某型號平衡重叉車車架結(jié)構(gòu)工藝優(yōu)化及應(yīng)用

林秀菊

（林德（中國）叉車有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

在當(dāng)前叉車制造企業(yè)和使用者來說，平衡重式叉車的高效率、低成本及高安全性優(yōu)勢成為其重點關(guān)注內(nèi)容。而在傳統(tǒng)的設(shè)計制造過程中，平衡重式叉車的車架結(jié)構(gòu)具有諸多不合理之處。因此急需對其進(jìn)行工藝優(yōu)化，促使其具有更好的作業(yè)能力和承重機構(gòu)，滿足現(xiàn)階段各種作業(yè)需求。

1 重型叉車車架結(jié)構(gòu)

市場上的叉車種類繁多，主要以平衡重式最為常見。這種叉車的主要構(gòu)造由動力裝置（發(fā)動機）、輪式底盤、工作裝置（主要為門架系統(tǒng)）組成。底板又由傳動系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)動系統(tǒng)和行走支撐裝置組成[1]。而整個叉車的運轉(zhuǎn)又需要液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的支持和控制。這些系統(tǒng)在叉車的構(gòu)造中形成了前后橋、發(fā)動機、駕駛室和門架等。為了保證安全及可靠運行，還需要護頂架及平衡重等結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)都需要通過車架來裝配和連接，形成一個整體。

2 重型叉車車架結(jié)構(gòu)工藝研究

2.1 工藝分析

以某型號叉車的結(jié)構(gòu)為例，先對叉車進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。如圖1 所示，該型號車架主要是由左油箱部件、右油箱部件、平衡重尾架部件以及底板組成。對平衡重式叉車車架結(jié)構(gòu)的工藝優(yōu)化，主要從2 個方面入手，其一是要合理地進(jìn)行組對工序。左油箱部件與右油箱部件結(jié)構(gòu)類似，都是主要由側(cè)板擋泥板等班級組成，因此可以先對這2 個部件組對先完成部件焊接。而平衡重尾架部件基本上是對稱結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部左右零件也可以進(jìn)行組對焊接。部件分別組對焊接后，再組合底板進(jìn)行整體焊接。這種分部件組對焊接有利于裝卸和維護，同時也更便于調(diào)整尺寸，具有靈活、通用性較高的特點，能夠充分滿足左右油箱的實際組對需求。

其次是要對平衡重叉車車架結(jié)構(gòu)的焊接工序進(jìn)行優(yōu)化，可以對左右結(jié)構(gòu)進(jìn)行對稱焊接的形式，以減少扭曲變形量和撓曲變形。可以在現(xiàn)場內(nèi)使用專門的焊接專機，合理開展剛性裝夾，并采取2 人同時對稱焊接的工藝方法，在焊接一側(cè)焊縫后立即翻轉(zhuǎn)工件焊接另一側(cè)，這一過程可以借助翻轉(zhuǎn)機進(jìn)行變位焊接，能夠減少焊接變形現(xiàn)象的出現(xiàn)，提高焊接的質(zhì)量和效率。

圖1 車架結(jié)構(gòu)

2.2 工藝難點及優(yōu)化

當(dāng)前平衡重式叉車車架結(jié)構(gòu)存在制造工藝難點較為突出，在其車架結(jié)構(gòu)中，除了主要受力部件以外，其他板材在焊接工藝中，均采用工程機械中厚板常用的二氧化碳?xì)怏w保護焊。在經(jīng)過三坐標(biāo)對機械加工前的車架主體進(jìn)行測量，其焊接變形的現(xiàn)象得到了一定的控制且預(yù)留加工量較為均勻，由試制過程中的4 mm～6 mm 減少到2 mm～4 mm。不過對左右油箱部件進(jìn)行滿焊時，因為左右油箱支架的材質(zhì)為薄板件，所以不能完全實現(xiàn)頻繁的翻動工件，導(dǎo)致無法開展全位置的焊接工藝。而且此時焊接作業(yè)開展較為煩瑣，容易造成焊接質(zhì)量問題。例如油箱之間的前后不等高，在進(jìn)行部件和總成焊后分析測量時，確定薄板件焊接變形是形成這一現(xiàn)象的主要原因。因為很難對薄板件采取有效的整形處理措施，就會影響后續(xù)的裝配工藝，導(dǎo)致平衡重式叉車車架結(jié)構(gòu)的整體外觀存在較大的質(zhì)量問題[2]。

通過對平衡重式叉車車架結(jié)構(gòu)工藝難點的分析，對其工藝優(yōu)化則要采取分部件式模塊化的車架結(jié)構(gòu)，將車架的左右部件與尾架進(jìn)行組合焊接。左右油箱部件由于跟左右驅(qū)動橋安裝板連成一體，在整體車架焊接時，通過定位工裝對左右驅(qū)動橋安裝孔進(jìn)行定位，從而確定左右油箱組件的位置，促使平衡重式叉車車架結(jié)構(gòu)的焊接定位更加簡便。對于受力比較集中的連接區(qū)域，則可以通過平滑樹根形狀來優(yōu)化過渡區(qū)域，改善應(yīng)力集中的情況。如圖2 所示，1 為平滑樹根形狀的過渡，2 為一般圓弧過渡。通過應(yīng)力分析對比，可以發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)應(yīng)力較為平緩，且最大值比優(yōu)化前小了20%，如圖3 所示。

圖2 連接區(qū)域優(yōu)化

在具體的焊接工作開展中，由于中厚板常用的二氧化碳?xì)怏w保護焊接會造成飛濺較大的情況，而且也會出現(xiàn)熱影響區(qū)寬、低熔敷率等缺陷。所以在對高強板材料進(jìn)行焊接時，需要先進(jìn)行大量的工藝試驗進(jìn)行評定，可以應(yīng)用直徑為1.2 mm的焊絲以及80%Ar ＋20%二氧化碳?xì)怏w保護焊接，同時保證焊接電流在260 A～290 A、電壓在30 V～32 V[3]。這一過程中，具體的實施工藝路線是在外協(xié)供料之后，在工廠內(nèi)開展部件模塊件化組焊、校形、主體組焊以及焊縫探傷和機械加工等工藝。

優(yōu)化之后的平衡重式叉車車架呈現(xiàn)一種焊縫對稱的結(jié)構(gòu)，在試驗后則可證明利用雙人對稱焊接方式能夠有效的降低扭曲變形的發(fā)生概率，也能夠減少撓曲變形量。在現(xiàn)場結(jié)合平衡重式叉車車架結(jié)構(gòu)，利用頭尾架式全液壓焊接變位機的雙機械手機械器焊接方式，可以實現(xiàn)對作業(yè)單元的自動化焊接。在變位機位置采用頭架主動、尾架隨動的工藝技術(shù)，可以促使頭尾距離得到有效的調(diào)節(jié)。除此之外，在對平衡重式叉車車架結(jié)構(gòu)進(jìn)行工藝優(yōu)化時，通過弧焊焊接機器人能夠在焊接工藝展開時，更準(zhǔn)確、主動地找到焊縫的起始位置，合理確定焊縫的延伸方向。同時焊接中厚板時，焊接機器人系統(tǒng)可以實現(xiàn)焊接起始點尋位和電弧跟蹤功能。可以有效地提高焊接質(zhì)量，充分優(yōu)化平衡重式叉車車架結(jié)構(gòu)工藝。

圖3 應(yīng)力分析對比

3 結(jié)論

綜上所述，對平衡重式叉車車架結(jié)構(gòu)工藝進(jìn)行優(yōu)化，因此，相關(guān)生產(chǎn)制造人員需要充分了解平衡重式叉車車架結(jié)構(gòu)的原理，深入分析其功能和要求，通過優(yōu)化車架連接結(jié)構(gòu)，組對工序和焊接工序，實現(xiàn)車架設(shè)計加工質(zhì)量的提高。針對制造工藝難點，采取對稱焊接的方式，提高重型叉車車架結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)加工工藝水平，確保產(chǎn)品具有更好的使用性能，可以適應(yīng)各種工況，促進(jìn)行業(yè)的生產(chǎn)力得到有效提高。