挖掘机动臂焊接工艺分析设计.docx

摘要随着国内工程机械行业的快速发展,挖掘机市场的竞争也日趋激烈,各主机厂 不但从成本上,也在质量上展开了激烈的竞争动臂部分,作为挖掘机最重要的承 载结构,在工作中承受着绝大多数的载荷 ,是最常发生故障的部分 ,而其中尤以动 臂的失效影响最大,动臂质量成为影响整机产品可靠性的因素之一 我国生产的 挖掘机从仿制开始起步，近期产品的质量较早期有所提高但受国产对挖掘机的 焊接质量及设计水平等的影响，我国目前生产的挖掘机的总体水平，与进口产品 及港口用户的要求仍有较大差距，焊接工艺之间的差距尤为明显，为满足市场及 焊接工艺需求，对挖掘机焊接工艺进行深层次的研究和分析势在必行！本毕业设计课题来自于企业的生产实际，通过对挖掘机焊接工艺进行分析和 设计，掌握挖掘机焊接的整个生产流程，培养工程意识随着国家经济的繁荣及 基础建设的飞速发展，挖掘机的应用及需求日益增长然而在挖掘机生产制造过 程中的动臂焊接工艺成为挖掘机整机质量及性能的重要决定因素，焊接变形的控 制对挖掘机动臂焊接工艺有着重要的意义关键词：行业；挖掘机；焊接工艺；意义AbstractFor a lot of special places, like the risk is very big, or we are difficult to reach, such as disarm bombs, unknown corresponding domains such as detection, probing deep of more dangerous situation usually need to implement the robot.It 'sa main part of robot for micro pedipulator, walking robots and more than six feet, compared to the eight legged robot, because of strong bearing capacity, good stability, which the meritss is simple construction, So a large number of researchers around the world, start .This paper mainly to the four bar mechanism as the main execution elements to design of micro walking the whole scheme of the four bar mechanism.Its principle is diagonal synchronization, leg activity by the structure of the crank rocker, front leg movements around the same, it detailed performance curve characteristics of the connecting rod,when the curve trajectory diagonal straight line segment, the robot is stationary, the motion trajectory when the diagonal curve is slanting line do the walking.目录摘要 IAbstract II1 绪论 11.1 国内外研究现状 11.2 挖掘机的分类 31.3 本课题研究的主要内容 52 挖掘机动臂结构的设计 72.1 挖掘机动臂的组成结构 82.2 挖掘机动臂的工作原理 93 挖掘机动臂的焊接工艺分析 103.1 挖掘机动臂用材料及其焊接性 113.2 焊接冷裂纹 123.3 冲击韧性 123.4 挖掘机动臂焊接材料、工艺方法及装备 133.5 焊接材料选择 143.6 工艺方法及装备 154 挖掘机动臂焊接变形控制 154.1 焊接变形的主要形式及产生原因 164.2 控制焊接变形的方法 17结论 18致谢 19参考文献 201 绪论1.1 国内外研究现状焊接自动化主要是指焊接生产过程的自动化，其主要任务就是：在采用先 进的焊接、检验和装配工艺过程的基础上，建立不需要人直接参与焊接过程的焊 接加工方法和工艺方案，以及焊接机械装备和焊接系统的结构和配置。

2006 年 年底全世界服役的各类挖掘机超过6800 万台相比之下，美国挖掘机的数量到 2001 年达到 1040 台，其中弧焊机器人占 49%，点焊机器人占 47%，尤其说随着 信息技术、计算机技术、自动控制技术的发展和应用，近10 年来，在发达的工 业国家，例如德国，日本等，焊接设备的发展更是飞速，英、美、德和日本等过 均有相当规模、先进的焊接设备生产企业，西方资本主义国家对于挖掘机的焊接 工艺进行了长时间的研究和尝试，通过采用例如焊接机器人等以下的焊接工艺， 使挖掘机的焊接工艺达到了世界一流水平1）高精度、高速度、高质量、高可靠性由于焊接加工越来越向着“精细 化”加工方向发 展，因此，焊接自动化系统也向着高精度、高速度、高质量、 高可靠性方向发展这要求系统的控制器及软件系统有很高的信息处理速度，电 气机械装置有很好的控制精度如，机器人和焊接操作机行走机构的定位精度可 达 0.1mm ，移位速度的控制精度可达 0.1% 2）集成化焊接自动化系统的集成化技术包括硬件系统的结构集成、功能 集成和控制技术 集成现代焊接自动化系统的结构都采用模块化的设计，根据 不同用户对系统功能的要求，进行模块的组合。

而且其控制功能也采用模块化设 计，根据用户需要，可以提供不同的控制软件模块，提供不同的控制功能3）智能化将现今的传感技术、计算机技术和智能控制技术应用于焊接自 动化系统中，使 其能够在各种复杂环境、变化的焊接工况下实现高质量、高效 率的自动焊接 智能化的焊接自动化系统，不仅可以根据指令完成自动焊接过 程，而且可以根据连续实测焊接工件坡口宽度，确定每层焊缝的焊道数及相关参 数、覆盖层位置等，而且从坡口底部到盖面层的所有焊道均由焊机自动提升、变 道、完成焊接4）柔性化大型自动化焊接装备或生产线的一次投资相对较高，在设计这 种焊接装备时必 须考虑柔性化，形成柔性制造系统，以充分发挥装备的效能， 满足同类产品不同规格工件的生产需要5）网络化 由于现代网络技术的发展，也促进那里焊接自动化系统管控一 体化技术的发 展通过网络，利用计算机技术、远程通信技术等，将生产管理 和焊接过程自动控制一体化，实现脱机编程，远程监控、诊断和检修国内研究现状：我国在焊接领域起步较晚，特别是对挖掘机进行焊接的操作，九十年代随 着重工业的发展，焊接设备也主要从前苏联引进发展到同苏联断交的七十年代， 我国才陆续加强了在焊接领域的重视，建设了主要的焊接设备制造厂。

随着经济的发展，尤其是改革开放之后的几年，在制造业中焊接成为重要 的加工工艺方法之一，广泛用于机械制造、航空航天、能源交通、石油化工、建 筑等行业也就是基于此，我国对焊接相关设备的需求急速增长，各地相继建立 了许多中小型的焊接设备生产厂发展至今，我国已有10 多家焊接设备生产企 业，其中多数已实现大批量的生产在发展初期，我国生产的焊接设备大多是比较简单的焊接操作机、滚轮架、 变位机、翻转机等，多数都是人工或少数的半自动性质，在自动化程度上比较低 进入80 年代后，在我国大量引进成套焊接设备下，促使我国在焊接方面的成套 性、自动化、设备精度等有了很大的提高在自动化焊接技术方面如机械控制技 术、PLC控制技术以及数控系统，焊接的自动化程度有了很大进步在焊接领域，我国同国外先进国家还是有很大差距在20实际 80年代初 期，挖掘机的应用在先进工业国家开始普及， 1996 年年底全世界服役的各类挖 掘机超过 68 万台其中，焊机机器人大约为一半以上相比之下，我国挖掘机 的数量到 2001 年达到 1040 台，其中弧焊机器人占 49%，点焊机器人占 47%尤 其说随着信息技术、计算机技术、自动控制技术的发展和应用,近 10 年来，在发 达的工业国家，焊接设备的发展更是飞速。

如英、美、德和日本等过均有相当规 模、先进的焊接设备生产企业在2001 年的第十五届实际焊接与切割博览会上 参展的焊接设备厂商多达百家当下，多数焊接设备采用最先进的自动控制系统、 智能化控制系统和网络控制系统等广泛采用焊机机器人作为操作单元，组成焊 接中心、焊接生产线、集成制造系统此外，在绿色观念的倡导下，由于焊接本身对环境和人体带来的伤害，加之 我国当下焊接的手工化依然广泛存在，寻求新的--环保型的焊接材料也是人们关 注的一个焦点1.2 挖掘机的分类按照驱动方式的不同，挖掘机可以分为内燃机驱动挖掘机、电力驱动挖掘机； 按照规模大小的不同，挖掘机可以分为大型挖掘机、中型挖掘机、小型挖掘机； 按照行走方式的不同，挖掘机可分为履带式挖掘机、轮式挖掘机； 按照传动方式的不同，挖掘机可分为液压挖掘机、机械挖掘机； 按照用途的不同，挖掘机可分为通用挖掘机、矿用挖掘机、船用挖掘机、特种挖 掘机等不同类别； 按照铲斗的不同，挖掘机可分为正铲挖掘机、反铲挖掘机、拉铲挖掘机、抓铲挖 掘机传统的挖掘机如下图所示：1.3 本课题研究的主要内容本课题是对挖掘机焊接工艺分析具体包括以下内容：(1) 介绍挖掘机机动臂的结构原理，合理地设计和改善其焊接工艺等，确定 挖掘机机动臂的结构。

2) 对确定好的挖掘机机动臂进行机械结构设计3) 挖掘机动臂的材料选择及其焊接工艺分析2 挖掘机动臂结构的设计2.1 挖掘机动臂的组成结构本次设计的挖掘机动臂主要由安装板，上、下封板，吊耳等组成其组成结构图如下图1-1 所示：妥装魅 上髀 下絲披版 左姉1-1 挖掘机动臂组成结构图2.2 挖掘机动臂的工作原理液压挖掘机主要由发动机、液压系统、工作装置、行走装置和电气控制等部 分组成液压系统由液压泵、控制阀、液压缸、液压马达、管路、油箱等组成 电气控制系统包括监控盘、发动机控制系统、泵控制系统、各类传感器、电磁阀 等液压挖掘机一般由工作装置、回转装置和行走装置三大部分组成根据其构 造和用途可以区分为：履带式、轮胎式、步履式、全液压、半液压、全回转、非 全回转、通用型、专用型、铰接式、伸缩臂式等多种类型工作装置是直接完成 挖掘任务的装置它由动臂、斗杆、铲斗等三部分铰接而成动臂起落、斗杆伸 缩和铲斗转动都用往复式双作用液压缸控制为了适应各种不同施工作业的需 要，液压挖掘机可以配装多种工作装置，如挖掘、起重、装载、平整、夹钳、推 土、冲击锤等多种作业机具回转与行走装置是液压挖掘机的机体，转台上部设 有动力装置和传动系统。

发动机是液压挖掘机的动力源，大多采用柴油要在方便 的场地，也可改用电动机液压传动系统通过液压泵将发动机的动力传递给液压 马达、液压缸等执行元件，推动工作装置动作，从而完成各种作业3 挖掘机动臂的焊接工艺分析3.1 挖掘机动臂用材料及其焊接性目前挖掘机焊接动臂所采用的钢材大部分为低合金钢，其中Q345（16Mn）的应 用最广泛，其它还包括国产的Q235、Q295、HQ60、HQ100等日本产SS400、SM490 等，美国T-1，德国STE690下表是Q345的化学成分及力学特性：表1.。