挖掘机动臂支座结构及焊接工艺的改进

为防止挖掘机动臂支座焊接时产生较大的焊接变形，需要在动臂及动臂缸安装部位预留适当的加工余量。为了控制动臂支座焊接变形量并达到取消加工余量的目的，经研究，我们决定对动臂支座结构和焊接工艺进行改进。

1.改进结构

（1）改进前的结构

动臂支座改进前的结构如图1所示。其立板先与筋板1焊接后，再与加强板1焊接，采用这种结构和焊接方法，必将加大立板的焊接变形量。此外，由于加强筋板1面积较小，导致焊接应力集中、焊接变形也较大。

改进前加强板1、加强筋板1和耳板平面均需留出2m m加工余量。焊接前，还需将其送到加工中心加工出端面和圆形凸台，该加工过程所用工时为75min（销孔在动臂支座焊接完成后加工，所用工时另计）。如图1和图2（a）所示。

（2）改进后的结构

改进方案如下：将加强板1改为加强板2的形状，并将筋板2直接焊接在加强板2上，相当于增加了立板的厚度；将加强筋板1改为加强筋板2的形状，即相当于增加了立板动臂缸耳座区域的厚度。经过上述改进，立板产生的焊接变形将缩小到允许范围，由此可取消加强板2、加强筋板2和耳板的加工余量，并取消其圆形凸台。如图2（b）所示。

此外，动臂支座板材（如立板、加强筋板和耳板等）的平面度应控制在1mm以内。

2. 改进焊接工艺

（1）确定焊接顺序

改进后，动臂支座焊缝焊接顺序本着先外后内、对称焊接的原则进行。具体焊接顺序是：先将2块立板、2块耳板与筋板进行铆焊和定位焊接，使其形成一个组合体，再将这个组合体铆焊定位于底板上，最后完成全部焊接工作。立板与底板焊缝焊接顺序如图3所示。

（2）确定焊接工艺参数

改进后， 需确定动臂支座的焊接工艺参数。经研究，决定采取熔化极C O 2气体保护焊（M A G135），电流种类和极性选择为直流正接（DCEP/+），焊丝直径为1.2mm。其余工艺参数是：序号1～8部位的电流为200～220A，电压为20～24V，气体流量为12～18L/min；序号9～18部位的电流为260～280A，电压为25～30V，气体流量为15～18L/min。焊接工艺参数如附表所示。

（3）确定主要尺寸

按照确定的焊接工艺进行动臂支座焊接试验，焊后使用三维坐标仪检测动臂支座铆焊和正式施焊后的相关尺寸，测量出焊接变形收缩量。经测量，动臂缸耳座部位焊接收缩变形量稳定在1.8mm之内，动臂安装座收缩变形量稳定在1～4m m之间，均达到预期的可控值。据此，可对原动臂缸耳座部和动臂安装座的调整垫间隙进行确定，其计算方法如下：

动臂缸支座开裆尺寸需加上最大收缩变形量2mm，即支座单边各增加1mm调整间隙，如图4所示。动臂安装座开裆尺寸需加上最大收缩变形量4mm，即动臂安装座单边各增加2mm调整间隙，如图5所示。

（4）设计和制作铆焊工装

铆焊工装对保证产品尺寸起到至关重要的作用。动臂支座的铆焊工装，需按照其焊接工艺、焊接变形收缩量及所确定的主要尺寸进行设计和制作。动臂支座铆焊工装结构如图6所示。

为了准确控制动臂支座变形量，根据其焊接变形规律，设计出防变形夹具，如图7所示。要求焊接前将该夹具装夹到位，直至焊接完成，待整个动臂支座缓冷以后才可去掉该夹具。

（5）设计并制作专用检具

为了对焊接后的动臂支座进行快速检测，以确定其是否满足安装尺寸要求，需设计并制作专用检具。

3. 改进效果

按照改进后的焊接工艺加工的动臂支座，其装配质量符合技术要求。每个工件在加工中心加工可节省75min，大大提高了生产效率，降低了生产成本。

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