挖掘机动臂结构及焊接工艺优化设计

摘要

随着国内工程机械行业的快速发展，挖掘机市场的竞争也日趋激烈，各主机厂不但从成本上，也在质量上展开了激烈的竞争。结构件部分，作为挖掘机最重要的承载结构，在工作中承受着绝大多数的载荷，是最常发生故障的部分，而其中尤以动臂的失效影响最大，动臂质量成为影响整机产品可靠性的因素之一。
　　 我公司生产的某型号挖掘机，在上市以后，无论是在整机性能还是经济性、舒适性方面都得到了广大用户的认可。但是，在某些特殊恶劣的工况条件下，随着挖掘机工作量的加重，陆续暴露出来一些问题，而其中以动臂的故障反馈最为强烈，包括板材开裂、焊缝开焊等形式。因此，本课题就围绕着如何降低动臂的故障率，提高产品质量的目的展开，通过对其产品结构和生产过程进行研究，以找出有效的控制手段。
　　 首先，在产品结构方面。本课题通过对动臂进行建模，并将其在最大受力工况状态下进行了有限元分析，通过输出的应力云图，发现动臂本身存在较大的应力集中现象，尤其是在市场反馈的开裂部位，应力集中更加严重，这些应力集中成为导致产品出现市场断裂失效的最主要原因之一。因此，在课题研究中，对动臂采取了结构优化、薄弱点加强等措施，使整个动臂的结构更加合理，大大减小了产品的应力集中，提高了产品抗疲劳破坏的能力，从结构方面对动臂的设计质量进行了提升。
　　 另外，生产过程中，焊接作为结构件的一个关键生产工序，也是决定产品质量的一个重要因素。在产品结构强度一定的前提下，差的焊接质量也往往会成为失效故障产生的最直接原因之一，像一些疲劳破坏，往往是以这些缺陷焊缝为破坏源。因此，本课题在完成动臂结构优化的基础上，又结合着公司目前使用的焊接方法和焊接设备，优化完善焊接过程中的各关键焊接工艺参数，尤其是对动臂的机器人焊接工序，通过对其焊接电压、焊接电流、焊接速度等方面进行了工艺评定，找出最适合的工艺参数，以便更好的保证了动臂的焊接质量，提升了动臂的可靠性。
　　 通过以上两个措施，本课题有效的解决了公司某型号动臂的市场失效故障，改进后的产品在市场中验证较好。因此，本课题有效的完成了课题任务和目标。