异型钢管工程机械论文

1异型钢管与板材拼焊工艺比较

1.1拼焊结构与工艺

在机械产品中存在一些箱型结构的零件，过去这些箱型结构零件几乎都采用板材拼焊而成，拼焊结构也有多种，图2a完全采用拼焊，图2b、c、d则部分采用折弯成型，然后拼焊。为了获得较好的外观，有时候还需要将焊缝打磨平整。图2中4种拼焊结构件的生产工艺路线。在机械产品中，矩形箱型结构件的生产工艺相对简单，而一些异形截面的箱型结构件生产工艺则更为复杂，不仅需要多次折弯，还需要多次组对、焊接，而且图纸形状不易保证，外观较差。在长度方向上存在圆弧形的箱型结构件，可能还会用卷板机卷弯，组对焊接工艺与工装也更为复杂。一些薄板拼焊的箱型结构件，由于板材本身较薄，焊缝不需要开坡口，可直接采用搭接角焊缝。对于一个成品件而言，焊接后还会有钻孔、攻丝、镗孔、铣面等机械加工工序以及与其它工件的焊接工序，如图4中所示的工件，还需要焊接支座、钻孔、攻丝等。

1.2异型钢管的工艺

由于异型钢管本身已经是成型的箱型构件，只需按照长度进行切割即可。在长度方向上存在圆弧的工件，可采用弯管机及相关模具进行弯曲。由于异型钢管表面质量好且不需要焊接，因此整体外观质量好。异型钢管切割后，根据工件使用要求，也可能会有切割、钻孔、攻丝、镗孔、铣面（坡口）等机械加工工序以及与其它工件的焊接工序。对于异型钢管不同面上的方孔、圆孔以及非平面断面等，可采用三维切割工艺一次完成，不仅速度快，而且尺寸精度高。

1.3异型钢管与拼焊工艺比较

实际应用的异型钢管结构会有各种各样形状的零件，生产工艺也各不相同。对于简单形状的零件，分别采用拼焊结构和矩形管，拼焊结构需要采用4个零件（3种）进行焊接，而采用矩形管只需1根整体管件弯曲即可。采用拼焊工艺的工序多，用的设备也多，尤其是成型过程，不仅需要卷板机、折弯机，还需要组焊工装；而采用异型管所用设备只有2种，即切割和成型设备，如果按长度定制，连切割设备也不需要。当然，板料切割机、校平机、卷板机、折弯机都是通用设备，使用范围广，而弯管机及其配套使用的模具相对专用，对多品种、小批量的生产显然不合适，但对于大批量生产不仅效率高，而且成本低。

2异型钢管在工程机械中的典型应用

2.1驾驶室

传统的驾驶室采用板材折弯拼焊成不规则截面的立柱作为主要骨架，工艺流程为：下料折弯焊接（成管）焊接（非直线拼接）加工（孔）焊接（总焊）涂装，其中拼焊成立柱的工作量大。而采用与不规则截面立柱相同的异形管材，则工序大大简化，流程为：（下料）弯管加工焊接（总焊）涂装。目前，国内已经有钢材加工企业开发生产专门用于工程机械驾驶室的异型钢管材，管材截面可根据驾驶室具体骨架设计。工程机械驾驶室采用异型钢管以及相应的弯管工艺、三维激光切割工艺，在缩短新产品开发时间、提高批量生产效率、减少焊接量等方面有着十分明显的优势［7］。尽管异型钢管加工使用的弯管机和三维激光切割机价格较高，但可以省去板材切割、折弯、拼焊等相关的工序及设备，综合成本并不高，且产品的结构性能和外观质量都有较大提高，因此工程机械驾驶室采用异型钢管材正在成为一种趋势。

2.2推土机推杆

推土机工作装置中的推杆对结构强度要求高，其主梁为箱型结构，过去是采用4块板拼焊而成，如图8所示。工件中的4个零件经下料、校平后焊接，由于主梁较长，焊接的工作量很大。后在市场上发现大截面矩形管后，将其用到推土机推杆上，通过材料强度试验、计算模拟以及小批量应用试验，证明合适壁厚与截面的矩形管能满足某些型号推土机推杆的使用要求。目前矩形管已经替代一些型号的推土机推杆拼焊主梁，工序简单，节省了组对焊接工装、焊丝及人工。工艺从下料校平焊接修磨4步缩短为下料一步完成，周期大大缩短。

作者：张瑞 单位：山东山推机械有限公司