少人員配置。

2）不僅工藝設計簡單，操作方便，而且該拼裝及定位焊工藝易推廣。

3）通過支腿、三維工作臺、U形方箱、支撐角鐵、定位角尺及夾緊器不同組合的靈活調整，不僅可以滿足各種規格的桁架臂中間節組扇拼裝及定位焊，還可以滿足異形結構的桁架臂組扇拼裝及定位焊。

4）采用快速鎖緊銷實現定位、鎖緊，更換元件及成套工裝調整較方便，省時省力，在提高工作效率的同時還可降低員工勞動強度。

5）在桁架臂中間節組扇拼裝及定位焊工裝的設計階段，充分考慮員工的實際操作狀態，并結合人體力學工程，采取立式操作方式，可有效地提高員工工作效率，降低員工勞動強度。

針對桁架臂中間節組扇拼裝及定位焊不規范現象，同時結合實際生產過程中質量控制主要因素、工人的操作便利性等規范定位焊。定位焊是否規范在主弦管和直腹管拼焊時影響較大，隨意的定位焊會造成桁架臂焊接嚴重變形和焊縫根部缺陷，影響桁架臂的使用性能，降低桁架臂的安全性。根據結構件的拼焊位置，規范定位焊的位置與焊接順序（見圖5），若結構件的拼焊位置較好，則可采用4點對稱的定位焊法則，這能夠進一步有效地控制焊接變形[2]。

圖5 定位焊示意

5 結束語

通過采取多種綜合措施，桁架臂中間節組扇拼裝及定位焊質量得到有效控制，同時也滿足了操作指導書規定的要求，減少了生產現場質量反饋次數。以上控制方式提高了組扇拼裝及定位焊質量，降低了返修率和生產成本，提升了企業的生產效率。通過總結桁架臂中間節組扇拼裝及定位焊質量控制方法，為其他桁架結構產品的組扇拼裝及定位焊提供了參考依據。