CN101644190B - 一种大缸径柴油机机架的对接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种大缸径柴油机机架的对接方法，该柴油机的机架整体均为机架零件焊接完成，其具体步骤是先整体制作出机架的前分段和后分段，然后将前分段和后分段对接焊接成为整体机架；前后段面板、底板和侧板直接对接成整体的方法，减少了钻孔的工序和要求，且不改变此三大板的性能。本发明的二段对接焊接成整体的机架结构，吨位比原设计减小，所用焊接材料也可以节约小部分，重要的是可以实现机架分段加工到现在的整体加工，保证了整体的加工精度，降低了加工成本，且能保证机架的整体性，使柴油机的使用寿命将更长。

Description

一种大缸径柴油机机架的对接方法

技术领域

本发明涉及大型柴油机制造，特别是涉及到一种船用柴油机制造时其分段机架整体加工对接成型新的方法。 

背景技术

机架是柴油机的主要框架，柴油机很多重要部件都装配在机架上，例如：十字头连杆活塞、滑块、回油管等部件，机架部件制作的好坏直接影响柴油机的性能和使用寿命。柴油机机架部件对接是柴油机机架的最新设计，他对原来的机架对接形式进行了比较大的修改。 

原设计是通过连接法兰用紧固螺栓和定位销实现对接的方法，如图1和图2所示，图1是现有技术中船用柴油机机架的正视结构图，图2是现有技术中船用柴油机机架的侧视结构图。由图可知，分别在面板A、底板E和前段侧板L和后段侧板M上钻出螺栓孔，面板A又包括有前段面板F和后段面板G，底板E包括前段底板I和后段底板J，中间部位是导板B，且要保证前后段的螺栓孔的位置相同，同时，面板、底板和侧板是柴油机机架的主要外形零件，整个机架的性能都要集中在此三大板上，制作要求很高。 

现有技术中存在如下特点：原来的技术中是采用连接法兰C和紧固螺栓D的连接形式，柴油机机架是分段加工，在连接法兰C上钻出螺栓孔，且螺栓孔的加工精度要求非常高，对紧固螺栓和定位销的刚度、硬度、韧性要求也高，更重要的是要保证二段连接法兰上的螺栓孔的完全重合，而且这种紧固螺栓连接方式在变相载荷下易松动，影响机架的使用寿命。 

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，提供一种新的船用柴油机制造时其分段机架整体加工对接成型的方法。利用本发明的方法提出新的整体建造的理念，减少对接带来的变形，使得柴油机机架的整体性更强，保证对接的加工精度，使得机架的刚度、硬度和韧性都能够达到新的层次，并且降低生产加工成本。 

为了达到上述发明目的，本发明提供的技术方案如下： 

本发明的大缸径柴油机机架的对接方法将现有的整体模块化建造应用到机架的生产加工中，将柴油机的机架整体均采用机架零件焊接完成，其具体步骤是先整体加工出机架的前分段和后分段，然后将前分段和后分段对接焊接成为整体机架。 

上述的大缸径柴油机机架的对接方法，其具体步骤为： 

①零件下料，在整个机架制造之前，对需要对接的零件包括面板、底板和侧板采用等离子数控切割机进行切割，并用油压机校平，再用铣边机和刨边机加工出对接接头的坡口，上述零件的尺寸精度要≤1mm； 

②第一次装配，将所有零件放置于装配平台上，所述的装配平台的不平度≤2mm，将各个缸的“A”字横梁装配结束，模拟整体装配，在前后段的面板、底板和侧板上划线、标记出对接的位置线，此时拼接要做到零间隙； 

③分段制造，将上述零件在装配平台上分别定位焊接成前分段和后分段，先后吊拉上述前分段和后分段至焊接平台，分别焊接完成前分段和后分段； 

④第二次装配，将上述制造完成的前分段和后分段再次吊拉回原来的装配平台上，校对对接标记位置线，火工校正后保证偏差≤2mm，并保证装配的零间隙，在面板、底板和侧板的对接位置进行定位焊，定位焊是在面板、底板和侧板坡口部位的内外焊缝进行定位焊； 

⑤焊接部位加强，在对接部位相邻的面板、底板和侧板的内部设定加强，并在对接部位侧板的外部设置多道平行的加强板； 

⑥对接部位的焊接。将定位焊和加强后的机架吊离装配平台，移动 至焊接平台，对前分段和后分段的对接部位进行焊接固定。 

步骤①中的坡口尺寸如下：柴油机缸径内为2/3d，缸外为1/3d，其中d为钢板的厚度。 

步骤⑤中侧板外部的加强板分部如下：共设有七道平行的加强板，中间设有一道中间加强板，依次自内向外边各设有两道第一加强板、两道第二加强板和两道第三加强板； 

两道相邻加强板之间为一段焊缝，共有八段焊缝：两段第一焊缝、两段第二焊缝、两段第三焊缝和两段第四焊缝。其中，中间加强板和两道第一加强板之间为第一焊缝，第一加强板和第二加强板之间为第三焊缝，第二加强板和第三加强板之间为第二焊缝，在第三加强板以外至面板处为第四焊缝。 

步骤⑥中对接部位的焊接过程如下： 

焊接的方向是由中间向两端均匀焊接，控制焊接变形，具体是由两名焊接工人对称焊接，首先焊接两条第一焊缝，然后焊接两条第二焊缝，再焊接两条第三焊缝，最后焊接两条第四焊缝。 

由于采用上述技术方案，本发明较现有技术取得了如下技术效果：现设计是二段焊接结束后，直接实现对接焊接成整体的焊接方法(图2)，即是前后段面板、底板和侧板直接对接成整体的方法，减少了钻孔的工序和要求，且不改变此三大板的性能。 

现在设计这种二段对接焊接成整体的机架结构，吨位比原设计减小，所用焊接材料也可以节约小部分，重要的是可以实现机架分段加工到现在的整体加工，保证了整体的加工精度，降低了加工成本，且能保证机架的整体性，使柴油机的使用寿命将更长。这种结构的机架在我们国内从未制作过，如能很好的解决大缸径柴油机机架的对接焊接质量问题以及变形等问题，将为以后制作大缸径的柴油机机架奠定基础。 

附图说明

图1是现有技术中船用柴油机机架的正视结构图。 

图2是现有技术中船用柴油机机架的侧视结构图。 

图3是采用本发明的方法制造的船用柴油机机架的正视结构图。 

图4是采用本发明的方法制造的船用柴油机机架的侧视结构图。 

图5是本发明大缸径柴油机机架的对接方法中多道焊缝的焊接顺序示意图。 

图6是本发明大缸径柴油机机架的对接方法中面板、底板和侧板对接位置的坡口示意图。 

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例来对本发明的大缸径柴油机机架的对接方法做进一步的详细说明，以求更为清楚地阐述本发明的内容。但是，不能仅仅因此来限制本发明的保护范围。 

采用新型的工艺对大缸径柴油机机架对接完成后，前后两个分段拼接后焊接成整体。制造出前分段和后分段后，在两个分段对接处画上标记线，自上而下分别有三道前后对接的标记线N、O、P，并设有多个加强板K。拼接后进行焊接，在中间位置形成紧密结合的对接焊缝Q，前段面板F和后段面板G对接，前段侧板L和后段侧板M对接，前段底板I和后段底板J对接，如图3和图4所示，图3是采用本发明的方法制造的船用柴油机机架的正视结构图。图4是采用本发明的方法制造的船用柴油机机架的侧视结构图。对接完成后待焊接位置保持基本为零间隙。并在前段侧板L和后段侧板M上固定多根平行的加强板K，形成相应的焊缝，以此顺序进行焊接。 

按照设计尺寸数据先制造出前后两分段，然后再将两分段拼接成整体的装配焊接工艺，其详细操作工艺如下： 

第一步、零件下料。在整个机架制造之前，对需要对接的零件包括面板、底板和侧板采用等离子数控切割机进行切割，并用油压机校平，再用铣边机和刨边机加工出对接接头的坡口，上述零件的尺寸精度要≤1mm，所述的坡口要求如下：柴油机缸径内为2/3d，缸外为1/3d，其中 d为钢板的厚度，侧板、面板和底板均采用此类坡口。如图6所示，图6是本发明大缸径柴油机机架的对接方法中面板、底板和侧板对接位置的坡口示意图。 

第二步、第一次装配。将所有零件放置于装配平台上，所述的装配平台的不平度≤2mm，将各个缸的“A”字横梁装配结束，柴油机机架每缸的缸距开档加放+1.5mm焊接收缩余量，模拟整体装配，在前后段的面板、底板和侧板上划线、标记出对接的位置线，此时拼接要做到零间隙。 

第三步、分段制造。将上述零件在装配平台上分别定位焊接成前分段和后分段，先后吊拉上述前分段和后分段至焊接平台，分别焊接完成前分段和后分段。 

第四步、第二次装配。将上述制造完成的前分段和后分段再次吊拉回原来的装配平台上，校对对接标记位置线，火工校正后保证偏差≤2mm，并保证装配的零间隙，在面板、底板和侧板的对接位置进行定位焊，定位焊是在面板、底板和侧板坡口部位的内外焊缝进行定位焊。 

第五步、焊接部位加强。在对接部位相邻的面板、底板和侧板的内部设定加强板，并在对接部位侧板的外部设置多道平行的加强板，侧板外部的加强板分部如下： 

共设有七道平行的加强板K，中间设有一道中间加强板，依次自内向外边各设有两道第一加强板、两道第二加强板和两道第三加强板； 

两道相邻加强板之间为一段焊缝，共有八段焊缝：两段第一焊缝1、两段第二焊缝2、两段第三焊缝3和两段第四焊缝4。其中，中间加强板和两道第一加强板之间为第一焊缝1，第一加强板和第二加强板之间为第三焊缝3，第二加强板和第三加强板之间为第二焊缝2，在第三加强板以外至面板处为第四焊缝4。 

为了保证焊接质量，在焊接时需要对焊接参数进行控制：采用二氧化碳半自动焊接方法进行焊接，不仅可以保证焊接过程中焊缝质量的稳定性，而且焊缝表面成型比较美观。另外在焊接前需进行必要的准备工作，在零件的表面去除锈迹、油漆等杂质，检查焊接装置等，焊接方法： FCAW，焊丝：GFL-71Φ1.4药芯焊丝，焊接电流：300～360A，焊接电压：30～36V，焊接速度300～350mm\min，CO₂流量：18～22L/min。 

第六步、对接部位的焊接。将定位焊和加强后的机架吊离装配平台，移动至焊接平台，对前分段和后分段的对接部位进行焊接固定，焊接的步骤如下： 

焊接的方向是由中间向两端均匀焊接，控制焊接变形，具体是由两名焊接工人对称焊接，首先焊接两条第一焊缝1，然后焊接两条第二焊缝2，再焊接两条第三焊缝3，最后焊接两条第四焊缝4，这样更好地减小焊接变形。焊接时保证所有焊缝均处于平焊位置，保证焊接质量。 

对上述八段焊缝进行处理时采用如下措施： 

在装配平台上对对接处的所有坡口的内焊缝进行定位焊，将前分段和后分段初步固定； 

在整体机架吊拉上焊接平台后，转至平焊位置，磨去所有对接位置内焊缝02处的定位焊，重新进行定位焊接； 

然后对所有坡口的内焊缝02处进行打底焊，然后对于每道焊缝来说，先焊妥内焊缝02的一半，此时焊接对于每道焊缝来说，均是焊接一半，即1/2焊缝，各道焊缝的焊接顺序是两名焊工同时对第一道焊缝～第二道焊缝～第三道焊缝～第四道焊缝分别同时进行依次焊接； 

翻转机架，对上述已经焊好的内焊缝2进行碳刨清根处理，再对外焊缝1进行打底焊，然后同样按照上述顺序焊妥1/2焊缝； 

翻转机架部件，将各道焊缝中内焊缝02剩余的一半焊缝焊接完整； 

再次翻转机架部件，将各道焊缝中外焊缝01剩余的一半焊缝焊接完整； 

焊接完成后，利用火工进行校正，采用氧乙炔火工校正法以减小焊接变形。所有焊缝焊接完成并经过校正后，对焊缝进行退火处理，降低残余的应力。 

上述的焊接过程中，所有的焊缝均处于平焊位置，从而保证焊接的质量。 

对侧板、底板和面板所有的对接接头的内焊缝02和外焊缝01进行探测检验，即100％进行超声波(UT)及磁粉探伤(MT)。 

本发明的二段对接焊接成整体的机架结构，吨位比原设计减小，所用焊接材料也可以节约小部分，重要的是可以实现机架分段加工到现在的整体加工，保证了整体的加工精度，降低了加工成本，且能保证机架的整体性，使柴油机的使用寿命将更长。这种结构的机架能很好的解决大缸径柴油机机架的对接焊接质量问题以及变形等问题，将为以后制作更大缸径的柴油机机架奠定了基础。 

Claims (4)

1.一种大缸径柴油机机架的对接方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：

①零件下料，在整个机架制造之前，对需要对接的零件包括面板、底板和侧板采用等离子数控切割机进行切割，并用油压机校平，再用铣边机和刨边机加工出对接接头的坡口，上述零件的尺寸精度要≤1mm；

②第一次装配，将所述需要对接的零件放置于装配平台上，所述的装配平台的不平度≤2mm，将各个缸的“A”字横梁装配结束，模拟整体装配，在前后段的面板、底板和侧板上划线、标记出对接的位置线，此时拼接要做到零间隙；

③分段制造，将所述需要对接的零件在装配平台上分别定位焊接成前分段和后分段，先后吊拉上述前分段和后分段至焊接平台，分别焊接完成前分段和后分段；

④第二次装配，将上述制造完成的前分段和后分段再次吊拉回原来的装配平台上，校对对接标记位置线，火工校正后保证偏差≤2mm，并保证装配的零间隙，在面板、底板和侧板的对接位置进行定位焊，定位焊是在面板、底板和侧板坡口部位的内外焊缝进行定位焊；

⑤焊接部位加强，在对接部位相邻的面板、底板和侧板的内部设定加强，并在对接部位侧板的外部设置多道平行的加强板；

⑥对接部位的焊接，将定位焊和加强后的机架吊离装配平台，移动至焊接平台，对前分段和后分段的对接部位进行焊接固定。

2.根据权利要求1述的一种大缸径柴油机机架的对接方法，其特征在于，所述的步骤①中的坡口尺寸如下：柴油机缸径内为2/3d，缸外为1/3d，其中d为钢板的厚度。

3.根据权利要求1述的一种大缸径柴油机机架的对接方法，其特征在于，所述的步骤⑤中侧板外部的加强板分部如下：共设有七道平行的加强板，中间设有一道中间加强板，依次自内向外边各设有两道第一加强板、两道第二加强板和两道第三加强板；

两道相邻加强板之间为一段焊缝，共有八段焊缝：两段第一焊缝、两段第二焊缝、两段第三焊缝和两段第四焊缝；其中，中间加强板和两道第一加强板之间为第一焊缝，第一加强板和第二加强板之间为第三焊缝，第二加强板和第三加强板之间为第二焊缝，在第三加强板以外至面板处为第四焊缝。

4.根据权利要求1述的一种大缸径柴油机机架的对接方法，其特征在于，步骤⑥中对接部位的焊接过程如下：

焊接的方向是由中间向两端均匀焊接，控制焊接变形，具体是由两名焊接工人对称焊接，首先焊接两条第一焊缝，然后焊接两条第二焊缝，再焊接两条第三焊缝，最后焊接两条第四焊缝。

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