·大連小松雄連機械制造有限公司

工程機械如挖掘機、裝載機、礦山機械等在我們的社會生產(chǎn)活動中得到了越來越廣泛的應用。一般的工程機械都有兩種油箱，一種是用于存儲燃料油（柴油）的燃料油箱，存在于動力系統(tǒng)中，另一種是用于存儲液壓油的液壓油箱，存在于液壓系統(tǒng)中。目前大多數(shù)工程機械油箱都是由鋼板制成的，其生產(chǎn)過程要經(jīng)過下料、折彎、焊接、氣密測試、清洗、密封、前處理、涂裝、裝配等步驟來完成。一般來講，在對油箱各項技術(shù)要求中，無泄漏和內(nèi)部清潔度是兩項最為重要的指標，所以，工藝設(shè)計也主要圍繞這兩項指標進行。當然，有的油箱直接外露，其造型已成為該工程機械的一個特征，這樣的油箱就另外需要注意外觀；有的油箱還要安裝許多其他較重的零部件，油箱又兼有承重功能，這樣的油箱就需要同時關(guān)注結(jié)構(gòu)強度，等等。下面就油箱在制造過程中經(jīng)常遇到的問題與大家分享一下。

下料與折彎

在油箱本體的構(gòu)成上，盡量以折彎替代焊接

因多數(shù)工程機械油箱的壁厚較厚，不易做成復雜的造型，故箱體形狀都被設(shè)計成方形的，在不影響使用功能的前提下，要設(shè)法盡量縮短焊接長度，也就是減少板的數(shù)量，以折彎替代焊接。舉一個簡單的例子，比如一個一米見方的油箱，如果不彎板的話，就需要用六塊板拼出箱體的形狀，總的焊接長度12m。但如果設(shè)計成兩張折彎板對接到一起，則焊接長度減少為8m，僅為以前的三分之二，折彎省下了四條焊道，參見圖1。

圖1 以兩張折彎板替代六塊平板

減少焊接長度，不單單是縮短了焊接時間，其好處多多。首先，折彎屬于冷加工，成形后的結(jié)構(gòu)強度高于焊接，出現(xiàn)缺陷的風險也低，對防止泄漏極為有利；其次，折彎的作業(yè)效率也遠高于焊接；再次，折彎不存在難以對付的焊接變形問題。所以在上述的例子中，表面上雖然焊接長度減少了三分之一，但實際節(jié)約的工時遠不止如此，還提升了油箱的性能。

圖2 兩種拆分方式對比

同樣形狀的油箱，也有不同的拆分方法

以一個長600mm、寬400mm、高800mm的箱體為例，有這樣兩種拆分方式，參見圖2，如按左側(cè)的方式拆分，需要焊接總長度為5.2m，且底部過窄，折彎極為困難。如按右側(cè)的方式拆分，則焊接總長度縮短為4.4m，折彎也容易，是首選的拆分方式。

焊接

三條焊道交匯點的焊接

箱體如能拆分成如上面所講的兩張折彎板的話，對焊接最為有利，因為實現(xiàn)全周焊接只需要一條焊道。但如果箱體板的數(shù)量超過兩塊，則在三塊板交匯處將出現(xiàn)三條焊道匯聚于一點的情況，這時候就需要做一些工藝處理，如圖3所示，在一塊板側(cè)邊上做切口，使對側(cè)板邊緣充分暴露，形成角對角結(jié)構(gòu)。焊接時先焊此處，然后焊接焊道1和焊道2，最后再焊接焊道3，這樣可以確保焊道交匯點不出現(xiàn)泄漏，同時也能獲得足夠的結(jié)構(gòu)強度。

圖3 三條焊道交匯處要開工藝切口

圖4 內(nèi)部隔板的焊接

內(nèi)部隔板的焊接

對于有內(nèi)部隔板的箱體，如何焊接隔板是一個在設(shè)計期間必須考慮好的問題，因為不論箱體板由幾塊板構(gòu)成，隔板一般至少要與兩塊箱體板相連。箱體組焊前，隔板要先與第一塊板焊接，這個沒有問題，但當與第二塊板焊接時，由于箱體已經(jīng)組焊到了一起，此時再焊接隔板已經(jīng)無從下手，所以要提前為隔板的焊接預留出空間，焊好隔板后再封閉箱體。以圖4的箱體為例，該箱體由四塊板構(gòu)成：兩塊彎板加兩塊側(cè)板。這種結(jié)構(gòu)一般要焊接好隔板后才可以焊接側(cè)板。如果必須先焊側(cè)板，則隔板只能借助大的法蘭口從外部焊接。

然而還有的箱體是要求內(nèi)部筋板與側(cè)板相連接的，即箱體封閉后才能焊接筋板，尤其是燃料油箱，沒有大的法蘭口，無法從外面焊接。這種情況下可以在箱體側(cè)板上開槽，再在筋板邊緣加上榫頭，對接后榫頭外露，就可以在外部焊接了，參見圖5。當然，此處必須做到無泄漏焊接。

圖5 在筋板邊緣加上焊接榫頭

圖6 防止內(nèi)泄漏的對策

內(nèi)泄漏問題

液壓油箱的過濾器腔室常被設(shè)計在油箱箱體的內(nèi)部，而且借用主箱體側(cè)壁作為過濾器腔室的側(cè)壁，這時就容易出現(xiàn)內(nèi)泄漏的問題。圖6是某液壓油箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，過濾器腔室借用了箱體內(nèi)壁。因為箱體主焊道是在外部焊接的，如果過濾器腔室也只焊接外部的話，則液壓油會沿箱體板的縫隙進入箱體，形成內(nèi)泄漏，這種泄漏在箱體外部是無法察覺的。避免內(nèi)泄漏的方法有二，一是預先在箱體內(nèi)部焊一條防止內(nèi)泄漏的焊道，焊道兩端要與腔室的焊道相連；二是在箱體板上做缺口，使腔室的焊道與箱體主焊道連接成一體。

與油箱密封無關(guān)的焊道要想辦法斷開

箱體是靠主焊道來實現(xiàn)密封的，但在結(jié)構(gòu)上，有些筋板會與箱體板合為一體，成為箱體板的一部分的延伸，這時設(shè)計者一般也會讓主焊道與筋板焊道連在一起。實際上筋板不需要密封焊接，但如果與箱體主焊道連到一起，就也變成了必須密封的焊道，這無形中增加了泄漏的風險。圖7是某液壓油箱局部，筋板是箱體板的延伸，筋板相對較薄，全周焊接后容易發(fā)生應力集中，從而導致油箱泄漏?？梢韵駡D8那樣在筋板上開切口，這樣主焊道便與筋板相互獨立不發(fā)生聯(lián)系。

圖7 筋板是箱體板的延伸

圖8 筋板上開切口

與提高清潔度相關(guān)的對策

油箱焊接后經(jīng)氣密試驗合格后就進入到內(nèi)部清洗階段。清洗過程一般是把油箱固定在旋轉(zhuǎn)變位機上，先用高壓水槍沖洗，用高壓水擊打內(nèi)壁，打掉那些不是很頑固的氧化皮、焊渣等，然后排凈包含較多雜質(zhì)污物的清洗液，再將清潔的清洗液灌入油箱，封閉箱體，啟動變位機，做旋轉(zhuǎn)沖洗。清潔度是油箱的一項主要指標，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上要考慮如何使油箱更容易清洗。

箱體內(nèi)部避免出現(xiàn)難以清洗到的死角

油箱在制造過程中會產(chǎn)生焊瘤、焊渣、氧化皮、油污、水分、銹蝕等各類污染物，如果箱體內(nèi)部出現(xiàn)死角，那么這些污染物就不容易排出，影響油箱的性能。圖9是某油箱的局部剖面圖，該油箱曾出現(xiàn)過這樣的故障，在死角處隱藏了一顆焊瘤，因結(jié)構(gòu)原因未能清洗掉，裝車后這顆焊瘤掉進了液壓系統(tǒng)，導致液壓系統(tǒng)失靈。

圖9 箱體內(nèi)部避免出現(xiàn)死角

圖10 減少重疊面積

圖11 增加排液口

減少重疊面積

油箱內(nèi)部各零件的重疊也是造洗干凈的原因。重疊區(qū)是指部件緊貼到一起的區(qū)域，雖然說間隙厚度理論值是零，但實際上都成為了隱蔽的空間，包括：法蘭板與箱體板形成的重疊區(qū)，內(nèi)部的筋板、襯板與箱體板之間形成的重疊區(qū)，各箱體板對接時板的切割邊緣與對象板構(gòu)成了寬度為板厚的重疊區(qū)，等等。油箱清洗時，清洗液會進入到這些夾縫中去，可是卻不容易出來，如果不徹底清除干凈，就會為日后的銹蝕埋下隱患。另外，其他污染物也有可能隱藏在縫隙中，將來會跑出來進入到液壓油里，污染液壓系統(tǒng)。所以在設(shè)計階段就應該盡量減少這些重疊面積。圖10就是一個這樣的例子，一個有六個螺紋孔的法蘭塊焊接到箱體外面，原設(shè)計是如圖左側(cè)那樣在箱體上也開六個孔與這些螺紋對應，結(jié)果在法蘭塊與箱體間形成了較大的重疊區(qū)域，對清洗不利。后改為在箱體板上開一個涵蓋所有的小孔的大孔，同樣能滿足原設(shè)計要求，但重疊面積卻大幅減少，對清洗有利。

增加必要的排液孔

前面說過是用清洗液清洗箱體內(nèi)部的，而能否讓清洗液在箱體內(nèi)順暢流動，以便于清洗液帶出污染物也是一個需要關(guān)注的問題。阻礙清洗液順暢流動的鈑金部件主要是腔室、隔板以及加強筋板，腔室如果是開放的就可以開幾處排液口，避免存水。隔板和筋板一般是不要求密封的，可以開一些缺口以方便清洗液的流動與排出。圖11是某燃料油箱的內(nèi)部筋板，長度接近2米，雖然不存在死角，但因為邊長過長，同樣不利于清洗液在筋板兩側(cè)快速自由地流動，所以有必要加排液口。

法蘭件定位止口長度低于板厚

圖12 法蘭件定位止口長度低于板厚

焊接在箱體外部與管路相連接的法蘭件，一般要設(shè)計安裝止口，以防止誤用并方便定位。圖12是一個改善案例，由于原設(shè)計沒有定位止口，這個管件就不容易正確定位，容易焊歪，改進設(shè)計后增加了定位止口，這就帶來了三個好處：一是定位容易，一致性好；二是加厚了管壁，減少焊接熱變形對螺紋精度的影響；三是縮短了箱體內(nèi)部的凸出長度，更便于用工具清理油箱內(nèi)壁。不過不是所有的法蘭管都能做這樣的改進，當法蘭管較厚但又不希望外部露出太多時就不能縮短內(nèi)部的凸出了。

容易排掉清洗液

油箱還要考慮如何容易排掉清洗液，比如在最后的旋轉(zhuǎn)清洗時，箱體要旋轉(zhuǎn)到一個特定的角度使殘留的清洗液盡最大可能排出。這個最低點的排出口就不能高于內(nèi)壁，最佳的處置方法是在箱體底部設(shè)計一最低區(qū)域（凹坑），使清洗液都能匯聚到這里，從這個最低點排出。圖13就是一種較好的設(shè)計，油箱板底部用模具壓出一個凹坑，凹坑下面再焊接一個螺紋接頭，這樣的結(jié)構(gòu)不僅在制造油箱的階段有用，在日常使用中用來排出油箱底部的水分、雜質(zhì)也很方便。

圖13 箱體底部增設(shè)凹坑

大口徑法蘭內(nèi)外都焊接

如果法蘭口徑較小，則僅在外部焊接即可。如果口徑較大，則建議在內(nèi)圈也做焊接。兩側(cè)焊接不僅能保證強度，而且也由于切斷與箱體內(nèi)部的聯(lián)系因而能等效減小重疊區(qū)域。圖14是某燃料油箱矩形清洗法蘭口的局部截面，法蘭框外尺寸1400mm×880mm，法蘭方鋼內(nèi)側(cè)開焊接坡口，焊接后與箱體內(nèi)沿平齊。

圖14 大口徑法蘭內(nèi)外都焊接

要盡量提高下料和折彎的精度

要求箱體板要有較高的下料與折彎精度，這不僅是為了滿足尺寸方面的符合性，在對提高清潔度方面也是有貢獻的。小的間隙可以減低焊渣飛濺到箱體內(nèi)部的幾率，減輕受污染的程度。

與箱體尺寸相關(guān)的問題

在開篇序言當中我并沒有把尺寸精度列入關(guān)鍵指標當中，這是因為油箱作為一種功能件，人們首先關(guān)注的是無泄漏和內(nèi)部清潔度這兩項特性，實際上尺寸的重要性是不言而喻的，尤其是那些直接外露的油箱。油箱一般是直接安裝到車架上的，設(shè)計基準也一般定在箱體支架上，箱體的形位公差都基于這些基準建立。如果制造出來的油箱有尺寸或位置度的偏差，將會導致箱體裝配困難甚至無法裝配，或者出現(xiàn)無法與其他裝配單元相匹配的問題。要獲得好的尺寸精度需要注意以下幾個環(huán)節(jié)。

⑴確保下料和彎板的精度，這是能制作出合格箱體的前提，當然也影響到前面提到過的清潔度問題。目前下料多使用激光切割機等數(shù)控設(shè)備，尺寸精度較高，問題多出在彎板環(huán)節(jié)，尤其是大型板面的折彎，因板材較重，折彎R角大，又需要多人同時推舉，所以容易導致彎板尺寸波動大。使用折彎隨動裝置可以實現(xiàn)省力化，并能提高折彎精度。另外，考慮到焊接收縮問題，板料展開有時需要做適當補償。

⑵箱體板做子部件焊接后要矯正焊接變形。箱體單板在完成子部件焊接后都會產(chǎn)生焊接變形，這種變形必須預先矯正好，為下一步的拼接做準備。

⑶保證箱體板的拼接精度。各箱體板能否正確拼接也是決定尺寸精度的關(guān)鍵，作業(yè)人員要有一絲不茍的精神，并輔以必要的工裝，并做拼接后的尺寸檢驗來確保每一臺油箱的拼接精度。

⑷設(shè)計好主焊接工藝，包括焊接參數(shù)、各焊道對接方案、焊接順序等，這需要積累一定的實踐經(jīng)驗，若這個環(huán)節(jié)處理不好，造成箱體扭曲變形是很難修復的，這個還會在后面做進一步描述。

⑸油箱支架盡量最后焊接。這還是源于焊接變形的問題，如前所述箱體多以支架為基準，如果過早地焊接支架，后續(xù)的焊接變形會導致基準偏移，影響油箱整體尺寸精度。

設(shè)計圖與實際制造流程不一致的問題

油箱焊接圖包含很多的零部件，除了箱體板外，還有內(nèi)部的隔板、管路，外部的各類法蘭、支架、固定件等，在圖紙上形成一長串的部件清單，這些部件最終都是要焊接到一起的。有的油箱設(shè)計者基于零件的歸屬來設(shè)計圖紙，比如將某一塊箱體板連同所有焊接于此的零件作為一個單元，出一張子部件焊接圖，其他的箱體板也是如此，以此類推，有幾塊箱體板就做幾個單元的焊接圖，再把這些單元合到一起形成油箱總焊接圖。這種方法在非焊接類的裝配件上可行，但箱體不是按這樣的方式制造的，這樣的單元焊接圖在實際制造過程中也不存在，這是油箱的焊接工藝不同于其他裝配工藝的地方。油箱的箱體板料相對較薄，單板焊接最大的問題是容易產(chǎn)生明顯的焊接變形，這種變形是不容易抑制和矯正的，用變了形的單元板再去拼焊箱體難度就大了，甚至無法拼接出合格的箱體。因此，一般的焊接工藝是先把各箱體單板內(nèi)部的筋板、隔板等合體后無法焊接的件預先焊好，而箱體外部的零件都不要焊。矯平后拼接箱體板，檢驗合格后做必要的防護遮蔽，再開始做最重要的焊接——全周密閉焊接，這樣箱體的主體結(jié)構(gòu)就出來了。箱體密封焊接后剛性加強，抵抗焊接變形的能力也提高了，此時再焊接外部其他的焊接件就不會產(chǎn)生大的變形了。

袁曉超 飾 楊露禪

銀幕標簽推手

傳武實戰(zhàn)篇十大最能打拳法之太極拳（唐朝時期）02

實戰(zhàn)指數(shù)： ★★★★☆

所屬拳術(shù)： 內(nèi)家拳

實戰(zhàn)代表： 張三豐、陳王廷、楊露禪

上榜理由： 養(yǎng)生格斗底蘊深，初見成效十年功；厚積薄發(fā)浩如海，淺淺一撼萬仞山。

結(jié)束語

隨著工程機械性能的不斷提升，對油箱的要求也越來越高。要想制造出一臺好的油箱，需要設(shè)計、工藝及生產(chǎn)施工這三方的密切協(xié)作。在油箱的設(shè)計階段，設(shè)計者就要與工藝人員做深入的交流，使設(shè)計者的意圖完整清晰地傳達給工藝人員，后者也要對設(shè)計不合理或工藝難以實現(xiàn)的地方提出優(yōu)化改進建議。設(shè)計圖完成后，在工藝人員充分理解設(shè)計意圖的基礎(chǔ)上，編制詳細的生產(chǎn)工藝文件。而現(xiàn)場作業(yè)者又要認真遵照工藝文件進行施工生產(chǎn)，做到最佳實踐，這樣便可以造出優(yōu)質(zhì)的油箱。