旋耕機(jī)機(jī)架焊接工裝設(shè)計

一拖（洛陽）中成機(jī)械有限公司　　賈利　溫榮

旋耕機(jī)機(jī)架焊接工裝設(shè)計

一拖（洛陽）中成機(jī)械有限公司賈利溫榮

主要論述了旋耕機(jī)機(jī)架焊接工裝的設(shè)計與制造，針對現(xiàn)有旋耕機(jī)機(jī)架在焊接制造過程中的變形與校正提出解決方案。本文重點論述如何正確設(shè)計工裝及制定相關(guān)工藝參數(shù)，以杜絕或減小旋耕機(jī)機(jī)架焊接后的變形量。

旋耕機(jī)；機(jī)架；工裝；焊接變形

1　引言

旋耕機(jī)的機(jī)架是旋耕機(jī)的重要組成部分，其焊接精度決定了后續(xù)裝配的難易程度，及整機(jī)的工作性能。由于旋耕機(jī)機(jī)架為框架式整體焊接件，類似于汽車車身，所以工裝的設(shè)計與后續(xù)焊接工藝的制定至關(guān)重要。

2　機(jī)架的構(gòu)成描述

圖1　旋耕機(jī)總成圖

我公司現(xiàn)有旋耕機(jī)機(jī)架為剛性機(jī)架，整個機(jī)架全部由焊接完成，不存在鉚接和螺栓連接，較傳統(tǒng)機(jī)型更加結(jié)實耐用，使用壽命更長，但對焊接質(zhì)量和焊接精度提出了更高的要求。

3　機(jī)架焊接工裝的設(shè)計理念

旋耕機(jī)機(jī)架焊接是旋耕機(jī)制造的核心之一，其焊接質(zhì)量直接關(guān)系到能否順利完成裝配及整機(jī)的工作性能。由于機(jī)架為純焊接件，不牽扯任何機(jī)加工工序，所以焊接工裝的設(shè)計及焊接參數(shù)的選用至關(guān)重要。

工裝的功能設(shè)計和造型設(shè)計必須從人機(jī)工程學(xué)（human-machine engineering）的觀點，考慮人的各種因素（生理的和心理的），來確定適合人體結(jié)構(gòu)特點的設(shè)備系統(tǒng)。焊接工裝的設(shè)計必須考慮實用性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性、藝術(shù)性［1］。

經(jīng)過多年的設(shè)計制造及驗證，現(xiàn)將本產(chǎn)品的相關(guān)設(shè)計理念介紹如下。

首先，參考圖1確認(rèn)旋耕機(jī)機(jī)架的關(guān)鍵尺寸：①兩側(cè)板間距離L；②箱體座板相對于L的對稱度；③兩側(cè)板上軸承座孔的同軸度。

其次，根據(jù)關(guān)鍵尺寸制定工藝流程為：底架點焊→底架滿焊→側(cè)板、座板點焊→整機(jī)滿焊。

根據(jù)以上分析，旋耕機(jī)機(jī)架的焊合要用兩套工裝對應(yīng)才能滿足其關(guān)鍵尺寸，即底架點焊工裝和側(cè)板、座板點焊工裝。

圖2　底架點焊工裝

底架點焊工裝相對簡單，只要能滿足圖紙要求即可，需要考慮的關(guān)鍵在于工裝的集成，即在一塊平面上實現(xiàn)同一機(jī)型不同幅寬底架的點焊，圖2的方案就可以滿足四種幅寬底架的點焊。

圖3-a

圖3-b

圖4　座板焊合

圖5　側(cè)板座焊合

側(cè)板、座板點焊工裝是保證旋耕機(jī)機(jī)架最終質(zhì)量的關(guān)鍵。在本方設(shè)計案中，也做到了工裝的集成。設(shè)計方案介紹如下：

（1）底板焊合為一塊30mm厚的鋼板，焊接完刨平面，加工后平面度要求為0.5mm。

（2）底架定位柱起支撐底架焊合的作用，用合適尺寸的矩形管銑兩端即可。

（3）座板焊合及側(cè)板座焊合全部要求焊后加工，這兩個模塊是保證機(jī)架尺寸的關(guān)鍵。

（4）工裝中各個模塊兒間的定位全部由定位銷實現(xiàn)，保證整個工裝的精確。

（5）刀軸軸承座的同軸度靠兩側(cè)板的圓弧定位保證。

（6）機(jī)架焊合的關(guān)鍵在于處理焊接變形，本套工裝的設(shè)計充分利用了反變形的原理，選擇合適的反變形量，對應(yīng)合適的焊接參數(shù)，最終得到準(zhǔn)確的焊接尺寸。

4　焊接參數(shù)的選用

旋耕機(jī)機(jī)架的材料全部為16Mn。16Mn鋼屬于碳錳鋼，碳當(dāng)量為0.345%～0.491%，屈服點等于343MPa（強(qiáng)度級別屬于343MPa級）。16Mn鋼的合金含量較少，焊接性良好，焊前一般不必預(yù)熱［2］。

我廠旋耕機(jī)的焊接全部由CO2氣體保護(hù)焊完成，二保焊作為一種傳統(tǒng)的、高效的焊接方法，其焊接特點如下［3］：

（1）CO2電弧的穿透力強(qiáng)，焊絲熔化率高，生產(chǎn)率可比手工焊高1～3倍。

（2）CO2氣體保護(hù)焊的成本只有埋弧焊和手工焊的40%～50%。

（3）抗銹蝕能力較強(qiáng)，焊縫含氫量低。

對于一般板材的焊接，二保焊焊接工藝參數(shù)如表1所示。

表1　二保焊焊接工藝參數(shù)

結(jié)合我廠旋耕機(jī)的實際情況，經(jīng)過大量的工藝驗證，最終確定出最為適合現(xiàn)狀的工裝方案和工藝參數(shù)。

點焊：涉及焊后變形的尺寸為兩側(cè)板間距離L（圖1所示），首先在側(cè)板座焊合（圖5）所預(yù)留的兩個M16螺紋孔加3mm厚模塊，最終得到點焊后機(jī)架尺寸為L+6mm。

滿焊：側(cè)板選材為12mm厚16Mn鋼板，選用Φ1.2mm焊絲，焊接電流選擇280～320A，焊接電壓選擇28～32V，角焊縫焊高8mm，滿焊后自然冷卻釋放應(yīng)力，即可得到機(jī)架尺寸L。

5　結(jié)論

機(jī)架作為旋耕機(jī)的重要組成部分，其加工制作精度直接影響到整機(jī)裝配的難易程度，以及后續(xù)的整機(jī)性能，對耕整地的效果影響至深。經(jīng)過批量實驗，本套工裝的設(shè)計制造以及相關(guān)工藝參數(shù)的選用可以滿足現(xiàn)有旋耕機(jī)機(jī)架焊接的需求，焊接后可以做到無須機(jī)械校正就能滿足相關(guān)設(shè)計尺寸需求，從而有效地解決了焊接變形的難題，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)省制造成本。

［1］陳煥明.焊接工裝設(shè)計基礎(chǔ).航空工業(yè)出版社，2004.1.

［2］高宗仁.常用鋼材選用手冊.山西科學(xué)技術(shù)出版社，2003.1.

［3］柳云龍.焊工技師手冊.機(jī)械工業(yè)出版社.