环形焊自动定心装卡方式的研发与应用

赵忠刚 张倩 王仲水

摘要:通过对在环形焊设备上焊接液压支架立柱活塞杆的两种装卡方式比对,阐述了自动定心式装卡法的优点。同时,设制了防止焊接飞溅物破坏顶盘锥口精度的护罩,并开发了磁铁的应用空间。改进后,省略了对工件的校正时间,大大提高了工作效率。

关键词:活塞杆环形焊自动定心径向跳动

中图分类号:TG43 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)06(c)-0009-01

山东能源机械集团塔高公司在研发、制造液压支架的同时,并大批量研发、生产液压支架立柱、油缸等关键件。公司在环形焊设备上焊接液压支架立柱活塞杆时,需要对工件进行严格的焊前校正,该工序占用时间较多,一般每件需10多分钟,每天三班一台设备可焊接20件,共需200多分钟找正时间,约3小时,每年一台环形焊设备需用1000多小时找正,三台设备共消耗找正工件时间3000多小时,且找正时由操作者一边转动工件,一边用锤子反复敲击工件高点,特别消耗体力。为此,公司成立了专门的攻关小组,经过认真分析、验证、总结,创新了自动定心装卡方式,免除了找正工序,大大提高了工作效率。

1 焊接活塞杆的通常装卡方式与找正办法

以往在环形焊设备上焊接液压支架立柱活塞杆时,其装卡方式如图1所示。将序号2活柱、序号3柱管、序号4接头组装成一体,然后吊装在环形焊设备上,一端用卡盘夹持,另一端由安装在尾座上的顶针通过顶盘顶住。首先转动卡盘,观察工件右端的径向跳动情况,用锤子敲击序号4的右端高点处,使其右端面径向高点在顶盘上向下滑动,通过反复的敲击对工件进行校正,以使焊道部位在工件转动时径向跳动不大于0.2mm,以保证工件的焊接质量。工件校正后,再将顶针用力顶一下,防止工件在焊接过程中滑动。

缺点:找正费时费力,效率较低。顶盘在使用一段时间后,与工件接触的端面有大量焊接飞溅物,导致后续敲击工件时更加费力。

2 焊接活塞杆的新式装卡设计理念

由于顶盘与工件右端接触形式都是以平面接触状态存在的,无法限制工件右端上下左右的自由度,不能实现对工件的径向限位。如果顶盘能够限制工件的上下左右的自由度,其接触部分必须能够包括工件的外圆方可。由于工件的接头外圆是自由公差,其尺寸不很精确,所以,无法实现筒体式包括定位。为此,可以将顶盘与接头连接处设计为锥口形式,以适应接头的尺寸变化,实现对工件在空间的五个自由度完全定位,留一个转动自由度即可。

3 焊接活塞杆的新式装卡

根据上述问题,攻关后采用图2的装卡方式。首先,将活柱、柱管、接头以其止口定位组合一体,吊装在环形焊设备上,左端用卡盘夹住,右端由顶针通过对接头和顶盘将工件顶住。顶盘与工件连接处是一锥口,该锥口扣在工件右端外圆上,能够使工件自动定心,无需进行敲击校正,可直接对工件施焊。根据活塞杆接头直径尺寸的不同,可以制做多种型号的顶盘。为延长顶盘的使用寿命,顶盘锥口处必须淬火处理。为防止焊接飞溅物飞溅到顶盘锥口面上,影响定心精度,在工件上靠近顶盘处加一护罩,用铁皮制做即可,其内孔略大于接头外圆,其外圆略大于顶盘外圆。根据活塞杆接头直径尺寸的不同,可以制做多种型号的护罩。为防止工件焊接时由于转动而使护罩沿工件轴向滑移,影响阻挡焊接飞溅物和妨碍施焊,可以在顶盘上加一个磁铁,使护罩吸在顶盘上即可。

优点:该装卡方式具有自动定心的作用,省略了校正工件的过程,提高了工效,并减轻了劳动强度。同时,降低了对操作者的校正技能要求,易于普及。

注意事项:顶盘的锥口角度不可过大,以防止对工件定心不准,一般为90°。接头右端面在加工时应倒角,防止有毛刺等高点影响工件定心精度。

4 结论

通过应用自动定心装卡方式焊接活塞杆后,省略了校正时间,工作效率有了较大提高,并确保了工件的回转精度,进一步提高了焊接质量。通过磁铁吸附防护罩来防止焊接飞溅物粘占顶盘锥口,彻底保护了顶盘锥口的精度。利用磁铁吸附功能的巧妙创意,可以在业内其它工序中借鉴、参考。

参考文献

[1] 巩云鹏,田万禄.机械设计课程设计.沈阳:东北大学出版社，2000.

[2] 成大先.机械设计手册.化学工业出版社.

[3] 哈尔滨工业大学理论力学教研组编.理论力学.北京:高等教育出版社，1997.