1 回轉(zhuǎn)支承安裝座結(jié)構(gòu)
液壓挖掘機回轉(zhuǎn)支承安裝座是連接其上、下車的關(guān)鍵部件，不僅承受上車、工作裝置的重力和重力矩，同時還承受工作時的沖擊力，其品質(zhì)優(yōu)劣直接影響挖掘機質(zhì)量和工作性能?；剞D(zhuǎn)支承安裝座結(jié)構(gòu)分為焊接式和整體式 2 種，中小型挖掘機一般采用生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)效率高的焊接式結(jié)構(gòu)。
焊接式結(jié)構(gòu)的回轉(zhuǎn)支承安裝座主要由座圈和卷圓板組成，如圖 1 所示。其下部的卷圓板為鋼板卷圓焊接而成，再與上部座圈焊接在一起。座圈與卷圓板連接處的內(nèi)、外圈均需焊接，待與下車架完成組焊后再進行整體加工。焊縫是回轉(zhuǎn)支承安裝座最薄弱、最關(guān)鍵部位，在生產(chǎn)制造時必須保證焊縫無缺陷，若出現(xiàn)焊縫開裂現(xiàn)象，將導(dǎo)致下車架結(jié)構(gòu)件整體報廢。
2 存在問題
原 XG815FL 型、XG822FL 型系列挖掘機回轉(zhuǎn)支承安裝座的座圈與卷圓板采用半自動焊接機器人進行焊接，其存在 2 個問題，如下所述。
2.1 焊縫質(zhì)量差
采用半自動焊接機器人焊接回轉(zhuǎn)支承安裝座時，焊槍固定不動，回轉(zhuǎn)支承安裝座使用夾具固定在轉(zhuǎn)盤上，隨著轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動進行環(huán)形焊縫焊接。由于焊接過程不穩(wěn)定，造成焊縫出現(xiàn)氣孔、飛濺、表面成型粗糙等質(zhì)量缺陷，容易導(dǎo)致焊縫開裂。
若檢驗出焊縫質(zhì)量缺陷，返修過程復(fù)雜且耗時較長，由此增加制造成本。若沒有檢測出焊縫質(zhì)量缺陷，則會留下了嚴重隱患，在挖掘機交變載荷作用下極易發(fā)生早期損壞，這樣須更換整個下車架，將造成更大損失。半自動焊接機器人焊接質(zhì)量缺陷如圖 2 所示。
2.2 焊接效率低
由于半自動焊接機器人無自動校準功能，每個工件均需手工校對，當回轉(zhuǎn)支承安裝座安裝在夾具上的位置稍有偏差時，需焊工進行調(diào)整，焊接過程從頭至尾都要由焊工進行現(xiàn)場看護，造成焊接效率低、勞動強度大、生產(chǎn)周期長、生產(chǎn)成本高。
3 改進措施
針對回轉(zhuǎn)支承安裝座焊接工藝存在的上述問題，我們決定將半自動焊接機器人焊接改進為全自動焊接機器人焊接，改進的重點是設(shè)計焊接夾具和設(shè)定焊接工藝參數(shù) 2 個方面。
3.1 設(shè)計焊接夾具
我們設(shè)計的夾具主要由底板、定位座和夾緊裝置組成。焊接回轉(zhuǎn)支承安裝座時，其座圈在下、卷圓板在上，用座圈內(nèi)圈的 3 點進行定位，并限制卷圓板的 4 個自由度。在垂直于底板方向設(shè)置壓緊裝置將座圈壓緊，限制其 2 個自由度。該夾具留有足夠的空間，可保證其不與機械手發(fā)生干涉，可完整焊接內(nèi)、外焊縫。
該夾具可焊接多種機型回轉(zhuǎn)支承安裝座，其內(nèi)側(cè) 3 個定位座用于 XG815FL 型挖掘機回轉(zhuǎn)支承安裝座的夾緊定位，其外側(cè) 3 個定位座用于 XG822FL 型挖掘機回轉(zhuǎn)支承安裝座的夾緊定位?；剞D(zhuǎn)支承安裝座全自動機器人焊接夾具如圖 3 所示。
3.2 設(shè)定焊接工藝參數(shù)
全自動焊接機器人采用二氧化碳與氬氣的混合氣體進行保護焊，根據(jù)回轉(zhuǎn)支承安裝座加工圖標注的焊縫尺寸，我們用不同的焊接電流、焊接電壓、焊接速度及擺動弧度等焊接工藝參數(shù)對試件進行焊接試驗，并對試件進行超聲波探傷、拉伸、沖擊和疲勞試驗，得出最合理的焊接工藝參數(shù)。試驗過程如圖4 所示。
3.3 焊接試驗
運用所設(shè)計的夾具和試件所得的焊接工藝參數(shù)對回轉(zhuǎn)支承座進行焊接試驗，采用二層二道焊即打底填充焊和蓋面焊，焊后對回轉(zhuǎn)支承安裝座進行超聲波無損探傷檢測，未發(fā)現(xiàn)任何焊接缺陷，焊縫表面成型美觀。全自動機器人實際焊接過程如圖 5 所示。
4 改進效果
我們采用上述改進措施對焊接完成的回轉(zhuǎn)支承安裝座進行檢測，未發(fā)現(xiàn)任何焊縫缺陷，焊接氣孔產(chǎn)生率接近 0%，焊縫表面成型美觀。此后向客戶交付 10 臺挖掘機進行實際工況試驗，這 10 臺挖掘機每臺工作 6000h，回轉(zhuǎn)支承安裝座焊縫均未出現(xiàn)任何問題，這說明此項焊接工藝改進措施獲得了成功。
半自動焊接機器人焊接單臺回轉(zhuǎn)支承安裝座所用工時為 2.4h，改用全自動焊接機器人后，單臺回轉(zhuǎn)支承安裝座焊接工時為 1.2h，所用工時減少一半，生產(chǎn)效率提高 1 倍，經(jīng)計算每年可節(jié)約人工、返修、售后等各種成本約 10 萬元。全自動焊接機器人帶有自動尋位功能，可先自動校準工件位置后再進行焊接，大幅度降低了焊工的勞動強度。
作者：楊 英
來源：《工程機械與維修》2018年第6期
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修機丨液壓挖掘機回轉(zhuǎn)支承安裝座 焊接工藝的改進
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1 回轉(zhuǎn)支承安裝座結(jié)構(gòu)
液壓挖掘機回轉(zhuǎn)支承安裝座是連接其上、下車的關(guān)鍵部件，不僅承受上車、工作裝置的重力和重力矩，同時還承受工作時的沖擊力，其品質(zhì)優(yōu)劣直接影響挖掘機質(zhì)量和工作性能?；剞D(zhuǎn)支承安裝座結(jié)構(gòu)分為焊接式和整體式 2 種，中小型挖掘機一般采用生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)效率高的焊接式結(jié)構(gòu)。
焊接式結(jié)構(gòu)的回轉(zhuǎn)支承安裝座主要由座圈和卷圓板組成，如圖 1 所示。其下部的卷圓板為鋼板卷圓焊接而成，再與上部座圈焊接在一起。座圈與卷圓板連接處的內(nèi)、外圈均需焊接，待與下車架完成組焊后再進行整體加工。焊縫是回轉(zhuǎn)支承安裝座最薄弱、最關(guān)鍵部位，在生產(chǎn)制造時必須保證焊縫無缺陷，若出現(xiàn)焊縫開裂現(xiàn)象，將導(dǎo)致下車架結(jié)構(gòu)件整體報廢。
2 存在問題
原 XG815FL 型、XG822FL 型系列挖掘機回轉(zhuǎn)支承安裝座的座圈與卷圓板采用半自動焊接機器人進行焊接，其存在 2 個問題，如下所述。
2.1 焊縫質(zhì)量差
采用半自動焊接機器人焊接回轉(zhuǎn)支承安裝座時，焊槍固定不動，回轉(zhuǎn)支承安裝座使用夾具固定在轉(zhuǎn)盤上，隨著轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動進行環(huán)形焊縫焊接。由于焊接過程不穩(wěn)定，造成焊縫出現(xiàn)氣孔、飛濺、表面成型粗糙等質(zhì)量缺陷，容易導(dǎo)致焊縫開裂。
若檢驗出焊縫質(zhì)量缺陷，返修過程復(fù)雜且耗時較長，由此增加制造成本。若沒有檢測出焊縫質(zhì)量缺陷，則會留下了嚴重隱患，在挖掘機交變載荷作用下極易發(fā)生早期損壞，這樣須更換整個下車架，將造成更大損失。半自動焊接機器人焊接質(zhì)量缺陷如圖 2 所示。
2.2 焊接效率低
由于半自動焊接機器人無自動校準功能，每個工件均需手工校對，當回轉(zhuǎn)支承安裝座安裝在夾具上的位置稍有偏差時，需焊工進行調(diào)整，焊接過程從頭至尾都要由焊工進行現(xiàn)場看護，造成焊接效率低、勞動強度大、生產(chǎn)周期長、生產(chǎn)成本高。
3 改進措施
針對回轉(zhuǎn)支承安裝座焊接工藝存在的上述問題，我們決定將半自動焊接機器人焊接改進為全自動焊接機器人焊接，改進的重點是設(shè)計焊接夾具和設(shè)定焊接工藝參數(shù) 2 個方面。
3.1 設(shè)計焊接夾具
我們設(shè)計的夾具主要由底板、定位座和夾緊裝置組成。焊接回轉(zhuǎn)支承安裝座時，其座圈在下、卷圓板在上，用座圈內(nèi)圈的 3 點進行定位，并限制卷圓板的 4 個自由度。在垂直于底板方向設(shè)置壓緊裝置將座圈壓緊，限制其 2 個自由度。該夾具留有足夠的空間，可保證其不與機械手發(fā)生干涉，可完整焊接內(nèi)、外焊縫。
該夾具可焊接多種機型回轉(zhuǎn)支承安裝座，其內(nèi)側(cè) 3 個定位座用于 XG815FL 型挖掘機回轉(zhuǎn)支承安裝座的夾緊定位，其外側(cè) 3 個定位座用于 XG822FL 型挖掘機回轉(zhuǎn)支承安裝座的夾緊定位?；剞D(zhuǎn)支承安裝座全自動機器人焊接夾具如圖 3 所示。
3.2 設(shè)定焊接工藝參數(shù)
全自動焊接機器人采用二氧化碳與氬氣的混合氣體進行保護焊，根據(jù)回轉(zhuǎn)支承安裝座加工圖標注的焊縫尺寸，我們用不同的焊接電流、焊接電壓、焊接速度及擺動弧度等焊接工藝參數(shù)對試件進行焊接試驗，并對試件進行超聲波探傷、拉伸、沖擊和疲勞試驗，得出最合理的焊接工藝參數(shù)。試驗過程如圖4 所示。
3.3 焊接試驗
運用所設(shè)計的夾具和試件所得的焊接工藝參數(shù)對回轉(zhuǎn)支承座進行焊接試驗，采用二層二道焊即打底填充焊和蓋面焊，焊后對回轉(zhuǎn)支承安裝座進行超聲波無損探傷檢測，未發(fā)現(xiàn)任何焊接缺陷，焊縫表面成型美觀。全自動機器人實際焊接過程如圖 5 所示。
4 改進效果
我們采用上述改進措施對焊接完成的回轉(zhuǎn)支承安裝座進行檢測，未發(fā)現(xiàn)任何焊縫缺陷，焊接氣孔產(chǎn)生率接近 0%，焊縫表面成型美觀。此后向客戶交付 10 臺挖掘機進行實際工況試驗，這 10 臺挖掘機每臺工作 6000h，回轉(zhuǎn)支承安裝座焊縫均未出現(xiàn)任何問題，這說明此項焊接工藝改進措施獲得了成功。
半自動焊接機器人焊接單臺回轉(zhuǎn)支承安裝座所用工時為 2.4h，改用全自動焊接機器人后，單臺回轉(zhuǎn)支承安裝座焊接工時為 1.2h，所用工時減少一半，生產(chǎn)效率提高 1 倍，經(jīng)計算每年可節(jié)約人工、返修、售后等各種成本約 10 萬元。全自動焊接機器人帶有自動尋位功能，可先自動校準工件位置后再進行焊接，大幅度降低了焊工的勞動強度。
作者：楊 英
來源：《工程機械與維修》2018年第6期
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