王海波
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摘要：目前，我国的经济在快速发展，社会在不断进步，针对大型结构件焊接变形的必然性及危害，重点从设计和施工两方面介绍了其焊接变形的控制措施，通过实践应用，获得了良好的减少和控制大型结构件焊接变形的效果。
关键词：大型焊接结构件；加工工艺；机械设计
引言
随着工业水平的不断进步和发展，越来越多的焊接机器人用于工程机械结构件的制造生产过程中．与传统的手工焊相比，焊接机器人具有显著的优点，如可以显著的提高和稳定焊接质量，提高结构件的一致性；可以实现２４ｈ连续生产，采用一人控制多台弧焊机器人的方式，可提高生产效率；降低焊接操作者的劳动强度及患职业病的几率；由于焊接操作者的稀缺，使用弧焊机器人来代替人工焊接，成为工程机械结构件制造的必然趋势．
1大型焊接结构件机械加工工艺管理系统设计
施工机械在基本建设、建筑施工和土木建筑施工中是绝对必要的。目前，我国设计和生产了许多建筑机械，但其中许多机械的质量和可靠性都不太好。因此，中国生产的许多建筑机械的价格低于其他国家生产的。因此，工程机械的质量和可靠性亟待提高。工程机械作业环境恶劣。他们的工作环境中有巨大的工作负荷、振动负荷和腐蚀。工程机械中大型结构件的质量对整机质量有很大的影响。但是，大型结构构件通常结构复杂、体积大、重量大，使得其制造过程中的变形控制非常困难。近年来，许多研究人员试图通过对制造过程的精确管理来提高大型结构件的质量。网络化制造是一种先进的制造模式。企业实施信息管理系统是为了提高产品质量，快速响应市场需求，提高在知识经济和全球制造业环境下的竞争力。为了提高工程机械大型结构件的制造质量，降低能耗，设计了工程机械大型结构件制造过程管理系统。
2大型焊接结构件机械加工工艺方法探究
2.1从施工方面减小焊接变形的措施
在对大型结构件实施焊接过程中，其焊接变形和焊道裂纹是重点控制对象，而许多焊道裂纹［3］是由于结构件的焊接变形引起的。(1)选择气体保护焊接方式，以较小的焊接热输入量来控制结构件的焊接变形量。(2)成型时，预先根据结构件的变形部位和变形大小，对其采取对应的反变形，或者采取“背对背”的方式进行控制变形程度。(3)对于薄型件，采取将其焊接边缘预先压紧的方式进行施焊。(4)对于高精度结构件，采取预先机械加工各零部件的组焊方式，以减小或控制由于成型间隙导致的焊接变形。(5)对部件打底焊之前，必须先补焊其较大的成型间隙或缺口，预先减小成型间隙，控制其焊接变形情况。(6)对关键件和焊接变形较大的零部件可采取整体预热的方式，使工件的热胀冷缩变形与焊道的冷缩达到同步的效果，以控制其焊接变形状态。(7)选择较小的焊接参数，控制焊接线能量的输入，尽量减小焊接的热输入，做好温度控制，防止急冷，从根本上控制结构件的焊接变形。(8)对于特长的焊道，可采取分段焊接的方式，以减少焊道的热量集中诱发的焊接变形;对于较长的焊道，也可采取从焊道中间向两端施焊的方式，以使被焊接的组件达到同步热胀的统一变形状态，最终，达到同步冷缩的效果，杜绝了由于变形量不等而造成的结构件焊接扭曲、褶皱及弯折式的综合变形情况。
2.2优化焊接顺序
焊接顺序的变化带来的最大影响就是焊后结构件的变形，并且在制定焊接顺序时还需要考虑焊接的效率，尽量减少空走时间．在前期装载机前车架机器人试焊阶段，为了保证焊接效率，设定的机器人焊接程序是先将前车架中心线左侧的焊缝焊完，然后前车架随同焊接变位器翻转至另一方向，再焊中心线右侧的相应焊缝．这就导致在焊接完成后，前车架的分中尺寸如，前中梁分中、左右翼箱内搭子面分中尺寸等向中心线左侧偏移，即中心线左侧的尺寸大于右侧的尺寸，１～５台为优化机器人焊接顺序前的某分中尺寸偏差，可以看到，分中尺寸的偏差在±５ｍｍ左右，由于偏差过大，后续无法进行机械加工，导致产品报废，给企业造成了较大损失．可以按照以下原则制定焊接顺序：（１）先内后外：先焊左、右翼箱之间的内部焊缝，再焊左、右翼箱的外部焊缝；（２）对称焊接：左、右两边的焊缝交替进行焊接，避免焊完一边焊缝后，再焊接另一边；（３）统一焊接方向：左、右对称的焊缝，统一焊接方向，防止反方向的焊接造成工件的扭曲变形；（４）非关键焊缝尽量减少变位机的翻转及移动装置的空走行程，以提高效率．基于上述的焊接顺序原则，对焊接顺序进行调整优化后，对某分中尺寸测量，如图２所示，６～２０台为优化机器人焊接顺序后的分中情况，可以看到优化焊接顺序后，分中偏差减小至±１ｍｍ．在后序机械加工要求的前提下，也提高了机加的效率．
2.3合理的焊接工艺控制变形量
（1）根据工件的结构特点适当的采用反变形法控制焊接变形。分析焊件焊后可能产生变形的方向和大小，在焊接前应使被焊件做大小相同，方向相反的变形，以抵消或补偿焊后发生的变形，使之达到防止焊后变形的目地。（2）根据工件焊接环境温度，决定是否采用焊前预热，焊后保温的方法，来控制工件的变形量，防止焊接接头裂纹。焊件是否需要预热以及预热温度是多少，应根据钢材的化学成分、板厚、容器的结构刚性、焊接形式、焊接方法和焊接材料及环境温度等因素综合考虑。（3）在对工件焊接时，判断每条焊缝所引起构件变形的大小和方向，选出变形最小的装配焊接顺序，这样是各条焊缝引起的变形相互抵消。对于简单结构，尽可能做到整体装配好后进行焊接，对于复杂结构可以适当地分成部件，分别装配焊接，部件经校正满足图纸尺寸要求后，再拼焊成整体。另外通过合理地安排焊接顺序和方向，尽量使每条焊缝能自由收缩。多种焊缝时，先焊收缩量大的焊缝，长焊缝要从中间向两头焊，避免从两头向中间焊。对称的结构，一定要对称施焊。焊缝分布不对称的焊道，要先焊焊缝少的一侧。当焊缝较长时，采用分段焊，并配合合适的焊接方向，以使焊接变形减小或抵消。多层焊能够翻转的焊接结构，要多次翻转施焊。对于不对称的焊接结构，通过调整焊接顺序来控制焊接变形。
2.4优化焊接工艺参数
合适的焊接工艺参数可以使焊接过程更加稳定，在保证焊缝的质量的前提下提高焊接效率．因此，在制定焊接工艺之前应先进行相关的焊接工艺评定．进行焊接工艺评定时，应包含企业所用到的所有母材材质（同种、异种）、板厚、焊丝型号、焊丝直径、坡口形式、保护气流量、焊接电流、电压及焊接速度等．完成焊接后，需要对不同参数下的接头进行微观组织及力学性能的检验，如抗拉强度、１８０°弯曲强度（包括正弯、背完、侧弯）、冲击功等，进而得出最佳的参数组合．
结语
综上所述，现代机械制造技术和高精度加工技术是机械制造业的关键工程，它在提高机械制造业市场竞争力的同时，加快了工业化进程，改善了产业结构。因此，掌握现代机械制造技术和精密加工技术，不断创新机械制造工艺技术，新的研究开发和精密加工技术的改进，可以为我国现代机械制造业创造更好的发展前景。
参考文献
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