履带挖掘机上车架加工方案及设备选用

徐州徐工挖掘机械有限公司 陶 杰/TAO Jie 李学思/LI Xuesi

摘　要：主要对履带式挖掘机上车架的主要机加工技术方案进行对比分析，并对加工设备的选用进行简述。

关键词：挖掘机 上车架 加工 设备

DOI:10.13824/j.cnki.cmtm.2014.05.033

挖掘机的上车架作为关键结构件，其加工内容多，加工精度要求高，加工质量的好坏直接影响到整机的性能。国内主机制造厂一般对其实施加工自制，它是各主机厂生产制造水平的重要体现。

挖掘机上车架由左平台、右平台、转台主体三部分组成，其加工部位基本分布在转台主体上。行业对上车架的加工主要有两种方式，一种是对转台主体进行加工，完成后与左、右平台进行总成焊接；另一方式为，上车架总成焊接后进行整体加工。上车架的加工行业上绝大多数企业采取第一种方式。本文仅对第一种方式所采用的几种加工技术方案和涉及的加工设备进行进行简述和分析。

行业上主要采用以下几种加工方案：

该方案采用的设备为刨台式数控镗铣床，工装夹具为焊接弯板，工件采取立式装夹（图1），一次装夹完成全部加工。机床配有数控回转工作台，利用机床工作台的高精度回转功能，可实现对转台主体的三面连续加工。采用掉头镗孔工艺，可完全满足动臂及动臂油缸成组孔的同轴及相互间的平行要求。

1.1 方案分析

该方案的优点在于，工件一次装夹完成全部加工，生产效率高（以20 t挖掘为例，生产节拍约1.9小时/件）；工装夹具简单可靠；设备费用相对较低（中档机床价格约70万美元）。通过生产实践，此方案在大型挖掘机加工时有一定局限性，如我公司在加工65 t挖掘机产品时，由于工件的重量、高度、重心较高，在人员操作安全、机床寿命精度、生产效率方面存在产生不利影响。

从工艺性、生产效率和制造成本等多方面综合考虑，此方案是加工45 t以下挖掘机上车架的理想方案。

1.2 设备主要参数

以加工 45 t 挖掘机产品为例，该设备可参考如下参数：

铣轴直径：φ150或φ160；

主轴行程：≥700；

Y轴行程（主轴箱垂直）： 2 300；

工作台尺寸： 2 000×2 200；

工作台承载：≥ 10 t 。

为提高生产效率，机床可配置托盘自动交换（APC）系统；机床结构布置方面应尽量减少主轴端面到工作台回转中心的距离，提高主轴的接近性。

图1　刨台镗铣加工中心加工 21 t 挖机上车架

该方案采用的设备为龙门五面体加工中心，工件采用两次装夹。首先工件正面装夹 ，对回转支承和回转减速机安装的有关部位进行加工（图2），然后工件反面装夹，利用机床配置的 90°附件铣头，对动臂安装孔及动臂油缸安装孔进行镗孔加工。(www.xing528.com)

图2　龙门加工中心加工 85 t 挖机上车架

2.1 方案分析

该方案解决了上述数控卧式镗铣床加工大型挖掘机（45 t以上）存在的安全、效率、机床精度等问题；方案中工装夹具制造简单，工艺系统稳定。虽然此方案的设备投入相对高一些，但笔者认为在加工大型挖掘机产品（65 t以上）时，该方案是可行、合理、经济的。

2.2 设备主要参数

以加工85～130 t挖掘机产品为例，该类设备可参考选用如下参数：

Z轴行程（滑枕）： 1 000

Y轴行程（横梁）：1 450

工作台尺寸： 3 000×6 000

由于工件存在二次装夹，为减少工装切换所产生的大量非机动时间，建议对机床配置APC系统。

在“挖掘机回转平台主体结构柔性夹具的设计与分析”（作者：楼力律）一文中，作者介绍了一种利用液压自动翻转夹具在龙门五面体加工中心进行挖机上车架加工的技术方案。该方案所用到的液压翻转夹具可实现工件由水平放置状态自动翻转至垂直加工状态（图3）。

图3　五面体利用垂直翻转夹具加工上车架

具体工艺流程为：工件水平放置装夹（即动臂安装孔及动臂油缸安装孔处于上方），利用 90°附件铣头加工以上两组孔，加工完成后，利用液压自动翻转工装对工件进行垂直翻转，使主底板（回转支承安装面）处于垂直于工作台位置，再利用90°附件铣头进行垂直面上的铣削及孔加工。对于该方案本人有以下几点看法：

（1）为满足工艺需要，该方案中的设备与方案2相比，机床主要参数选用较大。以加工30 t挖机转台为例，该方案所需机床Y轴行程（横梁）约2 000 以上，设备的价格相对较高；

（2）该方案所有的加工部位均采用直角附件铣头进行加工，与方案2中主轴直接加持刀具相比，工艺系统的稳定性要差很多。

目前国内超大型挖掘机的研发已取得突破，200～300 t大型挖掘机样机已面世，关于超大型挖掘机关键结构件的加工，如何选用经济合理的加工设备与加工方案，目前需要进一步的研究。

参考文献

[1] 楼力律，张建，牛景太.挖掘机回转平台主体结构柔性夹具的设计与分析[J].机械制造与自动化，2012，（5）：41.

通讯地址：江苏省徐州经济技术开发区清洁产业园高新路39号（221004）

How to Select the Frame Processing Scheme and Equipment for the Crawler Excavator

收稿日期：2014-02-13