挖掘机挖斗焊接生产线设计要点分析

林龙

柳工常州机械有限公司 江苏常州 213100

摘要：挖掘机是建筑工程常用的一种工程机械，在实际工程开展中应用的频率较高，伴随我国建筑业持续发展，挖掘机的生产需求及质量要求有所提升，为了能够满足建筑工程的实际需求，必须对挖掘机的结构件生产线进行有效的设计，其中挖掘机挖斗焊接生产线是整条生产线的重要组成部分，直接关系到挖掘机挖斗焊接质量，当前挖掘机结构件生产线正逐渐走向信息化、标准化、自动化，既往采用的挖掘机挖斗焊接生产线已不能够满足实际生产要求。因此，本文主要对挖掘机挖斗焊接生产线进行优化设计，并对其设计要点进行分析。

关键词：挖掘机；挖斗；焊接生产线；设计要点

目前，伴随建筑行业的不断发展，挖掘机的使用量日渐增多，要求挖掘机生产制造企业必须加大生产规模，提升生产线生产能力，在挖掘机产品产量方面能够得到增加，同时更加要保证挖掘机产品质量，提升自身产品的口碑，既往挖掘机挖斗焊接生产线虽然能够保证产品质量，但生产效率比较慢，随着当前智能化、信息自动化的发展，挖掘机挖斗焊接生产线的优化设计需求越来越强烈，通过设计优化能够实现生产线工作效率的提升，从而推动挖掘机生产企业开展大批量生产，进而满足建筑行业对挖掘机的使用需求，但如何开展挖掘机挖斗焊接生产线的优化设计并掌握设计要点，仍需进一步探析。

1.挖掘机挖斗焊接生产线的设计目标

基于当前挖掘机产品需求量的提升，对挖掘机生产企业做出了两种选择性要求，第一种要求挖掘机生产企业扩大生产规模，将原有的生产线进行延伸，从而使单位时间的挖掘机产品生产量得以提升^[1]；另一种要求挖掘机生产企业将自身生产线进行优化设计，提升生产线的生产效率，从而同样也可实现单位时间内挖掘机产品生产量的提升。第一种要求需要挖掘机生产企业投入大量的三力（人力、物力及财力）资源，存在一定的投资风险；而第二种对现有生产线进行优化设计则能够更好的节约成本且能够达到生产目标。因此，挖掘机生产企业需要对现有生产线进行优化设计^[2]。结合当前科技发展水平以及工程机械生产行业的要求，需要挖掘机挖斗焊接生产线设计应达到如下目标：

1.1拼点部分的设计目标

（1）无人化操作：实现对来料零件进行自动抓取、自动上件，在生产线上采用自动化传输设备对工件进行转运，并将人工转运方式予以取消；

（2）前瞻性设计：拼点部分设计应该结合当前时代发展背景，重视对信息化技术、自动化技术以及高柔性化技术进行应用，从而实现拼点环节的自动化、信息化和高柔性化；

（3）信息化生产：应该针对物料管理、订单管理、制造执行、PLC控制等设置管理系统，除了通过管理系统完成上述工作之外，还应该将管理系统的功能拓展至生产演示、设备监控、生产管理以及线体监控等内容，从而实现生产线管理的透明化和智能化；

（4）标准化生产线：主要指的是对设备输送、工装组对、设备焊接以及通信模块等内容实现标准化。

1.2焊接部分的设计目标

焊接部分的设计目标主要是实现无人化操作，具体要达到以下设计目标：

（1）焊装工艺技术水平达到世界前列；

（2）焊接工艺应该以弧焊方式作为主要工艺技术；

（3）焊接部分应该实现全自动化；

（4）焊接生产线应实现柔性化，各类平台在同一生产线上实现混流生产，并根据平台类别进行夹具自动切换；

（5）设置机械自动化传输线对生产线上各类工序间以及焊涂完成后的运输操作实现其机械自动化。

1.3机加工部分的设计目标

机加工部分不仅需要考虑自动化操作、柔性加工，而且还要考虑绿色环保、节能降耗等内容，所以该部分的设计目标包含四个方面：

（1）要实现设备加工的柔性化，使实际加工需求得到满足；

（2）设备选型应该着眼于国内，所选设备必须将工件加工的各项需求予以满足，并且还要达到可靠、高效、低噪、节能、高性价比、环保等要求；

（3）实现无人化操作，通过设备能够对订单信息进行读取，并且还能够切换自动模式进行加工；

（4）实现上下料自动化，工装自动化等功能条件。

2.挖掘机挖斗焊接生产线优化设计后的工艺流程

在对挖掘机挖斗体进行焊接时，必须先要对其子部件焊接和拼点进行了解，主要包括侧板、斗齿座和铲斗连接座等一系列组件^[3]，后将铲斗连接座以及斗齿座组件均进行焊接生产线的设置，再对完成焊接的子部件进行输送，使之传达到总成组，总成组需要根据挖斗体的总成进行组对设计，侧板组件则通过人工拼点来实现拼点焊接，整个工艺流程图见图1所示。

图1挖掘机挖斗焊接生产线优化设计工艺流程图

3.挖掘机挖斗焊接生产线优化的设计要点

根据挖掘机挖斗焊接生产线优化设计工艺流程可以得出，该优化设计的要点主要包括以下几个方面：

3.1斗齿组件焊接设计

斗齿组件的焊接工序包含三个环节，分别为斗齿组件的拼点、斗齿组件预热以及完成焊接。斗齿组件的拼点主要是通过自动拼点平台来完成，该平台包含焊接、搬运、桁架机械手以及拼点工装四个部分。其中拼点工装主要是用于处理来料的一种专用工装，通常会采用AGV来进行配送到指定位置，拼点工装上码放的零件均需要依照规定和要求来进行码放，从而便于搬运机械手进行精准操作。当生产管理信息系统收到订单信息之后，会将订单信息直接向自动拼点平台发送，平台的搬运机械手会依照零件二维码对来料信息进行复核，然后从配送工装上取走零件，并放置拼点工装上的适当位置，该工装附带零件自动夹紧功能，然后由搬运机械手配合焊接机械手完成零件点焊，完成点焊之后会通过桁架机械手下料，然后将其输送至加热炉展开预热，预热是通过1台加热炉来实现的，该加热炉的样式应该选择通过式，按照生产计划要求对零件加热的时间进行设置，达到时间后自动送出，然后进入到下一个环节，并且通过加热炉输送系统还能够使工件实现缓存、缓冲，从而使前后工序存在的暂时性工时不平衡现象得以缓解。

3.2连接座组件焊接及加工设计

连接座组件先要完成拼点工作，这一工作主要是由连接座组件对应的拼点平台来完成的，该平台也是由焊接机械手、搬运机械手、桁架机械手以及拼点工装四个部分构成，并且拼点工装同样附带自动夹紧功能。与斗齿组件焊接程序相同，是由生产管理信息系统来进行物流配送和生产计划安排的，平台接收到订单信息后，需要对来料进行核对，然后自动调用生产程序，通过搬运机械手对零件进行抓取，然后将零件放置于工装指定位置，并由工装将其自动夹紧，工件点焊工作同样由搬运机械手配合焊接机械手来完成，完成焊接之后，需要通过桁架机械手将已焊接组件码放到工装指定位置。

与斗齿组件焊接程序不同的是，连接组组件完成焊接后还需要进行加工处理，本次优化设计对连接座加工选择了具有柔性的加工专机，该专机属于自动化设备，能够与自动上下件系统之间进行配合，从而完成连接座加工工作。该专机附带双工作头，能够对工件两侧同时开展镗孔加工，从而有效的缩减加工时间，提升了生产效率，并且还能够对生产面积进行节约，使企业的投资减少。

3.3侧板组件拼点焊接设计

侧板组件是由焊接平台来完成的，各焊接平台均是由液压夹紧装置2个、抓取机械手1台、焊接机械手2台构成的，抓取机械手主要功能是将零件从配送工装处取下，运送到拼点工装处并放置指定位置，仍由拼点工装将工件夹紧，然后对工件进行点焊，完成点焊后便形成了侧板总成，需要使用桁架机械手下料。

3.4挖斗总成的组队和焊接设计

挖斗总成是由斗齿座、连接座和侧板构成的，当完成上述操作后，还要将上述组件通过台套形式采用RGV传输^[4]到挖斗总成拼点工位处，挖斗总成拼点同样要通过焊接机械手、桁架机械手以及附带自动夹紧功能的工装来将拼点操作完成，完成拼点后，挖斗体会通过桁架机械手下料，并将其运输到焊接线进行焊接。该焊接线与其他平台相比相对独立，该平台的主要构成部分为RGV传输系统、焊接平台和自动打磨工位。其中，RGV传输系统主要是对挖斗体总成由上线位置向焊接平台移送，焊接平台则会通过变位机将工件自动夹紧，然后焊接机械手会进行扫码，之后便会调用程序来进行自动焊接，焊接后的挖斗体会通过RGV传输系统将其传输到自动打磨工位，该工位与焊接平台的配置比较相似，通过变位机对工件进行自动夹紧，然后通过机械手的辅助使用打磨机完成打磨。

3.5其他设计

完成挖斗体打磨之后，RGV系统会将打磨完成的挖斗体传输到补焊处，该补焊处有两种模式，一种为人工模式，另一种为自动模式，系统会通过PLC选择自动模式，而人工模式只有在自动模式无法使用的情况下才会选择，自动模式是对打磨后的挖斗体进行自动补焊，人工模式则是人工补焊^[5]，补焊完成后还要进行屏蔽，屏蔽工作要在变位机上自动完成，通过自动化操作不仅提升了工作效率，而且还能够提升操作质量、批量化操作，使挖斗体及其相关工件实现统一标准。

4.结束语

本研究对挖掘机挖斗焊接的整个生产线进行了优化设计，并介绍了优化设计过程中采用的自动化设备、智能化运输设备等，通过该生产线的投入使用，基本能够实现挖斗焊接的全自动化和智能化，并且还具备一定的柔性特征，能够达到设计的预期目标，从而保证挖掘机生产实现批量化，保证挖掘机的供应能够满足市场需求。

参考文献

[1] 崔波波, 刘贵珍, 张鹏. 反铲挖掘机铲斗设计及仿真分析研究[J]. 工程机械与维修, 2022(1):56-57.

[2] 黄淑芳, 周涛. 小型液压挖掘机挖斗改夹木器的研究[J]. 装备制造技术, 2021(8):19-21.

[3] 王帅, 牟华宇, 张玉军. 履带式液压挖掘机改造为抓料机[J]. 现代制造技术与装备, 2018(11):147-148.

[4] 刘勇兰, 顾若波, 姚刚. 工程挖掘机挖斗支架V法铸造工艺设计[J]. 铸造技术, 2018, 39(9):1965-1967.

[5] 廖津民. 矿用机械式挖掘机铲斗的原理设计探讨[J]. 中国设备工程, 2021(14):142-144.