彭書廣，張金輝，李 強(qiáng)

（第一拖拉機(jī)股份有限公司，河南 洛陽 471003）

履帶拖拉機(jī)油缸通用化自動焊接平臺的設(shè)計

彭書廣，張金輝，李 強(qiáng)

（第一拖拉機(jī)股份有限公司，河南 洛陽 471003）

目前履帶拖拉機(jī)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(jìn)行分析，設(shè)計了一種針對油缸環(huán)縫焊接的通用化自動焊接平臺。

液壓油缸；環(huán)縫焊接；自動化焊接平臺；通用化

油缸在現(xiàn)代履帶拖拉機(jī)中使用廣泛，主要類型有用于土方作業(yè)的鏟刀油缸、用于履帶張緊的張緊油缸和用于掛接農(nóng)機(jī)具的懸掛油缸。油缸的結(jié)構(gòu)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(chǎn)制造過程中關(guān)鍵的工序和核心內(nèi)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(dǎo)致焊縫出現(xiàn)泄漏及缸體開裂的現(xiàn)象，嚴(yán)重時影響整機(jī)使用性能，甚至造成嚴(yán)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)銷間的對接環(huán)焊縫，缸筒與油管固定座間的角環(huán)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(huán)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(zhì)量至關(guān)重要，焊縫金屬和熱影響區(qū)必須要有較高的強(qiáng)度和沖擊韌性。技術(shù)上要求焊縫焊高6mm，焊后進(jìn)行油壓密封性試驗，20MPa壓力下保壓1min不得有滲油現(xiàn)象。綜上，油缸的焊接存在一定的技術(shù)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(huán)形分布，屬于全位置焊縫，焊接操作難度大。為此，開發(fā)出一種通用化的環(huán)縫自動化焊接平臺就非常有必要。

圖1 鏟刀油缸結(jié)構(gòu)及環(huán)形焊縫位置

圖2 張緊油缸結(jié)構(gòu)及環(huán)形焊縫位置

圖3 懸掛油缸結(jié)構(gòu)及環(huán)形焊縫位置

2 關(guān)鍵結(jié)構(gòu)分析及工作原理

（1）缸筒定位機(jī)構(gòu)。由于缸筒在對焊前已進(jìn)行加工，內(nèi)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(jīng)加工，屬毛坯面，因此本機(jī)構(gòu)采用內(nèi)孔定位的方式，使缸筒在旋轉(zhuǎn)中自動對中，對中和定位的精度都很高。

圖4 缸筒定位機(jī)構(gòu)簡圖

如圖4所示，缸筒定位機(jī)構(gòu)主要有左（右）支座、V型調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、頂尖、鎖緊裝置和導(dǎo)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(jìn)行缸體的軸向和徑向定位。V型調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（含滾輪）高度可調(diào)，并可以通過鎖緊裝置2進(jìn)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(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的橫向位置，可以實現(xiàn)鏟刀油缸、張緊油缸和懸掛油缸的定位作用，并可擴(kuò)展到不同直徑和長度適宜的其他零件的環(huán)縫焊接上。左（右）支座、V形調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的調(diào)整均是以導(dǎo)向桿導(dǎo)向，保證調(diào)節(jié)過程中支座、V形機(jī)構(gòu)同心同軸。

（2）焊槍調(diào)整機(jī)構(gòu)。如圖5所示，焊槍調(diào)整機(jī)構(gòu)主要有支座、擺架、連接桿、十字萬向節(jié)、夾持桿、夾頭等組成。支座固定在機(jī)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(cè)螺釘?shù)母叨炔?，實現(xiàn)擺架的側(cè)向擺動，最大調(diào)整范圍約60°。十字萬向節(jié)安裝在連接桿上，可以沿連接桿橫向移動并繞桿轉(zhuǎn)動，以實現(xiàn)焊槍位置和角度的調(diào)整。當(dāng)焊接時，根據(jù)不同需要進(jìn)行調(diào)整，使焊槍獲得最佳的位置和角度。

圖5 焊槍調(diào)整機(jī)構(gòu)簡圖

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

圖6 動力回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)簡圖

3 結(jié)語

（1）通用化設(shè)計，可以實現(xiàn)履帶拖拉機(jī)多種油缸的單、雙環(huán)縫焊接，還可以擴(kuò)展到直徑和長度適宜的軸、套筒類零件的環(huán)縫焊接。

（2）采用內(nèi)孔對中定位，對中精度高，方便地實現(xiàn)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(jī)的通（斷）電、工件回轉(zhuǎn)、引弧、焊接、熄弧等過程，實現(xiàn)焊接生產(chǎn)過程自動化，縮短了生產(chǎn)周期，保證了焊接過程連續(xù)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(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，實用性強(qiáng)，維修方便。

［1］鄭國政.CO2自動焊在液壓缸生產(chǎn)中的應(yīng)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(shè)計［M］.北京：航空工業(yè)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(shù)。