某型号平衡重叉车车架结构工艺优化及应用

林秀菊

（林德（中国）叉车有限公司，福建 厦门 361000）

0 引言

在当前叉车制造企业和使用者来说，平衡重式叉车的高效率、低成本及高安全性优势成为其重点关注内容。而在传统的设计制造过程中，平衡重式叉车的车架结构具有诸多不合理之处。因此急需对其进行工艺优化，促使其具有更好的作业能力和承重机构，满足现阶段各种作业需求。

1 重型叉车车架结构

市场上的叉车种类繁多，主要以平衡重式最为常见。这种叉车的主要构造由动力装置（发动机）、轮式底盘、工作装置（主要为门架系统）组成。底板又由传动系统、制动系统、转动系统和行走支撑装置组成[1]。而整个叉车的运转又需要液压系统和电气系统的支持和控制。这些系统在叉车的构造中形成了前后桥、发动机、驾驶室和门架等。为了保证安全及可靠运行，还需要护顶架及平衡重等结构。这些结构都需要通过车架来装配和连接，形成一个整体。

2 重型叉车车架结构工艺研究

2.1 工艺分析

以某型号叉车的结构为例，先对叉车进行结构分析。如图1 所示，该型号车架主要是由左油箱部件、右油箱部件、平衡重尾架部件以及底板组成。对平衡重式叉车车架结构的工艺优化，主要从2 个方面入手，其一是要合理地进行组对工序。左油箱部件与右油箱部件结构类似，都是主要由侧板挡泥板等班级组成，因此可以先对这2 个部件组对先完成部件焊接。而平衡重尾架部件基本上是对称结构，其内部左右零件也可以进行组对焊接。部件分别组对焊接后，再组合底板进行整体焊接。这种分部件组对焊接有利于装卸和维护，同时也更便于调整尺寸，具有灵活、通用性较高的特点，能够充分满足左右油箱的实际组对需求。

其次是要对平衡重叉车车架结构的焊接工序进行优化，可以对左右结构进行对称焊接的形式，以减少扭曲变形量和挠曲变形。可以在现场内使用专门的焊接专机，合理开展刚性装夹，并采取2 人同时对称焊接的工艺方法，在焊接一侧焊缝后立即翻转工件焊接另一侧，这一过程可以借助翻转机进行变位焊接，能够减少焊接变形现象的出现，提高焊接的质量和效率。

图1 车架结构

2.2 工艺难点及优化

当前平衡重式叉车车架结构存在制造工艺难点较为突出，在其车架结构中，除了主要受力部件以外，其他板材在焊接工艺中，均采用工程机械中厚板常用的二氧化碳气体保护焊。在经过三坐标对机械加工前的车架主体进行测量，其焊接变形的现象得到了一定的控制且预留加工量较为均匀，由试制过程中的4 mm～6 mm 减少到2 mm～4 mm。不过对左右油箱部件进行满焊时，因为左右油箱支架的材质为薄板件，所以不能完全实现频繁的翻动工件，导致无法开展全位置的焊接工艺。而且此时焊接作业开展较为烦琐，容易造成焊接质量问题。例如油箱之间的前后不等高，在进行部件和总成焊后分析测量时，确定薄板件焊接变形是形成这一现象的主要原因。因为很难对薄板件采取有效的整形处理措施，就会影响后续的装配工艺，导致平衡重式叉车车架结构的整体外观存在较大的质量问题[2]。

通过对平衡重式叉车车架结构工艺难点的分析，对其工艺优化则要采取分部件式模块化的车架结构，将车架的左右部件与尾架进行组合焊接。左右油箱部件由于跟左右驱动桥安装板连成一体，在整体车架焊接时，通过定位工装对左右驱动桥安装孔进行定位，从而确定左右油箱组件的位置，促使平衡重式叉车车架结构的焊接定位更加简便。对于受力比较集中的连接区域，则可以通过平滑树根形状来优化过渡区域，改善应力集中的情况。如图2 所示，1 为平滑树根形状的过渡，2 为一般圆弧过渡。通过应力分析对比，可以发现优化后的结构应力较为平缓，且最大值比优化前小了20%，如图3 所示。

图2 连接区域优化

在具体的焊接工作开展中，由于中厚板常用的二氧化碳气体保护焊接会造成飞溅较大的情况，而且也会出现热影响区宽、低熔敷率等缺陷。所以在对高强板材料进行焊接时，需要先进行大量的工艺试验进行评定，可以应用直径为1.2 mm的焊丝以及80%Ar ＋20%二氧化碳气体保护焊接，同时保证焊接电流在260 A～290 A、电压在30 V～32 V[3]。这一过程中，具体的实施工艺路线是在外协供料之后，在工厂内开展部件模块件化组焊、校形、主体组焊以及焊缝探伤和机械加工等工艺。

优化之后的平衡重式叉车车架呈现一种焊缝对称的结构，在试验后则可证明利用双人对称焊接方式能够有效的降低扭曲变形的发生概率，也能够减少挠曲变形量。在现场结合平衡重式叉车车架结构，利用头尾架式全液压焊接变位机的双机械手机械器焊接方式，可以实现对作业单元的自动化焊接。在变位机位置采用头架主动、尾架随动的工艺技术，可以促使头尾距离得到有效的调节。除此之外，在对平衡重式叉车车架结构进行工艺优化时，通过弧焊焊接机器人能够在焊接工艺展开时，更准确、主动地找到焊缝的起始位置，合理确定焊缝的延伸方向。同时焊接中厚板时，焊接机器人系统可以实现焊接起始点寻位和电弧跟踪功能。可以有效地提高焊接质量，充分优化平衡重式叉车车架结构工艺。

图3 应力分析对比

3 结论

综上所述，对平衡重式叉车车架结构工艺进行优化，因此，相关生产制造人员需要充分了解平衡重式叉车车架结构的原理，深入分析其功能和要求，通过优化车架连接结构，组对工序和焊接工序，实现车架设计加工质量的提高。针对制造工艺难点，采取对称焊接的方式，提高重型叉车车架结构的生产加工工艺水平，确保产品具有更好的使用性能，可以适应各种工况，促进行业的生产力得到有效提高。