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工程机械用长方盒类构件焊接工艺研究及应用

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摘要

第1章绪论

1.1长方盒类构件在工程机械应用概述

1.1.1铲运工程机械用途特点

1.1.2推土机大型结构件的应用现状

1.2大型结构件焊接变形控制现状及发展趋势

1.2.1大型结构件焊接变形的产生机理及因素

1.2.2焊接变形的控制方法

1.2.3焊接变形控制技术发展趋势

1.3课题研究选题背景及研究内容

1.3.1选题的背景及意义

1.3.2课题研究内容及章节结构

第二章长方盒构件工艺质量控制现状及问题

2.1生产工艺流程分析

2.1.1板材下料

2.1.2方盒组对

2.1.3方盒焊接

2.1.4方盒矫形

2.2长方盒类构件质量问题现状

2.3本章小结

第3章焊接变形控制技术工艺研究及试验

3.1创新优化新结构

3.1.1理论计算分析

3.1.2有限元分析

3.1.3新型材的开发利用

3.2焊前物料质量的过程控制

3.2.1板材预处理

3.2.2板材内力对比分析

3.3长方盒类构件组焊工艺方案设计

3.3.1组对工艺优化实施

3.3.2焊接过程工艺实验及质量控制分析

3.4焊后变形矫正的工艺试验及数据分析研究

3.4.1专用机械矫形设备的设计方案

3.4.2试验结果数据分析

3.5本章小结

第4章长方盒类构件生产布局研究

4.1长方盒类构件生产线设计

4.2生产线工艺布局简介

4.3生产信息化管理的应用

4.4本章小结

第5章结论与展望

5.1结论

5.1.1研究取得成果

5.1.2主要创新点

5.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的成果

学位论文评阅及答辩情况表

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摘要

工程机械是中国装备工业的重要组成部分,履带式推土机隶属铲运工程机械,在工程机械中有着举足轻重的地位。它广泛适应于水利工程、铁路、公路施工,尤其在恶劣的工况条件下,有着其他机械无可替代的作用,并与其它工程机械的有效协同能最大限度地发挥机械效率。 众所周知,随着产品的多样化和大型化,对大型结构件的制造技术提出了很大的挑战,主机架、台车架是推土机的主要受力构件,承担着整机动力单元、传动单元、行走单元和整个上车系统的安装支撑作用,可见其关键性。在整机大型构件中均含一种板材焊接而成的长箱体结构,俗称方盒,该方盒采用四块钢板搭接为角焊接头,内部采取筋板加强,外部有四条长直对称焊缝,在生产的过程中焊接变形大并且难以控制,频繁出现因焊缝质量问题以及方盒弯扭超差引发的系列问题,严重影响了产品的质量和可靠性。如何提高长方盒的焊接质量和生产效率是必须攻克的工艺难题。 随着高端装备制造业成为“中国制造2025”重点发展的十大支柱产业之一,工程机械行业也将会出现新的机遇期,未来10年或一段时期企业生产将面临制造智能化、柔性化、自动化高度集成化的应用转型期。本文针对上述问题充分利用现有先进技术及理念开展工艺研究攻关,大致从以下几个方面内容开展研究: 首先,产品结构改进,先后通过理论研究,有限元分析和工艺试验,结构由原来的板材搭接角焊创新为上下凸字形板材、左右板材搭接填焊结构形式,在提高产品质量的同时有利于提升组对精度和组对效率。然后开展新材料新工艺研究,采取连铸热轧一次成型的凸字型钢材取代原板材下料+刨槽的冷加工工艺,实现了降本增效,更有利于批量生产和成本控制。 其次,针对焊接热输入导致内应力重新分布平衡的变形机理,分别采取板材焊前预处理消除内应力、焊接设备智能化提升以及焊接工艺参数优化等工艺手段进行试验,有效减少了焊接变形,稳步提升了工件质量。 再次,针对长方盒焊后矫形进行工艺研究,创新设计了多功能矫形设备并试验,探索焊后矫形的最优工艺方法。试验发现通过矫形检测一体化作业应用,解决了长方盒弯曲、扭曲的质量问题,攻克了长方盒类扭曲矫形无法矫正的行业难题,在工程机械行业尚属首创。 最后,为了更好地理顺生产、提升效率,结合物流和工序特点,进一步优化现场工艺布局,采取并行一字型柔性化生产样板线,由高效组对专机、双工位双机械手焊接机器人协同工作站、弯扭矫形检测一体化流水线等成组设备技术,实现了长方盒类工件的标准化作业,通过作业负荷分析等动态管理监控,达到了工程机械用长方盒类焊接工艺研究应用目的。

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