贾德厚

1. 概述

左右车架是挖掘机上车架的组成部分，挖掘机的工作油箱、液压油箱、水箱、驾驶室及车身外罩等零部件与之连接，并承载其重量。在该机型小批量试制时发现，左右车架C型板长梁直线度出现了不同程度的超差。其中长梁两端与中部的最大弯曲量达到了16mm，而设计要求直线度≤3mm。为了解决这个问题，我们在分析了左右车架、焊接变位机具体结构特点，以及焊后变形规律后，决定采取反变形方法来纠正焊接引起的变形。经过我们多次试验，最终使C型板长梁直线度达到了设计要求。

2. 左右车架焊接变形分析

（1）左右车架结构 左右车架较长的外端边分别由一条2m多长的折弯C型板长梁和多个短横板组成（见图1、图2）。其中短横板按照设计图样要求分别与C型板长梁进行焊接，其中短横板一端在组装时插入C型板内，另一端悬空。待左、右车架各自分别焊接完成后，其短横板的悬空端再与中框架左右立板分别拼装焊接。

图1 左车架结构

图2 右车架结构

（2）焊接变位机 左右车架经组装合格后，在3m多长且能进行360°旋转的两根U型梁焊接变位机上进行焊接，C型板长梁悬空放在变位机机体的长梁上，短横梁搭在变位机的右侧梁上，左右车架的前后端及中部再由各自夹具压紧。由于变位机仅起压紧工件和方便焊工焊接操作作用，所以焊工往往按照工艺要求根据焊接工艺顺序调节变位机的角度，从而使工件的焊缝位置达到平位焊接方式的要求。

（3）焊接变形 左右车架由于其自身的结构设计特点，C型板长梁板总长为2 850mm，且板较薄（4mm），刚性差，所以焊接完成后极易造成C型板长梁发生焊后弯曲变形，从而导致C型板长梁侧焊后直线度严重超差。我们对前期的8台份C型板长梁焊后用平板尺测量，左右车架C型板长梁直线度出现了不同程度的超差，其中长梁两端与中部的最大弯曲量达到了16mm（左右C型板长梁具体检测结果见图3）。

3. 焊接变形控制措施

（1）焊接变位机的改造 为了能有效控制C型板长梁的焊后直线度要求，结合焊接变位机自身的实际构造情况，我们用改造焊接变位机的办法实现反变形来控制C型板长梁的焊后直线度，使之达到设计要求。具体方法是在焊接变位机自身夹紧的梁上各焊装一块搭子，以保证两搭子外侧之间形成的直线与装夹的C型板长梁平行，再在焊接变位机的中部焊接一个加紧装置，以保证反变形措施的实施（焊接变位机改造见图4）。

（2）反变形控制措施 左右车架在焊接前将C型板长梁的底端与两个搭子靠实，测量夹紧装置自由状态螺杆伸出的长度尺寸；再用焊接变位机中间夹紧装置对C型长梁进行反变形加力，并测量夹紧后螺杆伸出的长度尺寸。整个左右车架焊接完成后再用平板尺检测车架C型长梁的直线度。重复上述操作，反复调整夹紧力，找出保证C型板长梁直线度要求的夹紧尺寸范围，定能满足设计要求。左右车架焊接操作如图5所示。

4. 反变形措施实施效果

反变形控制措施实施效果如附表所示。从表中结果看，当用焊接变位机中间夹紧装置对C型长梁进行反变形加力，使螺杆伸出的长度尺寸与夹紧装置自由状态螺杆伸出的长度为5mm时，左右框架焊后C型板梁直线度就可以完全达到设计要求（见图6）。

5. 结语

通过对焊接变位机的改造和试验验证，最终用反变形法实现了左右车架C型板长梁的焊接变形控制，保证了图样的设计要求。同时通过多次试验的数据分析，最终确立了左右车架焊前的反变形控制量。给操作者在实现C型板长梁直线度控制方面提供了操作依据，也为以后类似问题的解决，提供了正确的思路和经验。

图3 C型板长梁焊后弯曲

图4 焊接变位机改造

图5 左右车架改善后操作

图6 C型长梁反变形后的直线度

反变形控制措施实施后试验数据 （mm）

[1] 史光远.焊接结构设计与制造[M].北京：黄河水利出版社，2006：8.

[2] 陈焕明.焊接工装设计[M].北京：航空工业出版社，2006：8.