抬底千斤顶耳板焊接工装设计

2021-12-24刘振辉于雁冰

重型机械 2021年6期

刘振辉，宋会，于雁冰

(河南能源化工集团重型装备有限公司，河南开封 475000)

0 前言

在科技发展的引领下，煤矿企业越来越注重生产效率的提高，对液压支架的质量及性能提出了越来越高的要求。目前，我国制造的液压支架与一些发达国家相比还存在一些差距，千斤顶作为液压支架的重要部件之一，对液压支架的质量及性能起着至关重要的作用。为了顺应时代的前进步伐，打造出高质量的液压支架，同时，提高企业的工作质量和效率，设计一种抬底千斤顶耳板焊接的专用工装就非常有价值。

1 焊接件结构及工艺分析

1.1 焊接件结构分析

抬底千斤顶安放在液压支架底部的前端，其上端和底座过桥相连接，另一端压在推移框架上，是实现抬底座的关键部分。耳板用于固定抬底千斤顶，其在抬底千斤顶上的位置结构如图1所示。两个缸筒成一个整体，当耳板焊接、内壁加工后再截成两个，这样可以提高加工效率。可以看出四个耳板分布在缸筒上，且在一条直径上对称。根据焊接件耳板的结构特点，焊缝为角焊缝，上下两面对称布置。工装的设计要求能够对缸筒及耳板的位置定位，包括耳板相对缸筒左右端面的距离、上下高度位置。

图1 抬底千斤顶耳板结构

1.2 焊接件工艺分析

根据焊接件的材料性能，选择混合气体保护焊(80%Ar+20%CO2)焊接。焊接方法采用多层多道、回弧等焊接方法，焊接速度控制在350～450 mm/min之间，焊丝伸出长度为12～18 mm，气体流量在15～20 L/min之间。其特点是：成本低，焊接质量较好，生产效率较高，操作性能好。由于耳板两侧都开有坡口，先进行一侧焊接，然后翻转工件再进行另一侧焊接。由于工件的重量较小，工装设计采用手动翻转。

2 焊接件定位分析

焊接件在工装中的定位是工装设计的重要技术要求，缸筒及耳板的正确定位是保证焊接质量，提高生产效率的关键。

根据抬底千斤顶缸筒及耳板的结构特点和焊接位置分布情况，首先要保证缸筒的定位。由于耳板在缸筒上是水平分布的且在一条直径上，因此，缸筒的水平定位很关键。其水平定位基准是缸筒的两端面，对其一端定位，采用挡板垂直于缸筒端面即可定位。然后耳板在缸筒上定位，要保证其定位基准与缸筒定位在同侧，根据耳板在缸筒上的分布情况，其上下面也要定位。最终，使工人放置好工件后便实现定位，然后对工件直接焊接，既方便工人焊接又提高作业效率。

3 焊接工装设计

为了实现耳板在缸筒上的焊接，设计了一种专用的抬底千斤顶耳板焊接工装，既可以固定好千斤顶又方便工人进行耳板焊接。该焊接工装有两种方案，如图2、图3所示，两种工装方案都主要由底板、支撑座、顶板、限位板等组成。

图3 工装2

从图2中可以看出，该工装中设置了4个支撑座，分别用于支撑缸筒与耳板，并且底面与地面接触，其支撑座要求与缸筒同轴且同圆，使缸筒放在支撑座上能够完全接触实现缸筒的上下定位。在支撑座的一端设有定位板，其作用是对缸筒水平定位。在4个支撑板之间分别加小底板进行连接。在耳板的一侧设置定位板，对耳板水平进行定位。为了保持缸筒与耳板的同侧定位，耳板定位板要求放置在缸筒定位板同侧。

从图3中可以看出有一个底板，作为放置支撑座、顶板、限位板的载体，因此要求底板平整，不得有变形的情况，以便保证工件的水平。在底板的两端各有一个支撑座，用于支撑缸筒。考虑到缸筒的重量长度，设置两个支撑座即可。支撑座也要求与缸筒同轴且同圆，能够稳固的实现定位。在支撑座的一端设有定位板用于对缸筒水平定位。在耳板定位时，用了两块顶板，同时在耳板的一侧设置水平定位板，对耳板水平进行定位。要求耳板定位板与缸筒定位板同侧，保证缸筒与耳板的同侧定位。顶板及定位板的宽度要适中、位置合理，在保证耳板定位的情况下，不能对缸筒位置形成干涉。

对比两种方案，图2中四个支撑座分别与地面接触，而图3中用了一个底板与地面接触，避免了多个零件与地面接触，同时，地面接触面较大且平整，容易保证工装的平整性。在耳板的上下定位中，图2用支撑座定位，由于一个支撑座的接触面较小，容易导致耳板定位不稳，相比图3中用两个顶板支撑耳板，比较稳固，而且两个顶板的用料比一个支撑座还要小。综上对比，图3中的方案优于图2方案，因此，选出较优的图3方案作为焊接工装。

该工装的设计同时考虑了工人作业的便捷性、适用性和经济成本。该工装高度适中，工人作业很方便；能充分满足对缸筒及耳板的定位，便于焊接；工装结构简单，经济成本也较低。