摘要：文中针对传统箱形端梁加工制造机械化程度低、生产效率不高的缺点，设计了一种通用桥式起重机端梁船形位焊接加工装备，该装备操作简单，可实现双工位作业，有效提升焊缝质量及起重机端梁的使役性能，缩短生产周期，符合大批量制作要求。

关键词：箱形端梁；船形位焊接；加工装备；设计

引言

端梁是桥架的重要组成部分，其作用是在连接大车运行装置和主梁的同时将主梁所受载荷通过端梁及端梁上的轮组反馈到钢结构车间或建筑结构上。目前，端梁可分为种结构：一种是矩形管式箱形端梁，另一种是焊接箱形端梁，传统的箱形端梁大多采用人工焊接、翻转、转运，焊接质量只能依靠工人焊接技术的高低来决定，且焊接成本较高。因此，如何既保证端梁质量又降低成本、优化端梁制作工艺、提升端梁的使役性能是现今起重机行业研究的重点。

本文主要针对焊接箱形端梁设计了一种船形位焊接加工装备，有效解决了端梁制作过程中机械化程度低，人工施焊困难，焊接质量无法保证，焊接效率低下等问题，节约了大量的人工成本和时间成本，大幅提高企业的生产效率。

研究内容及要求

.研究内容

采用龙门架结构机床，通过新型焊接机头以及箱形端梁焊接用支架，将焊接方式从平角焊调整为船形位焊接，以达到提高焊接质量的目的。该设备主要由龙门架、悬挂式埋弧焊机头、焊剂给料及回收系统、新型机械跟踪机构以及箱形端梁焊接用支架等组成。龙门速度由变频器控制，无级调速。悬挂式埋弧焊机头带有水平拖板、旋转盘，可调整焊枪位置和角度。通过跟踪机构可实现对箱形端梁的自动跟踪焊接，端梁船形位焊接加工装备如图所示。

图端梁船形位焊接加工装备图

.端梁规格及相关参数

图为箱形端梁结构示意图，该装置适用于拼焊式箱形端梁的工业化生产制作，其参数主要有：上、下盖板厚度为6～0mm，主、副腹板厚度6～0mm，端梁高度为38～mm，端梁宽度为30～mm，端梁质量为kg，端部加强板厚度为6～5mm。

图箱形端梁结构图

分段解体端梁腹板、下盖板组对时留有0mm间隙（见图3a），端部加强板如图3b所示。

(a)端梁腹板、下盖板间隙(b)端梁加强版

图3端梁组装示意图

.3端梁焊缝焊接技术要求

）端梁角焊缝焊脚大小为6～mm，最大角焊缝按照腹板厚度为0mm，开制钝边0mm、单边45°的V形坡口，外侧焊脚大小为mm，焊缝形式如图4所示。

）外侧角焊缝的焊脚大小6～mm，采用埋弧焊船形位置焊接。

3）角焊缝的焊接方式必须满足焊脚大小要求，应保证焊缝外观质量。

4）焊接6mm角焊缝的焊接速度应达到mm/min以上。

图4角焊缝示意图

研究过程及方法

根据焊接箱形端梁在实际生产过程中出现的缺陷和问题，设计并试制了该装备，其主要由龙门行走机架及定位追踪装置、焊接系统、控制系统、箱形端梁支撑工装、焊丝回收装置以及安全装置等组成，该装备结构示意图见图5。端梁船形位焊接加工装备零部件参数如表所示，焊机技术参数如表所示。

(a)设备主视图(b)设备侧视图

图5端梁船型位焊接加工装备结构布局形式图

.龙门行走机架

龙门架各部件由螺栓连接而成，各部件所用型材经焊接、去应力处理、精加工而成。龙门行走机架由交流电动机驱动、经减速器减速后可实现纵向空行走或焊接行走，行走速度由变频器控制，无级调速，以便适应不同焊接速度的控制。

在横梁位置安装滑鞍，带动导柱在龙门架的横梁上左右运动。横向运动采用交流电动机作为驱动力，驱动减速器带动齿轮齿条机构实现滑鞍的左右移动。滑鞍上安装有8组导向轮分别与横梁和导柱接触，8组导向轮中的4组轮为偏心轮，安装4组偏心轮的作用是当导向轮与横梁或立柱之间产生间隙时，能很方便地调节各部件的间隙，保证长时间使用后设备能够稳定工作。

.焊接系统

该装置选用单弧焊接系统，与传统焊接装置相比，焊丝直径由.5mm变更为3.mm，焊丝盘单件设计质量由0～5kg增加至00～50kg。选用单支座双出结构设计节约龙门上平台的安装空间，焊丝盘旋转送丝时阻尼可调达到减小送丝阻力的目的，焊丝盘旋转即可适应焊枪横向移动后送丝路径相对不变，从而有效保证了送丝的顺畅，焊丝盘结构如图6所示。

(a)示意图(b)实物图

图6焊丝盘结构布局形式图

对跟踪机构进行优化，相比原有机头整个跟踪机构的长度变短，相较原高度跟踪刚性更好，更适合高负荷、长时间作业，可实现正反向焊接—龙门焊正反向均可进行焊接，无空回程时间，可提高加工效率，减少加工时间。跟踪机构如图7所示。

图7跟踪机构示意图

.3控制系统

采用集中控制方式以控制龙门架行走、焊接机头调节、焊剂回收装置起停、台焊接电源的引弧+收弧+送丝等。焊接过程可自动进行，设有急停按钮。焊接速度数字（变频器控制、无级调速）可显示于控制面板上，方便操作与观察。

.4焊剂回收系统

该装置与大料桶、小料斗配套使用，回收焊剂，由交流电动机驱动，负压风机控制，除尘袋过滤。在回收过程中，微粉尘与焊剂自动分离，无环境污染，有效回收率达95%以上，外形美观，工艺先进，结构科学合理，安全可靠，操作方便。

.5安全装置

为方便操作工人到龙门焊上方平台操作，在龙门焊的一侧安装有爬梯，爬梯由钢管焊接而成。为保证操作工人的安全，在操作平台上还安装有防护栏，防护栏的高度为m左右，能保证操作工人的安全。

.6焊接箱形端梁制作过程

首先将需要焊接的拼焊式箱形端梁点焊，然后将工件吊运至焊接用支架上固定等待焊接并进行定位。调整待焊接位置，选择焊接程序，沿端梁外侧焊缝进行焊接，分别对4条焊缝进行焊接，一次性焊接完成。焊接的同时对焊剂进行回收，最后检查焊缝质量，对不合格的工件进行补焊处理。

考虑到下料及组焊尺寸偏差，端梁翼缘板边缘距腹板尺寸为30～5mm，（标准端梁翼缘板边缘距腹板尺寸为34～mm），预留加工余量。检查工件外观质量，进行打磨处理。对工件尺寸进行校量，检验工件是否达到图纸尺寸要求，合格工件转运至下一道工序。

.7端梁船形位焊接加工装备应用

该装置目前已安装应用于通用桥式起重机箱形端梁的加工制作，改变了桥式起重机端梁的生产结构。端梁工件合格率提升至98%，有效降低端梁局部开裂发生的几率。生产效率与人工焊接相比提高～3倍，缩短生产周期0%～45%，可实现大批量工业化生产，节约人工成本约30%。

结语

端梁船形位焊接加工装备采用龙门机架行走，新型单丝焊接机头，开放式焊丝盘，配合集中控制系统，保证了焊接行走的稳定性，进而提高了焊接质量。该加工装备尚有不足之处，如智能化程度有待进一步提高，可通过与更加先进的数控系统配合，进行结构设计优化，后期可尝试将其应用于起重机主梁的生产制造，进一步扩大应用范围。

参考文献

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