全液压钻车摆臂结构件的尺寸偏差分析研究及改进措施.pdf

机械制造 赵卫方 全液压钻车摆臂结构件的尺寸偏差分析及改进措施 全液压钻 车摆臂 结构件 的尺寸 偏差分析研 究及 改进措施 赵卫方 南京工程机械厂有限公司 江苏 南京 2 1 1 1 7 8 摘要 全液压钻车摆臂结构件焊接完工后， 孔的加工余量不均匀， 孔加工不出来造成返修， 费 时费工， 使孔壁外观厚薄不均匀， 各个孔的中心距达不到图纸设计要求。针对多处尺寸出现偏 差的问题分析发现， 焊接过程中的焊接变形、 各个单件尺寸的控制、 组装结构件未使用工装是 造成尺寸偏差的主要原因。为此， 对上述问题提 出改进措施， 有效地控制 了焊接品质， 并使尺 寸达到 了图纸 的设计要 求。 关键词 液压钻车； 摆臂； 尺寸编差； 分析； 改进措施 中图分类号 T G 5 2 文献标志码 B 文章编号 1 6 7 1 5 2 7 6 2 0 1 4 0 4 0 0 2 4 0 3 Ana l y s i s a nd I mp r o v e d M e a s ur e s o f S wi n g i n g Ar m S t r u c t ur a l Co mp o ne n t s Si z e De v i a t i o n ZHA0 W e i f a n g N a n j i n g E n g i n e e r i n g Ma c h in e r y P l a n t Co ． ， L t d ． ， N a n j i n g 2 1 1 1 7 8 ， Ch i n a Ke y wo r ds Aft er weldin g t h e s wi n g ar m ’ s s t r u c t u r al me mbe r ，t h e h o le ma ch i n in g a l l o wan c e c a n b e un e v e n，t h e mo c h i n i n g h o les c an d i s ap p e ar a n d t h e c e n t r a l d i s t a n c e o f e v er y h ole n o t me e t t he r e qu i r eme n t s o f t h e la y ou t d e s i g n．By r e s e ar c h i n g on t h e d i men s an d d e v i a t i o n in man y p l a c e s，it is f ou n d t h a t t h e r e as o n o f t h e d ev ia t ion i s t h a t f ix t u r e i s n o t u s e d in weldin g，c o n t r o l l in g a n d a s s e mb - l i n g s t r uc t u r al membe r ．F or t h is，t h e imp r o v eme n t mea s u r es ar e pu t f or wa r d t o e ff e c t ir e ly c on t r o l t h e weldin g g u al it y an d ma k e it me e t t h e r e qu i r e m e n t s． Ke y wo r ds h y d r a u l ic dr i ll e r ；s wi n g a r n 1 ；d i me n s i o na l d ev ia t ion；a n aly s is；i mp r o v e me n t mea s u r es 0 前言 全 液压 钻车主要 适用于开凿隧道 、 勘探矿产 以及地下 大断面钻孔开挖作业的工程机械。产品是以机 电液为一 体的凿岩设备。由于全液压钻车效率高， 速度快 ， 改善作 业条件及成本低等优势， 瑞典阿特拉斯 科普柯公司的进 口设备在国 内外市场销路 日渐上升 ， 为 了满足 国内外市场 的需求， 缩短采购周期， 降低制造成本， 瑞典阿特拉斯 科 普柯公司对全液压钻车准备进行 国产化生产。我公司是 阿特拉斯 科普柯公司在南京的合作方， 根据图纸要求进 行焊接结构件的配套生产。本文对 B 3 5 3 E全液压钻车摆 臂结构件 出现 的尺寸偏差 问题进行研究和探讨 ， 并提 出了 改进措施方案 。 1 摆臂位置精度及结构 1 - 1 摆臂在装配 中的位置和精度。 全液压钻车的钢架部分都是 由焊接件组成。摆臂是 钻车钻臂总成中的重要构件之一， 摆臂在液压油缸的作用 下摆动到所需工作角度 ， 使左、 右钻臂举升到工作位置。 其在钻臂总成中的位置如图 1 所示。 A向 擘 手 I l ； l l ， 6 ～左右钻臂 ； 2 ， 5 一左右摆臂 ； 3 一连杆； 4 一中钻臂座架 图 1 摆臂位置示意图 作者简介 赵卫方 1 9 6 3 - ， 女 ， 江苏南京人 ， 大 专， 工程师 ， 主要从事工程机械产品工艺设计。 2 4 h t t p ∥Z Z HD ． c h in a j o u r n a 1 ． n e t ． c a E - m a i l Z Z H D c h a i n a j o u r n a 1 ． n e t ． c n 机械制造与 自动化 机械制造 赵卫 方 全液 压钻 车摆 臂结构件的尺寸偏差分析及 改进措施 钻臂总成主要由左、 右钻臂 ， 左、 右摆臂和连杆及中钻 臂座架组成。从图 1可以看出左右摆臂的直形耳板和 L 形耳板与中钻臂座架的装配间隙只有 5 mm， 摆臂宽度 5 0 0 mm， 和左右钻臂装配间隙也是 5 mm。所以从装配精 度上看摆臂各耳板孔尺寸及同轴度 ， 外形尺寸影响到装配 品质和钻车钻臂的举升状态。在国内中小型公司装配现 场， 主要还是靠装配工人运用起 吊行车和装配工具按图纸 设计要求组装而成， 摆臂结构件的制造尺寸精确度和位置 尺寸偏差影响到装配进度和品质， 所以控制摆臂尺寸精度 尤其重要 。 1 ． 2 摆臂 的结构 摆臂是焊接件， 是由折弯板和板焊成的封闭式结构 图 2 。件 1和件 2 、 3材质是 HQ 8 0 C高强度结构钢 ， 厚 8 0 mm， 其余零件板材是 Q 3 4 5 B ， 是低合金高强度结构钢， 厚2 0 mm， 件 1 0厚1 0 m m。从图 2可以看出件 1 和件 2两 孔的中心距是 1 8 4 6 4 - 1 F i lm。件 2和件 1 0的 中心距是 7 8 2 4- 1 m m。两端耳板外侧宽 5 0 0 m m。 l 一 耳板 ； 2 ， 3一 L形耳板 ； 4 ， 5 ， 7 一弯板 ； 6 ， 8 ， 9 一侧板 ； l 0 一小耳板 图 2 摆臂 结构 图 2 分 析偏 差原 因 摆臂中的各个单件从下料、 机加工加工过程中产生的 误 差必然会影响到装焊尺寸 ， 在平 台上划线放样使各组孑 L 的同心度 、 垂直度不 能保证 ， 在 焊接过程 中 的焊 接变 形也 影响到图纸最终尺寸 ， 影 响到装配品质和装配进度 。 2 ． 1 单件 尺寸误差 对 于一个 新产品在生产制造过程 中 ， 首先按照设计 图 纸备料完成各道工序。如直形耳板， L形耳板厚 8 0 m m． 在按 图纸 尺寸 1 1 数控切割下料 后 ， 侧 边塌边相 差 1 ． 5 ～ 2 m m。弯板件4、 5 、 7厚 2 0 mm， 板在折弯圆角处存在弯曲 Ma c h i n e B u i l d i n g日 Au t o m a t io n ， Au g 2 0 1 4 ， 4 3 4 2 4 2 6 ， 7 4 缺陷， 使折弯内R半径不准确也是原因之一。 2 ． 2 组装偏差 在组装类似摆臂这样的结构件主要还是靠冷作工和 电焊工在平台上划线放样操作。由于摆臂结构外形不规 则 ， 单件质量最重的一个是 1 0 5 k g ， 而且都是中厚板材。 需先清除掉工作平台面上的焊瘤， 飞溅等杂物， 在平台上 放样划出各孔的中心线 ， 再将 5 0 0 m m宽一面的零件放在 平台， 上按线位置对齐， 运用宽度角尺调整零件的垂直度。 将各件按图纸尺寸定位焊牢后， 各耳板之间的间距用工艺 撑管保证尺寸。这样组装、 点焊一个摆臂要一个工作 日完 成 ， 费时费力， 而且在组装过程中由于单件质量较重使安 全生产也得不到保证。 2 ． 3 焊接变 形 件 1 、 2 、 3耳板材料是 HQ 8 0 C高强度结构钢 ， 其他是 Q 3 4 5 B ， 由于材质不同， 板厚不同焊接时残余应力较大， 还 有零件结构不对称 ， 这样焊缝位置和布局在结构中也是不 均匀分布， 因此焊接时焊接应力分布不均匀， 很容易产生 焊接扭曲变形， 尤其耳板的根部尺寸容易收缩使尺寸变 小 ， 造成这个部位返工相当困难。零件折弯半径不准确造 成折弯半径内 R较大。使 自然坡 口增大， 这样焊缝截面 就增 大 ， 输入焊接 电流增大 ， 引起了构件焊接变形。 这些尺寸偏差， 最终不符合图纸设计要求 ， 影响产品 品质， 因此 ， 需要进行返修 ， 但返修过程很繁琐 ， 而且会降 低产品力学性能， 浪费人力， 材料和时间， 降低生产效率， 影 响生产 进度。针对上述问题 ， 提 出下面几种合理的改进 措施 。 3 改进 措施 3 ． 1 控 制单件 尺寸 1 更换数控火焰 切割 机平 台的格栅 破损 件 ， 在气割 零件前调 整割枪 的割嘴与钢板垂 直度 ， 消除气割零件时侧 面塌边偏差现象。在冷冲压单件气割中按图纸尺寸 11 数控气割下料后清除各件熔渣并打磨， 校平才能转下道 工序 。 2 针对摆臂中折弯件的弯曲半径不准确影响装焊时 焊缝品质问题 ， 根据公式 P R K t 精确算出折弯件中心 层的折弯半径 ， 在大型折弯机上折弯到图纸尺寸， 同时制 作折弯半径内R 2 0的检验样板 ， 校正零件， 保证折弯半径 内R1 8 尺寸的一致性。 式 中 P表示 中性层半径 I n m ； R表示弯曲 内半径 I B m ； 表示 中性层位置系数 ； t 材料厚度 mm 。 3 ． 2 焊接变形 的控制 焊接变形对于焊接件来说是无法避免的， 认真分析研 究摆臂的结构特点主要从以下两点控制焊接变形。 1 预设焊接 收缩反变形量 图 3 25 机械制造 赵 卫方 全液压钻车摆臂 结构件的尺寸偏差分析及 改进措施 。 25 4 8 0 ， n R 1 2 a 下料图 b 修改后的下料 图 e 机J J H I图 图 3 件 1 预设收 缩量J m- r 图 摆臂中件 1耳板和件 8 板对接组焊时， 留焊缝间隙是 3 m m， 为了使摆臂各孑 L 在焊后都能加工出来而且各孔 的 壁厚均匀 ， 对件 1 耳板下料尺 寸做调 整 ， 见 图 3 。图 3 a 是下料图， 件 1 底边到孑 L 中心的距离是 3 8 5 mm， D1 2 5 m m 孔中心和圆弧 1 1 5 m m是同心。图 3 b 是修改后的下 料图， D 1 2 5 m m孔中心和圆弧 尺 1 1 5 m m中心修改成相差 5 m m， 预设了焊接收缩反变形量， 即圆弧R 1 1 5 m m的中心 线高是 3 9 0 m m， D1 2 5孑 L 中心 距离 是3 8 5 mm。这样在 下 道工序中机加工划线是以底部为基 准划 D1 3 5 mm孔 中心 线， 如图3 e 机加工图所示。经过对该件的尺寸调整， 抵 消了组焊时长度方向的焊接变形， 最终解决了D 1 5 0 K 7 m m 孔 焊后加工不 出来和孑 L 壁厚薄不匀的问题。 2 通过对图纸的分析 ， 原来图纸设计要求件4、 5 、 7折 弯内圆角半径是 R 3 0 m m， 这样在组装时 自然坡 口很大。 在保证 焊缝 强度 、 焊透 的前提下 ， 将件 4 、 5 、 7自然坡 口缩 小， 将设计尺寸内R 3 0 mm修改成内 R 2 0 m m这样保证零 件在装焊时形成的自然坡 口缩小 ， 减少收缩量， 烧焊时热 量输入就少 ， 能大幅度降低焊接残余应力 ， 可以有效控制 局部变形 ， 最终达到减少摆臂焊接变形的效果 。 3 ． 3 设计工装使装焊件准确定位 根据图 2 要求两端耳板中心线同轴， 而且互相平行。 4 一 D 1 5 0 K 7 m m孔 中心 线和 基准 面 B垂直 。要保证 各 个孑 L 焊后 加工余 量均等 ， 孔壁厚度一致 。在装焊时就要控 制好装焊尺寸 。本件仅仅靠 宽度 角尺校正零 件垂直 度是 不够的 ， 通过多处 的问题分析 ， 结合 现场焊接情况 ， 提出 了 工装设计方案， 如图4所示。 1 工装结构 工装 是 由件 1厚 4 0底 板 ， 件 2 ， 件 4 d 1 3 5长 轴 ， 件 3 d 4 0细长 轴 ， 件 5 、 6 、 7定位销组成 。2 - d 1 3 5 m m和 d 4 0轴 是 M3 0 m m双头螺栓 ， 一端和底板连接 ， 另一端用压板 、 螺 母压紧工件 。 2 工装 的应用 装焊前件 1 、 件 2 、 件 3按 图纸 尺寸 1 1数控气 割下 料 ， 预割 出 D1 2 5 m m孑 L 及 外形 ， 转机加工镗孔至 D1 3 5 mm 尺寸。件 1 0气割外形在钻床上钻出 D 4 0 m m孔。件 4 、 5 、 7三件在大型折弯机上折弯， 折弯尺寸必须准确 ， 工件不 得扭曲。件 6 、 8 、 9按图纸尺寸 1 1 数控气割下料， 校平。 上述各件不得有塌边现象。组装前必须清除表面氧化皮、 油污 、 熔 渣 、 毛刺等缺陷 。装焊时先将 件 1 ， 件 2 、 3分别穿 26 1 一 底板 ； 2 ， 4 一轴 ； 3 一细轴 ； 5 ， 6 ， 7 一定位销 图 4 摆臂工装结构 图 入 d 1 3 5 m m轴中， 内开档尺寸用长 3 4 0 o i； m m工艺撑管 保证 ， 校正零件位置至 图纸尺寸 ， 用压板 、 螺母连接固定工 件 ， 并点焊牢 固。将件 9放在底板上按 图校 正位置 ， 件 1 0 用 d 4 0 mm轴穿入， 开档尺寸用 3 7 。1 ． 5 m m和 2 8 6 m m工 艺撑管定位。用千斤顶调整 内腔到 2 5 0 m m尺 寸 ， 机 加工 车 出 2 1 0 m m 长 工 艺撑 管 数 根 焊 在 内腔 中， 控 制 2 5 0 m i l l 尺寸收缩。支撑内腔的撑管 可以不取 出 也是防 止焊接变形件保证件 1 0零件 4 - d 5 0 m m孑 L 加工 出来 。用 宽度角尺校正组装件的垂直度后才可以继续组装下面其 它各件， 各个工艺撑管长度公差取正值是预设了耳板根部 焊接收缩反变形量。 3 ． 4 组焊 中搭接支撑拉 筋增加 刚性 控制摆臂局部变形和整体变形是最终保证尺寸的方 法。组焊前除了预设焊接收缩反量以外， 装焊中还要对定 位焊的零件加同丁艺支撑拉筋 ， 以增加刚性 。在各单件定 位焊后， 为了保证摆臂整体刚性和较小焊接变形， 将件 1 、 件 2 、 件 3根部增加 撑管 和孔 的位 置增 加撑 管 的同 时 ， 在 耳板外 园圆周上 均匀搭接 4 ～ 5处 支撑槽纲 或方钢拉 筋 ， 并焊接牢固。这样能有效避免各耳板相对位移和根部的 收缩量 。 除 了上述控制焊接变形的方法以外 ， 还要在定位前将 坡 口及附近 5 0 in lT l 范围内锈迹 ， 油污 ， 焊渣清理 干净 。定 位焊也应牢 固可靠 ， 不得有裂纹 ， 气孔 ， 夹渣等缺陷 。在施 焊前复查组装尺寸， 检查定位焊质量。 4 结论 通过对摆臂生产过程产生的尺寸偏差分析 ， 提 出了改 进方案。在实际生产操作中也得到了验证 ， 这些措施有效 地控制了单件品质和焊接变形， 最终使各孑 L 尺寸 、 孔中心 下转第 7 4页 h t t p ／ ／ Z Z HD ． c h i n a j o u r n a 1 ． n e t ． c n E 一 ,n a i l Z Z H Dc h a i n a j o u r n a 1 ． n e t ． e n 机械制造与 自动化 机械制造 胡如祥 职业教育培训项 目质量评价 内涵与类型特征的研究 在职业教育培训项 目质量评价的过程中， 评价内容虽 然可以根据评价 目的的需要， 分别提出若干指标， 但这些 指标并不是互不联系、 独立存在的， 它们是紧密联系在一 起 的一个完整 系统 ， 每一项指标都 整个评价 系统 的组成部 分。单独看它们也许只能反映评价对象的某一侧面属性 或特征， 但综合起来就能反映评价对象的整体属性或特 征。这就要求我们在制定评价指标体系时应尽可能全面 地反 映评价客体 ， 不 可片面地 强调某一 部分 而忽略另 一部 分； 其次要保证信息采集的全面性， 不可片面突出某一信 息来源的意义而忽视另一信息来源的作用。 6 职业教育培训项目质量评价的导向性特征 培训项 目质量评价的最终 目的是为了规范培训活动， 提高培训质量。因此，对培训项 目质量的评价不仅是评 价教师个体 的教学 活动 ，更要 成为 职业 院校培训 教学工 作的努力方向。同时， 评价标准要素还应涵盖培训单位 的院系领导及相关职能部门， 考核其在搭建平台、 支持培 训，经费投入、 改善条件，师资培训、校企合作、 基地建 设、 培训方法改革等方面的工作情况， 从而形成人人肩上 有担子 、 个 个心中有 职责 的局面 ， 避免形 成以教师 量化考 核为主体的局部考核体系， 真正发挥职业教育培训项 目质 量评价 的导 向作用 。 参考 文献 [ 1 ]盛亚男． 高等职业 教育教 学质量 评估若 干问题研 究 [ D] ． 天 津 天津大学 ， 2 0 0 4 ． 与评估 ， 2 0 0 9 6 6 5 6 8 ， 1 1 1 ． [ 3 ]彭运 钧， 赵福 水．职前 教育 与职 后培 训一 体化 探 索 与实践 [ J ] ． 当代教育论坛 ， 2 0 1 2 5 5 7 6 0 ． [ 4 ]唐华 生， 叶 怀凡．构建 农村 基础 教育 质量 保 障体 系 的思考 [ J ] ． 宜宾学院学报 ， 2 0 0 7 1 1 0 4 1 0 6 ． [ 5 ]李萱 ， 池云霞．追求特 色 提 升高 等职业 教育 质量 的着力 点 [ J ] ． 社会科学论坛 ， 2 0 1 0 1 5 1 9 8 ． 2 0 0 ． [ 6 ]唐华生 ， 叶怀凡． 地方 高校教育质量 保障体 系构建初探 [ J ] ． 盐城工学院学报 社会科学版 ， 2 0 0 7 1 7 5 7 8 ． [ 7 ]赵俊丽．新时 期的地 方高 校教育 质量 提升 [ J ] ． 文教 资料 ， 2 0 0 9 3 5 1 9 4 ． 1 9 6 ． [ 8 ]王伟． 我 国高等教育服务质量顾客满 意度 研究 [ D] ． 北京 北 京第二外 国语学院 ， 2 0 1 1 ． [ 9 ]曹青林． 高校独立学院研究 [ D] ． 武汉 华 中师范大学 ， 2 0 0 6 ． [ 1 O ]夏镇波 ， 陈利根． 构建高校人才培养质量保障与监控体 系的 若干思考 [ J ] ． 高等农业教育 ， 2 0 0 5 1 2 4 2 ． 4 4 ． [ 1 1 ]张生． 混合式学习环境 下基于学 习活动的形成性 评价 的理 论与实践 [ D] ． 长春 东北师范大学， 2 0 0 8 ． [ 1 2 ]王喜录． 成人教育评估 的理论 与实践 [ J ] ． 重 庆工业管理 学 院学报 ， 1 9 9 5 s 1 1 2 1 ． 1 2 7 ． [ 1 3 ]张 国祥． 建立科学 的高等教育评 价体 系一个 引导我 国 高等教育真正走上经 济主 战场 的重要 手段 [ J ] ． 松 辽学 刊 社会科学版 ， 1 9 9 3 2 1 0 1 1 0 5 ． [ 1 4 ]郑丽．高等体 育 院校 成人 教育教 学 质量 监控 体 系 的构想 [ J ] ． 哈尔滨体育学 院学报 ， 2 0 0 9 3 7 7 _ 8 0 ． [ 2 ] 刘化喜． 多元质量观讨论中的误区分析与思考[ J ] ． 高教发展 收稿日期 2 0 1 3 1 2 1 8 上接第 2 6页 距尺寸、 外形尺寸都能够满足图纸的设计要求。这些改进 措施提高了产品品质， 缩短了生产时间， 提高了生产效率， 提升了经济效益， 同时为本机型加快国产化奠定了基础。 参考 文献 [ 1 ]徐灏． 机械设计手册 第 l ， 2卷 [ M] ． 北京 机械工业 出版 社 ， 2 0 0 0 ． [ 2 ]成大先． 机械设计手册 第 1 ， 2卷 [ M] ． 北京 化学工业 出 版社 ， 1 9 9 3 ． [ 3 ]刘文剑． 夹具工程 师手册 [ M] ． 哈尔滨 黑龙江科 学技术 出 版社 ， 1 9 9 2 ． [ 4 ]陈祝年． 焊接工程师手册[ M] ． 北京 机械工业 出版 ， 2 0 0 2 ． [ 5 ]史耀 武．焊 接技 术 手 册 [ M] ．福 州 福 州 科 学 技 术 出 版 社 ． 2 0 0 5 ． 收稿 日期 2 0 1 30 53 1 上接第 6 5页 4 结语 D R F功能是磨 床应 用 中一个 必备 功能 ， 尤 其 对滚 道 磨及一些单件生产， 每件必对 刀要求较高 的专用机床， D R F功能尤显重要 。 7 4 参考文献 [ 1 ] 简 明调试手册 S I NU ME RI K 8 4 D S L s o l u t i o n l i n e S I E ME N S C H I N A ． D 2 0 1 1年 3月版． 收稿 日期 2 0 1 30 61 9 h t t p ／ ／ Z Z H D ． c h i n a j o u rn a 1 ． n e t ． e n E m a i l Z Z H D c h a i n a j o u i n a 1 ． n e t ． e n 机械制造与自动化