顶掩一体式侧护板制作工艺的改进

佘之盛

（永煤集团股份有限公司，河南 商丘 476600）

0 引言

煤矿综采设备液压支架结构件中顶梁、掩护梁的设计，大多为分体式、独立结构。顶梁与掩护梁各弹簧导杆、千斤顶导杆位置分布，均与顶板平行呈水平状态，与其联接的侧护板管座也呈水平状态。针对ZF3200/16/24型放顶煤液压支架结构件的制作，其顶梁与掩护梁设计为一体式（简称顶掩一体式），侧护板的外形结构，呈钝角的“L”形。在其水平长边段设有3个连接管座，斜边短边段设有2个联接管座，两边夹角为151°。在整体装配时，出现侧护板安装后伸缩反弹效果差的情况。

1 问题现象

如图1所示，问题如下：1）管座5、管座6两个管座联接的弹簧导杆、千斤顶导杆与顶梁体的钢管倾斜，两者非平行状态；2）上板2的右上角（图1中虚线位置），与顶梁体前端的顶板上下间隙大；3）筋板3周边焊缝与顶梁体顶板外侧开口方槽存在干涉；4）焊后调直工序中，部分上板变形量大，经火焰校正也无法完全到位。

图1 顶掩一体式侧护板结构图

2 原因分析

2.1 两件导杆组装后非平行状态

1）对照图纸检查，与管座5、管座6对应的顶梁体钢管孔，其中心距与图纸相符。检查侧护板管座的中心距，存在3 mm的偏差。

2）在侧板1整体镗孔工序中，采用组合夹具一次装夹12件，整体加工5-φ122孔。通过现场检查，各侧板上下并不完全对齐，出现加工后的侧板孔心与相应的棱边存在位置偏差。

2.2 上板右上角与顶梁体顶板的间隙大

1）顶梁体、侧护板两种部件均按图纸加工，对顶梁体焊后情况进行检查，发现其插装伸缩梁的腔体顶板位置存在一定程度的拱起变形。

2）采用拉线测量侧护板活动的区域（顶梁体小顶板位置），在图1虚线处存在负偏差。

2.3 筋板焊缝与顶梁体顶板的方槽干涉

检查侧护板筋板3（δ=20 mm）周边焊缝，大小均为12 mm的角焊缝，符合图纸要求。再检查与其对应的方槽开口宽度尺寸，槽宽为30 mm，两者配合间隙小。

2.4 侧护板上板变形量大

根据分体式顶梁侧护板的焊接经验，对照ZF3200支架侧护板的焊接过程，部分焊接环节不规范，造成局部变形量过大。

3 工艺改进措施

3.1 提高两件导杆组装后的整体平行度

1）在侧板下料环节中，针对大而长的零件，可每隔1 000 mm左右设置一个“间断点”（如图2中的▲标识）。数控下料人员按照程序切割时，到达该点后将割枪升起，移动40 mm后再按照程序继续切割，保持该点与钢板本体不分离。通过该种方法下料，可以有效地减少其变形量。

2）侧板下料完毕后，需要将各间断点的连线切割去除。如图2中虚线框图，A图为切割不到位的，B图是符合要求的。气割去除时，尽量让切割位置线在侧板边线以内，超过侧板边线后直接影响整体组合镗孔。

图2 侧护板侧板零件图

3）图中显示的“R104”位置，即侧板夹角 151°的圆弧处。按照图纸设计，各个标注尺寸线均从该处两直线的交点引出。但是该“交点”在下料后实际上并不存在，若以此点为基准进行镗孔之前的钳工划线，将直接影响到整体精确度。因此，应以实际存在点（如侧板右侧的端点），逐步向一个方向进行划线、镗孔，从而可以有效地保证加工精度。

4）在管座拼对过程中，要对拼后的尺寸进行测量。不仅要检查图纸基本尺寸、关键尺寸，而且对图1中的序号管座5、管座6管座的斜向中心距离也要测量，确保符合要求。

3.2 减小上板右上角与顶梁体顶板之间的间隙

根据顶梁体整体焊接情况，通过钢板尺、拉线检测的方法，发现顶梁体前端向下变形4～6 mm。在支架整体组装现场，侧护板安装后，上板的前端距顶梁体顶板间距达12～15 mm，与图纸要求的5 mm相差较大。由于顶梁体焊接4～6 mm的变形量很难再降低，因此在侧板下料之前，对下料的工艺图进行改进，具体如图3所示。

图3 修改侧护板侧板的前端尺寸

从最右边φ122孔起，向上画出其圆心与侧板边线的交点（图中的A点）。侧板的右上角端点，垂直向下平移8mm（图中的B点）。将A、B两点连线，作为改进之后的侧板边线，并将原先图纸设计的侧板边线（图中虚线表示）删除。

3.3 解决侧护板筋板焊缝与顶梁体顶板方槽干涉的办法

1）根据制作多种型号支架侧护板经验，将图1中的筋板3的板厚，由原先设计的20 mm，改为16 mm。按照图纸技术要求，筋板周边焊缝为12 mm，完全不影响其整体强度。

2）对顶梁体顶板外侧的方槽进行改进，原先的30mm，其宽度过小。侧护板安装后，伸缩时与其存在干涉。具体改进前后示意如图4所示。

图4 顶梁体小顶板改进前后对比图

原设计图中各方槽均为矩形，宽度窄，开口处无前后移动的空间。当侧护板上的筋板伸到此处，由于空间小，焊缝直接与方槽接触，产生干涉现象。按照改进之后的图制作，将方槽改为梯形槽，槽宽开口处加大到60 mm，并设4个R=10 mm的圆角。通过以上两种方案的改进，大大提高了侧护板的自由伸缩反弹效果。

3.4 降低侧护板焊接变形量

1）侧护板焊接必须遵照焊接工艺要求进行，先打底焊，后成型焊。

2）针对这种结构侧护板，先分段对长焊缝进行加固焊，然后对内侧焊缝打底。打底不能从右端直接焊到左端。应分三段进行焊接，先从圆弧位置焊到最左下方，其次从最右端焊到最右边管座位置，最后由管座位置焊到圆弧位置。

3）内侧打底结束后，翻面，对外侧焊缝打底，打底原则及要求按照上述执行。打底之后，直接进行成型焊。

4）之后再翻到内侧，将内侧焊缝焊成。

5）以上焊接要特别注意焊接电流的控制，不允许过大。以北京时代逆变二氧化碳气体保护焊机（型号NB-500A）为例，空载调节电流要控制在180A以内。

按照以上焊接要求执行，侧护板上板的变形量在5 mm以内。通过火焰校正即可达到图纸标准，满足支架组装要求。

4结语

通过上述对侧护板加工中的下料、钳工划线、机加工镗孔、拼对、焊接等工序的分析，提出了有针对性的改进措施。应用效果非常明显，基本杜绝了上面出现的问题，省去了人工处理的麻烦，取得了一定的经济效益。

［1］ 汪国法，史元伟，陈忠恕，等.液压支架技术［M］.北京：煤炭工业出版社，1999.

［2］ MT/T587-1996 液压支架结构件制造技术条件［S］.