CN104209698A - 一种井下铲运机铲斗制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种井下铲运机铲斗制作方法，包括对各零件进行下料，校平与矫直，制作斗底板，对铲斗整体的拼接与成型，铲斗整体的组焊，整体的加工以及对整体进行防腐处理。本发明提供的一种进下铲运机铲斗制作方法，制造工艺简单，在制造过程中设计制造使用有效工装夹具，采用先进的加工设备，确保组焊、机加工精度，优化调整制造的工艺流程，大幅提高了铲斗的成品质量和使用寿命，同时大大的降低了产品制造成本，价格降至进口件的1/2~1/3，而使用寿命基本接近进口件。
Description
技术领域
本发明涉及一种井下铲运机，特别涉及一种进下铲运机铲斗制作方法。
背景技术
随着国内井下矿山大量采用进口大斗容铲运机，其配套使用的铲斗为铲矿、运输、卸矿的直接部件（如附图4所示），工作状态直接与矿石冲击、摩擦，因此，铲斗是铲运机损耗最快的部件。原配进口铲斗过于昂贵且交货周期较长，因此国内众多制造厂家纷纷开发研制进口大斗容铲运机配套备件。井下进口铲运机备件产品国产化自制以来，国内厂家一直摸索着井下进口铲运机主要、易损备件——铲斗的制造工艺、方法的改进，在研制过程中，一直存在制造精度不高，产品使用寿命达不到预期目标，以及安装一次性成功达不到100%等问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种井下铲运机铲斗制作方法。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种井下铲运机铲斗制作方法，包括如下步骤：
（1）对各零件下料，对简单直线条的板料零件，采用半自动火焰切割下料，先在板材上划线或者弹线划出下料毛坯外形，再将半自动火焰切割机轨道与割嘴按线调整，再固定轨道，进行切割下料，对复杂曲线形状的零件铲斗侧板、销耳板、及侧铲刃板，采用数控火焰切割下料，放出合适的切割余量，切割完成，全部进行清除割渣的处理；上下排销耳座采用锯床下料、锻造毛坯，粗加工、半精加工留焊接后加工余量，再与铲斗整体组焊；
（2）、校平与矫直，检查切割后的板料毛坯的变形情况，并用压力机压平、压直，对尺寸较小的板材零件，直接用锤击方法进行矫直校平。
（3）、斗底板的卷制，将斗底板采用数控火焰切割下料、校平后在卷板机上卷制相应的圆弧段，并用与斗底板组焊的外侧销耳板的内圆弧对斗底板底部的外圆弧进行尺寸贴合的检验与复核；
（4）、铲斗整体的拼接与成型，拼接前，各板在焊接连接处，气割出焊接坡口，直线板材边用半自动火焰切割坡口或用铣边机加工坡口；规则圆形孔或外圆焊接处铣或镗出焊接坡口；复杂形状的焊接处，直接手工切割焊接坡口，再将拼接的侧板侧刃板与斗底板进行拼接，保证其相互垂直；在斗底板外侧后方划线确定销耳板的位置，然后拼接销耳板，保证耳板与斗板垂直以及各耳板间开档尺寸；拼接完成进行形位尺寸的初检；
（5）、铲斗整体的组焊，拼接时铲斗与铲运机安装重要部位的上下两排销耳座，用焊接芯轴贯穿上下排销耳座的预留孔，保证其同心度，组焊时，上下两排焊接芯轴均不拿下，根据设计图纸及拼接的铲斗半成品，明确各焊接部位的焊缝种类，参照焊接工艺规程选择合理的焊接电流，结合设计的图纸技术要求，确定各处的焊缝高度，焊接时经热处理材质为耐磨钢板的铲刃板、两侧铲刃尖端不组焊，并在拼接完成后从铲斗体下取下，并保留必要的定位撑筋，待后续组焊时定位，组焊完成进行焊接质量检验，检验合格后，进行各处焊渣、飞溅的去除。
（6）、焊接后去应力处理，采用时间较短的整体高温回火的消除焊接应力的处理；
（7）、去应力处理完成后，再将耐磨钢板的铲刃板、两侧铲刃尖端8与铲斗体组焊；
（8）、高温回火处理后再与铲斗体组焊的耐磨钢板的铲刃板9、两侧铲刃尖端8，在焊接后采用焊缝两侧200℃氧气烘烤加热，加热割炬后150~200mm处排管喷水冷却的温差拉伸局部回火法去除最后的焊接应力；
（9）、整体机械加工，去应力处理完成后，组焊材质为耐磨钢板的铲刃板、两侧刃底部，焊接完成进行清除焊渣、飞溅处理，全部焊接完成后取下焊接芯轴，待铲斗完全冷却后，在落地镗铣床上一次性装夹，镗出上下两排安装上下排销耳座的孔及其端面，加工完成进行相关尺寸检验；
（10）、 整体防腐处理，再次检查及清理内外表面的残留焊接飞溅，以及加工产生的毛刺等，然后进行两道防锈、两道面漆的油漆涂刷，经机械加工的销座孔壁及端面不刷油漆，而用钙剂脂类油脂涂抹进行防腐处理。
作为本发明的一种改进，在所述的步骤（4）中的拼接过程中，在同一平面的板材零件优先进行拼接，以保证其平面平整度。
作为本发明的一种改进，在所述的步骤（5）的焊接过程中采用CO2气保焊。
作为本发明的一种改进，在所述的步骤（6）中的回火工艺为：将铲斗放入回火炉，随炉加热至600~650℃，到温度后保温1~1.5小时后，随炉缓慢冷却10~15小时后，出炉冷却至常温。
作为本发明的一种改进，所述的回火炉采用电阻炉。
作为本发明的一种改进，在所述的步骤（10）的刷漆过程中，铲刃板及侧铲刃板采用深色油漆，其余部位采用鲜艳色油漆。
本发明提供的一种进下铲运机铲斗制作方法，制造工艺简单，在制造过程中设计制造使用有效工装夹具，采用先进的加工设备，确保组焊、机加工精度，优化调整制造的工艺流程，大幅提高了铲斗的成品质量和使用寿命，同时大大的降低了产品制造成本，价格降至进口件的1/2~1/3，而使用寿命基本接近进口件。
附图说明
图1为井下铲运机铲斗结构主视图；
图2为井下铲运机铲斗结构左视图；
图3为铲斗耳板、侧板、侧铲刃等复杂曲线形状零件简图；
图4为铲斗耳板采用芯轴焊接示意图；
图5为井下铲运机结构示意图；
图6为铲运机铲斗的结构示意图；
图7为铲斗去应力热处理工艺曲线图。
图中：1-下排销耳座 2- 上排销耳座 3-外侧销耳板 4 - 中间销耳板 5 - 斗底板 6 - 铲斗侧板 7- 侧铲刃 8- 侧铲刃尖端 9- 铲刃板 10- 上排销耳座焊接芯轴 11-下排销耳座焊接芯轴 12-铲运机后车架 13-铲运机前车架 14-铲运机举升大臂 15-翻斗油缸 16-铲运机摇臂 17-铲运机铲斗。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
一种井下铲运机铲斗制作方法，包括如下步骤：
1、各零件的下料。铲斗结构如附图1和图2所示，在铲斗制造过程的备料阶段，对简单直线条的板料零件，采用半自动火焰切割下料，先在板材上划线或者弹线划出下料毛坯外形，再将半自动火焰切割机轨道与割嘴按线调整，再固定轨道，进行切割下料。对复杂曲线形状的零件如附图3所示的铲斗侧板6、销耳板3、4及侧铲刃板7等，采用数控火焰切割下料，代替了传统的手工放样—手工气割下料—钳工划线—加工外形的复杂工序，大大缩短工序节约加工成本。割缝2~3mm左右的偏差也完全满足结构件组焊要求，也有效保证了后续拼接组焊的各相对位置精度。先用CAD软件绘制1:1图幅图纸，图纸中只含平面内所有实线轮廓，不画任何辅助线（如中心线、点划线等），并以dwg格式保存；绘制完成，转化为DFX格式文件；再用AUTOCAM软件读取，并进行编程，输出为记事本级.txt文件格式；最后数控火焰切割机上读取.txt文件格式，备好板料，即可直接切割成板料毛坯。半自动及数控火焰切割下料，均要根据后续加工工序及下料设备的特点，放出合适的切割余量。切割完成，全部进行清除割渣的处理。上下排销耳座1、2采用锯床下料、锻造毛坯，粗加工、半精加工留焊接后加工余量，再与铲斗整体组焊。
2、校平与矫直。切割下料前，若板坯料本身就有较大、较明显的且难以校平的变形或缺陷，则切割下料时直接避开缺陷范围进行下料。检查切割后的板料毛坯的变形情况，并用压力机压平、压直，因井下铲运机所用板材，一般都是板厚小于50mm的中薄板，故一般的压力机可以进行校平。对尺寸较小的板材零件，可以直接用锤击方法进行矫直校平。
3、斗底板的卷制。斗底板5根据铲运机的设计，尤其铲斗惯性重心位置设计，特别在中大型斗容的铲运机中，斗底板5中间段一般采取多段直线与多段圆弧的组合设计，一方面使铲斗装载量尽可能在设计范围内实现最大化，另一方面，便于铲装过程中矿石堆的装入与卸出的顺畅。斗底板5数控火焰切割下料、校平后在卷板机上卷制相应的圆弧段，并用与斗底板5组焊的外侧销耳板3的内圆弧对斗底板底部的外圆弧进行尺寸贴合的检验与复核。
4、铲斗整体的拼接与成型。拼接前，各板在焊接连接处，气割出焊接坡口，直线板材边用半自动火焰切割坡口或用铣边机加工坡口；规则圆形孔或外圆焊接处铣或镗出焊接坡口；复杂形状的焊接处，直接手工切割焊接坡口。在同一平面的板材零件（如铲斗侧板6与侧铲刃7）优先进行拼接，以保证其平面平整度；再将拼接的侧板侧刃板与斗底板5进行拼接，拼接处采用撑筋、角尺等保证其相互垂直；在斗底板5外侧后方划线确定销耳板3、4的位置，然后拼接销耳板3、4，用角尺、撑筋等保证耳板与斗板垂直以及各耳板间开档尺寸；拼接完成进行形位尺寸的初检，初检合格后方能开始组焊作业。
5、铲斗整体的组焊。如附图3所示拼接时铲斗与铲运机安装重要部位的上下两排销耳座1、2用焊接芯轴10、11贯穿（销耳座1、2为粗加工半成品，留有孔及其端面的加工余量），保证其同心度。组焊时，上下两排焊接芯轴10、11均不拿下。根据设计图纸及拼接的铲斗半成品，明确各焊接部位的焊缝种类，参照焊接工艺规程选择合理的焊接电流。结合设计的图纸技术要求，确定各处的焊缝高度。焊接采用CO2气保焊。焊接时经热处理材质为耐磨钢板的铲刃板9、两侧铲刃尖端8不组焊，并在拼接完成后从铲斗体下取下，并保留必要的定位撑筋，待后续组焊时定位。组焊完成进行焊接质量检验，检验合格后，进行各处焊渣、飞溅等的去除。而铲斗整体去应力处理后再将耐磨钢板的铲刃板9、两侧铲刃尖端8与铲斗体组焊。
6、焊接后去应力处理。铲斗为焊接连接的结构件，焊接过程会在多处产生较大的焊接应力，如不消除，在产品使用中会在焊缝处产生严重的开裂、变形并蔓延，最终可能导致产品损毁的严重后果。因此焊接结束必须进行消除焊接应力的处理。消除应力处理中有自然时效与人工时效，而自然时效处理效果虽好，一般需露天放置半年以上，焊接应力可随时间推移逐步释放，但处理时间过久，无法满足交货期。因此采用时间较短的整体高温回火的消除焊接应力的处理。去应力处理完成后，再将耐磨钢板的铲刃板、两侧铲刃尖端8与铲斗体组焊，从而保证了铲斗的刃部保留住较好的耐磨性能。根据长期生产与试用效果，采用图4所示的回火工艺方案。即将铲斗放入回火炉（电阻炉较加热位置平均分布，效果好），随炉加热至600~650℃，到温度后保温1~1.5小时后，随炉缓慢冷却10~15小时后，出炉冷却至常温。而高温回火处理后再与铲斗体组焊的耐磨钢板的铲刃板9、两侧铲刃尖端8，在焊接后采用焊缝两侧200℃氧气烘烤加热，加热割炬后150~200mm处排管喷水冷却的温差拉伸局部回火法去除最后的焊接应力。
7、整体机械加工。去应力处理完成后，组焊材质为耐磨钢板的铲刃板、两侧刃底部，焊接完成进行清除焊渣、飞溅处理。全部焊接完成后取下焊接芯轴10、11。待铲斗完全冷却后，在落地镗铣床上一次性装夹，镗出上下两排安装销耳座1、2的孔及其端面。加工完成进行相关尺寸检验。
8、 整体防腐处理。再次检查及清理内外表面的残留焊接飞溅，以及加工产生的毛刺等，然后进行两道防锈、两道面漆的油漆涂刷。一般出于醒目和特别示意考虑，最耐磨的部位铲刃板9及侧铲刃板7、8采用深色（如黑色）油漆，其余部位采用鲜艳色油漆（如橘黄色）。经机械加工的销座孔壁及端面不刷油漆，而用钙剂脂类油脂涂抹进行防腐处理。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。
Claims (6)
1.一种井下铲运机铲斗制作方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）对各零件下料，对简单直线条的板料零件，采用半自动火焰切割下料，先在板材上划线或者弹线划出下料毛坯外形，再将半自动火焰切割机轨道与割嘴按线调整，再固定轨道，进行切割下料，对复杂曲线形状的零件铲斗侧板、销耳板、及侧铲刃板，采用数控火焰切割下料，放出合适的切割余量，切割完成，全部进行清除割渣的处理；上下排销耳座采用锯床下料、锻造毛坯，粗加工、半精加工留焊接后加工余量，再与铲斗整体组焊；
（2）、校平与矫直，检查切割后的板料毛坯的变形情况，并用压力机压平、压直，对尺寸较小的板材零件，直接用锤击方法进行矫直校平；
（3）、斗底板的卷制，将斗底板采用数控火焰切割下料、校平后在卷板机上卷制相应的圆弧段，并用与斗底板组焊的外侧销耳板的内圆弧对斗底板底部的外圆弧进行尺寸贴合的检验与复核；
（4）、铲斗整体的拼接与成型，拼接前，各板在焊接连接处，气割出焊接坡口，直线板材边用半自动火焰切割坡口或用铣边机加工坡口；规则圆形孔或外圆焊接处铣或镗出焊接坡口；复杂形状的焊接处，直接手工切割焊接坡口，再将拼接的侧板侧刃板与斗底板进行拼接，保证其相互垂直；在斗底板外侧后方划线确定销耳板的位置，然后拼接销耳板，保证耳板与斗板垂直以及各耳板间开档尺寸；拼接完成进行形位尺寸的初检；
（5）、铲斗整体的组焊，拼接时铲斗与铲运机安装重要部位的上下两排销耳座，用焊接芯轴贯穿上下排销耳座的预留孔，保证其同心度，组焊时，上下两排焊接芯轴均不拿下，根据设计图纸及拼接的铲斗半成品，明确各焊接部位的焊缝种类，参照焊接工艺规程选择合理的焊接电流，结合设计的图纸技术要求，确定各处的焊缝高度，焊接时经热处理材质为耐磨钢板的铲刃板、两侧铲刃尖端不组焊，并在拼接完成后从铲斗体下取下，并保留必要的定位撑筋，待后续组焊时定位，组焊完成进行焊接质量检验，检验合格后，进行各处焊渣、飞溅的去除；
（6）、焊接后去应力处理，采用时间较短的整体高温回火的消除焊接应力的处理；
（7）、去应力处理完成后，再将耐磨钢板的铲刃板、两侧铲刃尖端8与铲斗体组焊；
（8）、高温回火处理后再与铲斗体组焊的耐磨钢板的铲刃板9、两侧铲刃尖端8，在焊接后采用焊缝两侧200℃氧气烘烤加热，加热割炬后150~200mm处排管喷水冷却的温差拉伸局部回火法去除最后的焊接应力；
（9）、整体机械加工，去应力处理完成后，组焊材质为耐磨钢板的铲刃板、两侧刃底部，焊接完成进行清除焊渣、飞溅处理，全部焊接完成后取下焊接芯轴，待铲斗完全冷却后，在落地镗铣床上一次性装夹，镗出上下两排安装上下排销耳座的孔及其端面，加工完成进行相关尺寸检验；
（10）、 整体防腐处理，再次检查及清理内外表面的残留焊接飞溅，以及加工产生的毛刺等，然后进行两道防锈、两道面漆的油漆涂刷，经机械加工的销座孔壁及端面不刷油漆，而用钙剂脂类油脂涂抹进行防腐处理。
2.根据权利要求1所述的一种井下铲运机铲斗制作方法，其特征在于：在所述的步骤4中的拼接过程中，在同一平面的板材零件优先进行拼接，以保证其平面平整度。
3.根据权利要求1所述的一种井下铲运机铲斗制作方法，其特征在于：在所述的步骤（5）的焊接过程中采用CO2气保焊。
4.根据权利要求1所述的一种井下铲运机铲斗制作方法，其特征在于：在所述的步骤（6）中的回火工艺为：将铲斗放入回火炉，随炉加热至600~650℃，到温度后保温1~1.5小时后，随炉缓慢冷却10~15小时后，出炉冷却至常温。
5.根据权利要求4所述的一种井下铲运机铲斗制作方法，其特征在于：所述的回火炉采用电阻炉。
6.根据权利要求1所述的一种井下铲运机铲斗制作方法，其特征在于：在所述的步骤（10）的刷漆过程中，铲刃板及侧铲刃板采用深色油漆，其余部位采用鲜艳色油漆。
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