挖掘机支撑圈制造工艺分析

挖掘机支撑圈制造工艺分析

陈海群

广西玉柴重工有限公司  广西玉林 537000

摘要：挖掘机支承圈是连接挖掘机上车与下车的关键零部件。挖机支承圈的强度和可靠性直接关系到挖掘机的使用寿命和作业安全，对挖掘机支承圈的制造工艺进行研究，对挖掘机支承圈制造过程中经常出现的难点加以研究和攻克，形成完善，全面，可靠的制造工艺控制方法，对下料、成形和焊接等工序从技术层面上进行研究分析，实现快速高效的大批量生产效果，提高挖掘机支承圈质量和可靠性，提升经济效益。

关键字：挖掘机，支撑圈，制造工艺

引言：近些年随着国家工业化建设的不断发展，挖掘机已经逐渐成为工程建设中应用最为广泛的工程器械之一。挖掘机的构成包括三大部分，分别是工作装置、上部车体和底盘。底盘用以实现挖掘机的回转与行走运动，是主要承重构件。挖掘机的工作性质和工作任务对回转机构提出了极高的要求，特别是底盘中的挖掘机的支撑圈，它作为连接底盘架和回转支撑的重要零件，对挖掘机承重功能的实现起着极为重要的作用。挖掘机支撑圈从结构上属于圆环结构，尺寸轮廓大，并且由于其作为主要承重构件，对支撑圈质量提出的要求非常高，所以有必要对挖掘机支撑圈制造工艺进行研究分析，进一步把控产品质量，制造生产出高质量的挖掘机支撑圈。

1研究背景与意义

从近几年工程机械的发展来看，挖掘机的发展速度相对较快，目前已经成为工程建设中最主要的工程机械之一。挖掘机由工作装置、上部车体和底盘三大部分组成。底盘包含回转与行走装置，是整个挖掘机的主要承重部分。挖掘机底盘以上部分工作中360°旋 转，对回转机构要求较高。底盘回转支撑圈是联接底盘架和回转支撑的主要组成部件，为挖掘机重要的承载部件。由于在制造加工过程中，支撑圈出现圆度偏差、尺寸偏差， 加工量不满足要求，过大或者过小等问题的频繁出现，导致对于挖掘机支撑圈制造工艺的需要完善，修正，通过较高的工艺和操作手段来满足挖掘机支撑圈的质量和生产要求。

2加工制造工艺过程

由于目前市场中投入使用的各挖掘机厂家不同，并且挖掘机的型号也多种多样，挖掘机主要构件之一的支撑圈在具体的结构上存在部分差异，但是总体分析看来，挖掘机支撑圈的结构都是圆筒形，并且支撑圈的筒壁上都设置有管路孔，所以其制造工艺流程基本相同。挖掘机支撑圈制造工艺流程主要分为两大部分：加工制造工艺过程，后处理工艺。其中加工制造工艺过程包括有下料工艺过程控制，余料控制，坡口加工过程控制，成形工艺过程控制，焊接工艺过程控制，校形工艺过程控制，加工工艺过程控制，；后处理工艺过程包括有零件存放，质量检验。

下料工艺过程控制是指金属板材切割。常用到的切割方式包括火焰切割、等离子切割和激光切割。由于支撑圈的板厚通常在16mm～30mm的范围内，在对切割质量、切割速度、材料材质和厚度等因素进行多方面的综合考量之后，通常使用火焰切割方式。如果产品形状为长条状时，共边切割的方式可以大大提高材料的利用率，减少废料的产生。

余料控制是指，考虑到支撑圈筒壁上的大圆孔会造成卷板加工时的应力不均匀现象，在圆孔处预留卷板余料及端面余料的工序。这些余料是为了避免圆孔处的直边变形问题发生，因为圆孔处的直边变形会影响产品质量，导致产品不合格。余料并不存在于产品图样上，因为余料是成品零件的多余部分，它的作用是为了满足成形工艺要求额外增加的。余料的结构在设计时为了去除方便，通常不会将将整个圆作为余料，去除余料的方式有机器人切割、龙门铣铣削和龙门刨刨削等。圆孔的位置需要长期分析和试验验证来确定。通常会用到三维设计软件进行模拟仿真，制作出相应的模型，方便切割机器人去除余料。

坡口加工过程用以控制卷板成形，在卷板成形后，接口处需要焊接。焊接坡口的形式取决于焊缝及重要度要求。单面V形坡口适用于一般无探伤要求的支撑圈；双面V形坡口适用于探伤要求二级焊缝及以上，因为双面V形坡口可以保证焊缝的质量。一般情况下，两坡口之间会留 1～2mm钝边，方便坡口加工。

成形工艺过程控制成形包括预弯工序和卷板工序，挖掘机支撑圈制造经验表明，焊接过程会导致焊缝周围局部硬化，硬化的部位将无法进行校形工序，因此焊缝部位在焊接前就要使得圆弧一次成形，进行预弯处理。预弯工序完成后，再根据圆筒内侧的弧度样板开始卷板工序的加工，首先在卷板机上加工，对圆环连接处进行焊接点固，然后压力机泄压，最后取下工件转下道工序进行加工。

焊接工艺过程是指在控制卷板成形后，将卷板的接口处进行焊接，目前已有的焊接方式在综合考虑焊接效率和成本的情况下，通过二氧化碳气体保护焊机进行焊接，焊丝型号采用的是ER50-6 型焊丝。焊接流程首先要根据卷板间隙、钝边和板厚的大小等因素对电流电压进行选择，焊接顺序为先焊接圆筒的外侧坡口，然后清理根部，再焊接圆筒的内侧坡口，这样是为了保证焊缝的合格率。先焊接外侧后焊接内侧的目的是为了清根操作更为方便。为了保证焊接质量的稳定，在对挖掘机支撑圈焊接时需要使用焊接夹具进行固定，这样位置不会发生偏差。

校形工艺过程控制是指在焊接工序完成后，挖掘机支撑圈的变形量增大，导致圆度难以控制，焊接后的卷筒难以标准化，因此需要重新进行圆度校正，保证产品标准化。卷板机的有效工作长度和支撑圈的宽度两个因素决定了支撑圈可以进行批量校形。

加工工艺过程控制是指在镗床或立式车床等设备上，以保证挖掘机支撑圈的圆度和端面平行度为目的，进行制造加工的步骤。对于端面加工的装夹方式和定位方法根据客户对支撑圈的端面平行度要求视情况决定。

3. 后处理工艺过程

后处理工艺过程包括有零件存放，质量检验。其中零件存放的目的是为方便支撑圈的运输和存放专门设计的工装步骤。质量检验是因为挖掘机支撑圈作业时受力复杂，为了保证挖掘机支撑圈的质量可靠性和使用安全，必须对焊缝质量、支撑圈的圆度误差进行检查。第一，焊接工序进行前，应该严格检验坡口的几何尺寸是否符合工艺要求。焊接工序完成后，对焊缝外观进行检查，看是否存在咬边现象，焊缝高度控制在1～ 2mm范围之内。第二，支撑圈加工完成后，对上下端面的平行度进行检查，看是否符合设计要求。

结语

随着挖掘机在工程建设中的应用变得越来越广泛，其使用寿命和作业安全变得极为重要。挖掘机支撑圈，它作为连接底盘架和回转支撑的重要零件，也作为挖掘机承重功能的主要实现零件，行业内部和工程建设对支撑圈的质量非常高的要求。有必要对挖掘机支撑圈制造工艺进行研究分析，把控产品质量，制造生产出高质量的挖掘机支撑圈。本文通过对支撑圈关键制造工艺流程的探索和完善，形成了一套成熟的工艺方法，对于同类产品的制造具有一定的参考价值。

参考文献

[1]樊庆琢,宫涛,李贺德.挖掘机支撑圈制造工艺[J].金属加工(冷加工),2020(03):33-35.

[2]王国帅,李勇,李新华,徐宗磊,闫章建,王庆.挖掘机支撑圈预弯成形工艺[J].金属加工(冷加工),2019(09):41-43.

[3]王小龙.现代 R215VS型履带式挖掘机[J].工程机械与维修,2018(03):64.

[4]焊接方法与设备[M]. 机械工业出版社 , 雷世明, 2008

[5]挖掘机关键结构件焊接技术现状及发展趋势[J]. 李柏松,李志永,李继铭,王国友.  工程机械. 2018(06)