简易焊工考试用带坡口钢板火焰切割下料机设计*

李玉荣，申宾德，颉 栋

(武威职业学院机械工程系，甘肃武威 733000)

0 引言

钢铁行业一直被认为是衡量国民经济发展的重要指标，而过半数的钢铁都要经过焊接的方法才能转变成为各类机械供国民生产生活使用。随着我国化工、机械和新能源等行业的高速发展，对焊接人员的需求又日益增加的趋势，各类高等院校及职业培训机构作为高技能焊接人才培养的主要阵地都面领着焊接实训中心的建设。笔者简单介绍了一种焊接实训中焊工考试用带坡口钢板火焰切割下料机设计方案。

1 需求分析

职业技能鉴定国家题库电焊工操作技能考核试题中经常考核焊工开坡口钢板单面焊双面成型操作技能，如图1所示为某次考试手工焊单面焊双面成型考试题目要求:母材钢号 Q235，焊接尺寸:S×B×L=14×250×300(mm)，焊件坡口形式V形坡口。

面对上述要求，大多数焊接实训中心的做法是首先采用剪板机将Q235钢板剪切成14×250(mm)小方块，然后用铣床或者坡口刨床加工30°坡口面角，或者用锉刀或角磨机简单打磨坡口。前一种做法需要铣床加工，需要较大的资金投入，而且坡口加工时存在钢板浪费现象;后一种做法只能用于学员的简单练习，并且参数不符合要求，效果不好。

图1 V形坡口钢板对接焊接示意图

2 钢板火焰切割下料机设计思路

本机构主要包括工作台、小车导轨、加紧机构和储料箱四个部分，如图2所示。

图2 钢板火焰切割下料机结构图

2．1 设计原理

本机构设计过程中主要应用了杠杆原理和铰链四杆机构运动原理。

(1)设计中脚踏板和配重以前立柱为支点构成了一个杠杆，在加载和拆卸钢板时起到省力作用。

(2)设计中利用滑块四杆机构运动原理将脚踏板和压板使用铰链连接起来构成钢板夹紧机构，其工作原理如图 3 所示［1－2］。

图3 钢板夹紧机构原理图

2．2 工作原理

本机构在设计中充分利用杠杆机构的省力原理和铰链四杆机构的运动原理将脚踏板和下料钢板压板连接成一个简单的运动机构，使得钢板带坡口下料过程即简便省力又节约钢板，具体操作方法如下:

(1)将钢板用剪板机按照焊缝长度尺寸下料为长条状。

(2)踩下脚踏板，使工作台上压板升起。

(3)将长条状钢板放在工作台上，松开脚踏板使压板压紧需火焰切割坡口的钢板。

(4)调整好下料钢板位置使用火焰切割机切割。

(5)待切割完成后，带坡口成型钢板直接掉入下面储料箱，拉出储料箱取出待焊工件。

3 基本参数

3．1 工作台设计

工作台作为整个装置的基准部件，必须具有足够的强度和水平度，因此设计采用角钢参数为∠50×50×6(mm);主要尺寸参数为L×B1×B2×B3×H=1200×900×700×380×800(mm)，如图2所示;焊接完毕后修正高度并采用水平仪测量确保工作台保持水平。

3．2 夹紧机构设计

压板L×B×δ=1300×100×8(mm);脚踏板考虑到夹紧力在其另一侧必须有配重;在曲柄滑块机构基础上利用杠杆原理，最大程度起到钢板火焰切割下料机操作方便省力的目的。

3．3 小车导轨设计

小车导轨设计过程一定要保证导轨平行和水平，否则在切割过程中容易出现切割嘴高度变化切割中断或者切口不平滑缺陷;其次小车行走过程中其自重、切割火焰反作用力及电机工作时产生的震动都会影响切割过程的稳定性和切割后坡口平整度，因此道轨必须有足够的刚度和表面平整度。

3．4 储料箱设计

为了避免下料后工件和氧化渣散落到地面砸伤操作人员以及影响地面卫生，在工作台下方设计了储料箱。

储料箱前端面设计为60°斜面主要考虑两方面的因素:①当进行带坡口钢板下料时，火焰切割机喷嘴向操作员倾斜吹出氧化渣被斜面阻挡，保护了操作员安全;②储料箱前端面设计为60°可以最大程度避免操作过程中脚踏板与储料箱相互干涉。

4 结语

(1)本次设计的简易焊工考试用带坡口钢板火焰切割下料机具有结构原理简单，设计制造成本低，操作使用方便，结构参数可根据实际要求灵活调整等优点。

(2)该设备下料节省钢板，坡口表面平整，能够满足焊工考试要求，生产效率较机床加工提高五倍以上，且操作方便。

(3)该焊工考试用带坡口钢板火焰切割下料机在武威市第十职业技能鉴定所焊工技能实操考试中应运效果较好，得到市安监局积极认可。

［1］ 张 策．机械原理与机械设计［M］．北京:机械工业出版社，2004．

［2］ 史瑞东，马福强，秦红星．可变脚踏式新型MINI四轮自行车设计［J］．机械研究与应用，2014(3):125 －126．