挖掘机动臂结构及焊接工艺优化设计研究

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挖掘机工作装置结构件焊接设计的合理性分析及改进

挖掘机工作装置结构件焊接设计的合理性分析及改进作者：刘一鸣来源：《科学与财富》2020年第16期摘要：当今社会不断发展，各种机械设备的使用给生产实践活动带来了众多便利，能够提高工作效率，降低施工成本。

挖掘机是建筑施工中不可或缺的机械设备，随着工程建筑的不断发展，也得到了广泛应用。

其中挖掘机工作装置结构件焊接设计对其性能构成了很大的影响，本文将对其展开分析并提出一些改进策略。

关键词：挖掘机;工作装置;结构件焊接设计液压挖掘机在工作中需要依靠工作装置的使用来完成对动臂的操作，工作装置中主要由动臂、斗杆以及铲斗组成。

由于挖掘机面临的工作环境比较恶劣，有时候会因为出现外力过大导致构件上出现裂纹或者是形变等现象，造成疲劳破坏。

这种现象主要发生在挖掘机焊接件初期破坏中，通过对焊接结构细节进行科学设计能够有效地改善这种情况，保障挖掘机能够顺利工作。

一、结构件设计应具有工艺合理性1.1 ;选用最优的接头型式当前很多挖掘机焊接结构在设计时主要使用T形接头，并且在实际焊接过程中，结构设计人员没有进行强度分析计算，而是所有的焊接工作都是采用“等强设计原则”，这种工作方式能够减小工作量，提高作业效率。

但是却具备着一定的不合理性，一旦出现焊脚高度过大的情况，并不能够有效地提升结构强度，由于焊接过程中出现的过大热应力，导致结构件的承载能力大大降低，影响到了焊接结构的性能。

并且角焊缝的数量应该要进行精确计算，一般为承载断面的平方值，才能够发挥效果，很多实际焊接过程中出现的过大角焊缝就是不合理的情况。

除了T型接头之外，还有角接头以及十字接头等形式，这几种不同的接头都有着特定的规范，不能够将T型接头的规范套用到其他接头中去。

考虑到焊接接头的实际情况，可以采用坡口型式。

当然，在实际选择过程中首先需要根据熔敷量和坡口加工的难易度，熔敷量过多就会造成生产成本增加，并且还对焊接残余应力构成较大的影响。

然后在这两项因素的考虑基础上再对单面焊缝角变形量、根部裂纹等进行考量。

徐工挖掘机焊接工艺技术研究方案(3)

徐工挖掘机结构优化与焊接工艺技术研究方案（讨论稿3）1 问题和要求1.1 关键结构件结构工艺性优化设计由于挖掘机结构件长期处于动载荷状况下工作，且工况极其复杂，因此对产品结构件的抗冲击性、抗疲劳性要求极高，而产品结构的合理性直接影响着挖掘机的整机性能。

徐工挖掘机整机性能的提升需对产品结构进一步优化，需对挖掘机的各种使用工况进行模拟受力分析，特别是对关键结构件的受力进行分析，最终使产品结构设计最为合理。

1.2 关键结构件选材合理化1.2.1 材料的选用材料的选用直接影响着挖掘机结构件的力学性能和制造成本，不同结构件受力状况不同，对材料的要求也不同，需要一个标准来规范不同结构件的材料使用，从而保证挖掘机关键结构件的制造质量和合理的成本。

1.2.2 关键结构件的焊接工艺合理化1.2.2.1 焊接工艺参数的选择挖掘机结构件以中厚板为主，焊接方法采用富氩二氧化碳混合气体保护焊接。

而混合气体的比例，焊接参数的匹配直接影响着焊缝及母材的强度、塑性、韧性及内部组织性能。

同时，焊接速度的选择直接影响着焊接效率的提高。

不同的板厚、不同的焊缝大小、不同的材质，需要制定一个合理的焊接参数标准来指导焊接工人的操作。

1.2.2.2 焊接材料的选择不同的结构件，不同的原材料，对焊接强度的要求不同。

而焊接材料的选择直接影响着焊缝的各项力学性能。

同时，焊材的大小也影响着焊接效率的提高。

因此焊接工艺的编制需要一个标准来规定不同焊缝对不同强度焊材的选用。

1.2.2.3 合理的焊接顺序焊接顺序的选择直接影响着焊接变形及焊接应力的大小，以至于影响着结构件的使用寿命。

针对徐工挖机关键结构件的焊接顺序，以借鉴和经验指导为主。

因此，需要一种比较合理的焊接顺序，来解决焊接变形及焊接残余应力较大的问题。

1.2.2.4 焊缝质量的检测挖掘机关键结构件焊缝等级的规定、结构件不同部位焊缝质量的要求、焊缝表面、焊缝内部质量的检测方法，都需要一个标准来进一步规定约束。

挖掘机挖斗实用焊接工艺研究

耐磨、耐冲击。同时因为挖斗是挖掘机的易损件，一般
工程挖掘机在平均８年的使用期中要消耗３个挖斗，～６
故有广泛的配件市场。
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、／／／；
图２磁粉探伤斗齿座
２焊接工艺分析．
图１铲斗结构示意图
１．
使斗杆、动臂因使用不当造成质量问题发生。为了延长铲斗的使用寿命，除保证足够的强度和
刚度外还对疲劳强度及耐磨提出较高要求，通常将斗齿设计成可拆换的两部分，与本体焊接在一起的称之为斗
齿座，可以拆换的部分称为斗齿。斗齿座、侧刃板和岩
把挖斗分成几个单独的焊接件，分别组对、焊接（包括
图４弧形板工件组对
图３
需要提醒各位同行注意的是此流程中没有提到焊后矫形，这是因为在整个工艺流程中如果焊接顺序和反
变形措施得当的话，无需进行焊接矫形，工艺的实用性
会进一步得到体现。众所周知，让工件自由收缩到我们想要的尺寸，既能提高工效，又能大大降低焊接应力。采取这种工艺顺序，将整个挖斗的焊接量分散到若干个工位焊接，相当于多人共同完成一个工件，使人力资源得到充分利用，降低了对员工的技能要求，大大提高了
生产工艺设计要点阐述了自己的观点，其工艺过程也适合接近产品如装载机铲斗。
１结构及特点．
挖掘机铲斗也称挖斗（图１见）是挖掘机最终工作
装置，因直接与工作场地如泥土、砂石接触，所以要求
２０８￣Ｃ，焊后要进行适当的保温或后热，２ｈ４后表面磁粉探伤（见图２）。

浅谈挖掘机的动臂有限元及改进设计

浅谈挖掘机的动臂有限元及改进设计
吴元峰
【日立建机（中国）有限公司安徽合肥２３００００］
摘要：本文首先介绍了有限元分析方法及其过程，然后建立模型，对动臂强度进行分析并进行改进优化设计，提高了挖掘机的动臂的性能，有利于其发展和应用。关键词：有限元法；动臂；改进设计
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
讲到检测问题？管道的监测工作，实际上就是施工过程的质量把关工作，再好的安装方法，如果没有质量保证，也会成为一堆废纸。换句话说，检测工作，是安装方法合理性的保证。⑦我们应该清楚，所谓的质量检测，并不是在工程完成后，有一些专家对工程进行评估、检测。而是贯穿在整个施工过程中的，它包括对所用材料的质量进行检测、对人员合格性进行评价、对施工方案的合理性进行评估、对施工过程的各项操作的质量进行检测、对工程的总体质量进行评估等等。在进行质量检测的时候有许多细节需要注意：管道及管件、阀门的规格、型号、材质是否符合要求：检查焊接工艺评定和焊工合格报到证，以检查焊工对特定管材的焊接工艺评定、作业指导书和施焊人员的资质；还要检查焊缝的无损探伤和热处理是杏符合相关规定的要求，以及为了保证焊接的质量，是否在管道内部进行了认真的清扫等；在安装时，安装人员是否严格按照图纸规定的坐标、坡度、标高准确地进行，真正做到横平竖直；在安装时，是否遵循先压力高后压力低、先大后小、先复杂后简单、先上后下、先地下后地上的原则；比较特殊的，在连接螺母的螺纹、螺栓时，是否在上面图了防锈用的混合物，如油脂、二硫化钼的混合物：对与之相同的转动设备相连的管道，在安装时必须十分的重视，应该保证不对各设备产生过大的应力，绝不允许利用设备连接的螺栓强行对中，需要做到自由对中、同心度和平行度均符合要求：在固定支架时，必

小型挖掘机整体式弯动臂焊接工艺的研究

Technology and Equipment 工2与細小型挖掘机整体式弯动臂焊接工艺的研究Research on welding technology of small excavator integral bending boom周红梅(泉州鑫豪工程机械科技有限公司，福建泉州362256)摘要：小型挖掘机整体式弯动臂的焊接变形不但影响结构的装配和外观，而且会严重彩响动臂的承载能力，有可能造成动臂开焊等失效形式，造成质S事故。

本文针对某8吨级小型挖掘机动臂开焊的失效形式，分析失效产生的主要原因，并从工艺角度拟定改进方法，选定合理焊接方法、焊接参数及尺寸放样参数。

经验证，采用新工艺后不但提高结构强度，而且焊接变形减少，满足了设计要求，具有重要的应用价值。

关键词：整体式弯动臂；故障分析；工艺放样；焊接工艺；参数研究中图分类号：TG44、TU621 文献标识码：A文章编号：1005-1937(2016)02-025-03整体式弯动臂是反於挖掘机动臂的主要形式，其优点是结构简单，质量轻而刚度大，是目前应用最广泛的结构形式。

由于动臂弯曲处会存在不可避免的焊接变形和应力集中，因而对焊接工艺要求较高[1]。

某8吨级的小型挖掘机的整体式弯动臂的弯曲处发生明显的应力集中，因而对其动臂的焊缝需要做严格的焊接工艺参数研究，从技术工艺上改善其质量，使之要求〇1整体式弯动臂的结构形式在结构上，整体式弯动臂为左、右对称的封闭式中空箱型焊接结构，通常动臂与回转平台的铰接部位略宽，以减轻该处的受力、增强其抗扭和抗弯能力，左、右两块腹板的中间部分一般呈平行状态布置，便于加工。

由动臂的有限元静强度分析[w]显示，动臂与动臂油缸铰接点上方腹板与翼板的连接部位应力最大，是强度薄弱部位，为了进一步改善局部强度和刚度、减小应力集中，一般将上、下翼板和左、右腹板取为不同厚度[1]。

图1为某8吨级小型挖掘机整体式弯动臂雜。

关于掘进机本体部焊接工艺的研究

关于掘进机本体部焊接工艺的研究【摘要】掘进机本体部是掘进机的枢纽，主要都是焊接结构，我单位采用的焊接方式是CO2气体保护焊。

对于重大的钢结构，焊接工艺起着重要的作用。

组立时难免出现问题，这就需要对CO2气体保护焊做些分析以及对出现的问题做些补救措施。

【关键词】本体部；CO2气体保护焊；焊接工艺；补救措施1.掘进机简介掘进机由切割部、铲板部、第一运输机、本体部、行走部、后支撑、液压系统、水系统、润滑系统、电气系统构成。

通过电气系统与液压系统配合操作，可自如实现整机的各项生产作业。

其中本体部位于机体的中部，由回转台1、回转轴承2、本体架3组成，见图1。

本体架采用整体或分体（分机型）箱形焊接结构，主要结构件为厚钢板。

本体的右侧（左侧）装有液压系统的泵站，左侧（右侧）装有操纵台，前面上部回转台装有切割部，下面装有铲板部，中间装有第一运输机，在其左右侧下部装有行走部，后部装有后支承部。

其相当于一个人的身体，与各个器官相连。

我单位设计人员刚刚研制的EBH360掘进机本体长度达到了5米8，重量上达到了19吨。

本体架分为前本体和后本体。

本体部采用CO2气体保护焊的焊接方式。

图1掘进机本体部2.CO2气体保护焊简介CO2气体保护焊是焊接方法中的一种，是以CO2气为保护气体（有时采用CO2+Ar的混合气体），进行焊接的方法。

在应用方面操作简单，适合自动焊和全方位焊接。

在焊接时不能有风，适合室内作业。

由于CO2气体的0热物理性能的特殊影响，使用常规焊接电源时，焊丝端头熔化金属不可能形成平衡的轴向自由过渡，通常需要采用短路和熔滴缩颈爆断。

因此，与MIG焊自由过渡相比，飞溅较多。

但如采用优质焊机，参数选择合适，可以得到很稳定的焊接过程，使飞溅降低到最小的程度。

由于所用保护气体价格低廉，采用短路过渡时焊缝成形良好，加上使用含脱氧剂的焊丝即可获得无内部缺陷的高质量焊接接头。

因此这种焊接方法目前已成为黑色金属材料最重要焊接方法之一。

某型挖掘机大臂的结构优化设计本科论文

2016 届本科毕业设计（修正版）课题名称：某型挖掘机大臂的结构优化设计专业：机械设计制造及其自动化姓名：学号：指导教师：机械与电气工程学院2016 年6 月8日摘要挖掘机大臂（其术语称作动臂）是工作装置中的主要承力部件，动臂的设计优劣对挖掘机工作效率及使用寿命影响极大。

挖掘机工作过程中，动臂由于会受到复杂的瞬态冲击载荷，使造成其结构出现变形、裂纹等，而动臂所要求满足的强度、刚度对于挖掘机能否正常工作有着重大影响。

对动臂进行优化设计，分析动臂在工作过程中承载时的应力、应变水平和刚度、强度分布情况，发现其薄弱环节应减少应力集中，对于过剩部分可以减轻重量。

能够提高挖掘机动臂的性能及使用寿命。

对于改进动臂的结构具有十分重要的作用。

本文通过对挖掘机的市场需求和技术现状的了解，提出了提高挖掘机产品质量的重要性与意义。

针对挖掘机动臂设计存在的问题，进行优化。

本课题研究的对象为挖掘机动臂。

首先用Pro-E对挖掘机动臂进行三维建模，其次对其进行数学建模，最后利用HyperWorks的OptiStruct对挖掘机动臂进行拓扑优化，HyperMesh可以在任意工作领域与Pro-E进行无缝连接工作，提高了有限元分析的精度。

为挖掘机动臂的设计提供一定的理论支持。

关键词：挖掘机动臂；三维建模；优化设计；有限元分析AbstractExcavator boom (which term referred to the boom) is working equipment load-bearing parts, excavator boom design merits of efficiency and service life of a great impact. Excavator working process, the boom will be complicated due to the transient impact load, so that its structure causing deformation, cracks, etc., and the boom required to meet the strength and stiffness for the excavator can work properly has a significant impact. To optimize the design of the boom, boom bearing stress analysis in the course of their work time, the level of strain and stiffness, intensity distribution, find its weaknesses should reduce stress concentration, the excess portion may reduce weight. Can improve the performance and service life of the excavator boom. To improve the structure of the boom has a very important role.Based on the market demand and the state of the art understanding of excavators, excavator proposed to improve product quality, importance and significance. For the excavator boom design problems to be optimized.The object of the research for the excavator boom. First with Pro-E excavator boom for three-dimensional modeling, followed by its mathematical modeling, and finally the use of HyperWorks OptiStruct excavator boom topology optimization, HyperMesh can work seamlessly in any field and Pro-E connection work to improve the accuracy of the finite element analysis. It provides a theoretical support for the excavator boom design.Key words：Excavator boom Three-dimensional modeling Design Optimization Finite Element Analysis目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 课题的研究背景 (1)1.3 挖掘机的发展现状与趋势 (2)1.3.1 国外挖掘机发展概况 (2)1.3.2 国内挖掘机发展概况 (4)1.3.3 挖掘机的发展趋势 (6)1.4 对课题的构思 (6)第二章优化软件的发展状况 (9)2.1 有限元概述 (9)2.1.1 有限元起源 (9)2.1.2 有限元分析过程 (10)2.2 软件介绍 (11)2.2.1 HyperMesh简介 (11)2.2.1 (12)第三章液压挖掘机工作原理和特点 (13)3.1 单斗液压挖掘机基本组成 (13)3.2 工作装置的工作原理和基本组成 (15)3.2.1 工作装置简介 (15)3.3.2 挖掘机动臂的作业工况 (16)3.3.3 挖掘机动臂的失效形式和部位 (17)第四章挖掘机动臂的三维建模 (18)4.1 建模前的处理 (18)4.2 建模具体过程 (18)第五章动臂的力学分析及计算 (21)5.1 工况Ⅰ的确定及其相关计算 (21)5.2 工况Ⅱ的确定及其相关计算 (25)第六章挖掘机动臂的结构分析 (28)6.1 动臂的有限元模型 (28)6.2 结构有限元分析 (29)6.2.1 定义材料属性、约束和载荷 (30)6.2.2查看结构变形 (31)6.2.3查看密度结果云图 (33)6.2.4结果分析 (34)总结 (39)致谢 (40)参考文献 (41)附录文献翻译第一章绪论1.1 引言第挖掘机是土方工程中的主要施工机械，可用来开挖和装卸土石方、采石和其他建筑材料，它是土石方工程施工机械化中应用最广泛的机械设备之一。

挖掘装载机装载工作装置动力分析、动态应力仿真研究及动臂结构拓扑优化

挖掘装载机装载工作装置动力分析、动态应力仿真研究及动臂结构拓扑优化一、本文概述本文旨在深入研究挖掘装载机装载工作装置的动力学特性，通过动态应力仿真分析，揭示装载工作装置在作业过程中的应力分布与变化规律，并在此基础上，对动臂结构进行拓扑优化，以提升其结构性能和使用寿命。

研究过程中，将结合理论分析、仿真模拟和实验验证等多种手段，构建全面、精确的动力学模型，并对模型的有效性进行验证。

本文的研究成果将为挖掘装载机的设计与优化提供重要的理论依据和技术支持，有助于提高装载机的作业效率和安全性能，促进挖掘机行业的持续发展。

在文章的结构安排上，首先将对挖掘装载机装载工作装置的动力学特性进行概述，为后续研究奠定基础。

接着，将详细介绍动态应力仿真分析的方法与过程，包括模型的建立、边界条件的设定、仿真结果的分析等。

在此基础上，将探讨动臂结构的拓扑优化方法，包括拓扑优化理论、优化模型的构建以及优化结果的评价等。

将通过实验验证仿真分析的有效性和拓扑优化的可行性，进一步说明研究成果的实用价值和应用前景。

本文将全面深入地挖掘装载机装载工作装置的动力学特性和动态应力变化规律，通过对动臂结构的拓扑优化，为挖掘装载机的设计与优化提供有力支持，推动挖掘机行业的技术进步和创新发展。

二、挖掘装载机装载工作装置动力分析挖掘装载机作为工程机械的重要组成部分，其装载工作装置的动力性能直接决定了机器的作业效率和稳定性。

因此，对挖掘装载机装载工作装置进行动力分析具有重要意义。

动力分析的主要目的是揭示装载工作装置在作业过程中的动力学特性，包括动态响应、振动特性以及能量传递等。

通过动力分析，可以深入了解装载工作装置在不同工况下的受力状态和运动规律，为后续的动态应力仿真研究和结构优化提供理论支持。

在动力分析过程中，通常采用多体动力学仿真软件建立装载工作装置的三维模型，并设置相应的约束条件和驱动函数。

通过仿真计算，可以模拟装载工作装置在实际作业过程中的动态行为，获得关键部件的动态位移、速度和加速度等动力学参数。

挖掘机动臂焊接工艺分析设计

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。

动臂部分,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。

我国生产的挖掘机从仿制开始起步，近期产品的质量较早期有所提高。

但受国产对挖掘机的焊接质量及设计水平等的影响，我国目前生产的挖掘机的总体水平，与进口产品及港口用户的要求仍有较大差距，焊接工艺之间的差距尤为明显，为满足市场及焊接工艺需求，对挖掘机焊接工艺进行深层次的研究和分析势在必行！本毕业设计课题来自于企业的生产实际，通过对挖掘机焊接工艺进行分析和设计，掌握挖掘机焊接的整个生产流程，培养工程意识。

随着国家经济的繁荣及基础建设的飞速发展，挖掘机的应用及需求日益增长。

然而在挖掘机生产制造过程中的动臂焊接工艺成为挖掘机整机质量及性能的重要决定因素，焊接变形的控制对挖掘机动臂焊接工艺有着重要的意义。

关键词：行业；挖掘机；焊接工艺；意义AbstractFor a lot of special places, like the risk is very big, or we are difficult to reach, such as disarm bombs, unknown corresponding domains such as detection, probing deep of more dangerous situation usually need to implement the robot.It’s a main part of robot for micro pedipulator, walking robots and more than six feet, compared to the eight legged robot, because of strong bearing capacity, good stability, which the meritss is simple construction, So a large number of researchers around the world, start .This paper mainly to the four bar mechanism as the main execution elements to design of micro walking the whole scheme of the four bar mechanism.Its principle is diagonal synchronization, leg activity by the structure of the crank rocker, front leg movements around the same, it detailed performance curve characteristics of the connecting rod,when the curve trajectory diagonal straight line segment, the robot is stationary, the motion trajectory when the diagonal curve is slanting line do the walking.Keywords：Manufacturing ,Location, Clamping, Process目录摘要 (I)Abstract (II)1绪论 (1)1.1国内外研究现状 (1)1.2挖掘机的分类 (3)1.3本课题研究的主要内容 (5)2挖掘机动臂结构的设计 (7)2.1挖掘机动臂的组成结构 (8)2.2挖掘机动臂的工作原理 (9)3挖掘机动臂的焊接工艺分析 (10)3.1挖掘机动臂用材料及其焊接性 (11)3.2焊接冷裂纹 (12)3.3冲击韧性 (12)3.4挖掘机动臂焊接材料、工艺方法及装备 (13)3.5焊接材料选择 (14)3.6工艺方法及装备 (15)4挖掘机动臂焊接变形控制 (15)4.1焊接变形的主要形式及产生原因 (16)4.2控制焊接变形的方法 (17)结论 (18)致谢 (19)参考文献 (20)1 绪论1.1 国内外研究现状焊接自动化主要是指焊接生产过程的自动化，其主要任务就是：在采用先进的焊接、检验和装配工艺过程的基础上，建立不需要人直接参与焊接过程的焊接加工方法和工艺方案，以及焊接机械装备和焊接系统的结构和配置。

关于掘进机本体部焊接工艺的研究

科技专论
关于掘进机本体部焊接工艺的研究
伦志宏佳木斯煤矿机械有限公司黑龙江佳木斯
［￣ｌｉｉ要】对于掘进机这种大型设备来说，其本体就是整个掘进机
ｃ０。气体来进行保护焊接工作。对着这类大型的钢结构设备来说，焊接工艺对于机械设备自身的强度和质量有着极其重要的作用。如果焊接没有到
坡口的角度的局限性，若想保证焊透外还应考虑施焊方便，Ｏ１．２的焊丝的焊炬为２０ａｍ，ｒ板越厚，坡口宽度越宽，焊接时钢板越容易变形。所型坡口。这样，既保证能焊透，也保证了掘进机这类大型的钻探设备主要是由切割部分、铲板部分、本体部以我建议坡口换成带钝边双Ｊ宽度不至于特宽。还有就是ｃｏ：气体保护焊时，由于熔滴过渡的不分、行走部分、运输部、液压部分、水输部分、重力支撑部分、电气系统坡口以及润滑系统等主要部分来构成的，在运作的过程中，先通过电气系统同形式，需采用不同的焊接工艺参数。同时为了减弱ＣＯ的氧化性，我单０％ＣＯ＋２０％Ａｒ的混合气体。焊接参数的选择与液压系统互相配合进行操作，就可以使得掘进机能够完全自如的开始位焊接时焊接气体采用８与材质、板厚和焊接位置与焊缝类型密切相关，根据经验可知：生产工作。电流的增加，焊缝的熔深和余高均增加，而熔宽增加不多，由于掘进机的本体位置处在整个机体的中间位置，其主要由本体架、回．２ａｍ的细焊丝，ｒ而焊接工件厚度在４０ｍｍ￣１８０ｍｍ之转轴承以及回转台所构成的。本体主架一般都使用分体或者整体的箱采用的是直径１为了保证熔深和材料间较好的熔合，在保证飞溅不大的而且坡口型焊接结构作为主体，其整个主体的构造材料都是使用厚钢板。在设备间，尽量用稍大的焊接电流，经过分析，我建议焊接电流为的右侧一般都装有作为液压系统使用的泵站，在其左侧或者右侧的位置合理的条件下，

液压挖掘机动臂组焊工艺的研究

１尽量减少焊缝数量。在结构设计的时候应多采用型材或冲）压件，来减少焊缝数量。譬如动臂前后铰接那一部分，尽量采用锻件，避免采用焊接结构。
焊接工艺：
原则：先焊收缩量大的焊缝，再焊关键受力的焊缝，填充焊的时候按照每次５ｍｍ７ｍｍ高，确定填充焊的次数。盖面焊一一焊
１５２
应用方法论
２年０科１０第期１蟊２
液压挖掘机动臂组焊工艺的研究
杜玉炜，海昌发
（拖（阳）工程机械有限公司，河南洛阳４１０一洛７０４）
摘
要液压挖掘机动臂的焊接变形不但影响结构的机械加工、装配质量和外观美观，而且会降低结构的承载能力，有－￣．ｇｊ－
结构设计上：
该通则执行于以下所有定位焊与焊接工序。① 所有施焊过程均采用短弧焊（ｍ）；② 采用较小的焊接热输入；③ 焊接电３ｍ源直流反接。（采用二氧化碳气体保护焊交流电源则不用区如分）；④注意图纸要求的不允许施焊位置严禁施焊；⑤ 按照图纸要求焊高采用多人对称焊完成。
般为３ｍｍ。
１）将侧板与上下弯板之间的主焊缝按照对称原则编号 ① 、
２）免焊缝密集和交叉。焊缝交叉或过分集中会造成接头处避严重过热，增大热影响区范围，且增大焊接应力和焊接变形。譬如，动臂内隔板与侧板、上下板之间焊缝干涉的位置，要对隔板进行开缺口，且处于该位置严禁施焊。 ② 、③ 、④ 。其中① 号焊缝应该是下弯板还是上弯板部位的长弯曲焊缝，你可以考虑一下。貌似是有区别的。我记得好像是先焊

液压挖掘机动臂结构优化分析

6.动臂油缸座 7.加强贴板 8.后腹板 9.后支撑
图1 现有动臂结构图
应力集中的手段主要依靠长期积累的设计经验，面对
以上设计的动臂结构在使用过程中出现两处开裂现
频繁承受交变载荷的复杂结构时难免存在判定失误的象：（1）折弯耳板与加强贴板之间焊缝开裂；（2）上盖
情况，而有限元法的出现，则可快速识别结构受力状况，板与中腹板之间焊缝开裂。两处焊缝均出现在焊缝与母
（2）现有动臂结构抬升工况应力云图
（3）现有动臂结构回转工况应力云图图5 现有动臂结构Mises应力云图
现有动臂结构有限元仿真的 Mises 应力结果如图 5 所示。在挖掘工况下，存在三处明显应力集中或应力较大点：耳板的折弯处、折弯耳板与贴板焊接处、上盖板
建立如图 4 所示有限元分析模型。为获取更精确与中腹板焊接处。斗杆油缸力作用于耳板，本应将力快计算结果，将整个工作装置均进行网格划分并提交有速传递至上盖板，但耳板上有明显折弯，力传递不顺限元仿真计算。网格划分时主要采用尺寸为 20mm 的四畅，因而出现应力集中；折弯耳板力传递至上盖板边缘，边形壳单元，板与板之间的焊缝连接采用网格节点重合该处有上盖板与中腹板、贴板焊接，刚度较大，折弯耳进行处理实现无缝对接，整体网格数量约为 30.41 万个。板的刚度与该处刚度过渡不够平缓，导致应力集中。有
关键词：液压挖掘机动臂有限元分析疲劳寿命
以动臂、斗杆、铲斗以及驱动油缸等部件组成的工位周边的应力分布情况，对其进行针对性优化设计，并
作装置是液压挖掘机的关键承结构件。作为液压挖对优化后动臂结构的疲劳寿命进行评估。
掘机完成挖掘、回转、卸料等一系列动作的直接实施者，
工作装置在实际使用过程中，作业对象包含对土方、石 1 动臂结构开裂问题

动臂焊接工艺分析

动臂焊接工艺分析以某品牌型号303.5的挖掘机动臂焊接变形为例进行分析，根本原因是角焊缝选择使用了二氧化碳气体保护焊，并且在焊接的过程中受焊接应力影响，使动臂两端发生变形且扭曲，导致动臂螺孔与插孔在平面中引发误差位移的情况。

在此基础上，动臂板的开档尺寸会出现位移，如果位移超出生产规范限定的范围，就会被认定成次品。

1.2 裂纹问题以某品牌型号305.5的挖掘机焊接变形问题进行分析，根本原因是挖掘机的焊缝数量较多，主要有前后侧板、上下盖板、盖板和侧板等焊接缝。

但因为箱型梁的断面封闭，所以刚性相对较大，焊缝也十分密集，在焊接后必然会形成温度不均匀分布的情况，使钢材焊接过程中残余应力较大而形成大量的裂纹。

2 动臂焊接工艺2.1 焊前准备（1）焊前将零部件的待焊区打磨、除锈，打磨的范围为距坡口两侧各50mm的区域。

（2）动臂组对：吊装动臂后座和前叉→装动臂下盖板→装动臂左右侧板→装中轴座→焊接动臂内部焊缝→装上盖板→装上耳板→点固焊动臂。

动臂组对采取液压组对工装进行，以确保组对尺寸正确，产品的一致性好，提高生产效率。

2.2 焊接工艺试验（1）焊接材料选取锦泰焊接材料有限公司生产的准1．2mm的ER70S－3型焊丝，焊接采用CO2气体保护焊，CO2气体纯度不得低于99．5％（体积法），其水含量不得大于0．005％（重力法）。

试验基材为14mm厚的Q345B钢板，其化学成分符合GB/T1591—2008《低合金高强度钢》中的有关规定。

（2）施焊设备采用松下公司生产的YD－500ER形CO2焊机，符合GB/T8118—1995《电弧焊机》的有关规定。

③焊接坡口采用Y形坡口，坡口处用直条切割机或半自动切割机切割，钢板表面和切口不允许存在裂纹、夹杂、分层、氧化皮、超过允许偏差的麻点、压痕和麻纹等。

2.3 试验结果（1）外观检查3个试件焊缝余高为1~2mm，焊缝及热影响区表面无裂纹、未熔合、夹渣、弧坑及气孔等缺陷，咬边深度最大0．3mm，符合DL/T868—2004《焊接工艺评定规程》中的相应要求。

液压挖掘机动臂结构的优化设计

液压挖掘机动臂结构的优化设计【摘要】本文通过对液压挖掘机动臂结构的优化设计进行简单介绍，以实例的方式通过优化前后的动臂对比，表现出优化设计的优点。

同时，对动臂液压控制方案进行详细阐述，以供参考。

【关键词】液压挖掘机；动臂；结构优化设计；控制方案一、前言液压挖掘机与机械钢索式电铲相比，具有整机重量轻、调速范围大、机动性和操作性好、挖掘工作的运行轨迹更优，而且在降低运营成本方面也极具优势。

现有的优化设计方法, 如机械产品的广义优化设计, 是面向全系统、全过程和全性能的优化设计。

本文对液压挖掘机的动臂结构的优化设计进行介绍。

二、液压挖掘机动臂结构性能优化分析液压挖掘机的结构是由动臂、斗杆、铲斗、油缸和一组连杆机构构成，在进行工作的时候，要承受到外界的巨大载荷，而且根据不同的工况会产生不同的应力和形变。

因此，其性能的好坏会对挖掘机的作业可靠性和安全性产生巨大的作用。

本文将以动臂为研究对象，它主要的结构是侧板、盖板、动臂油缸、吊耳等几个部分。

在建模的过程中，处于对模型简化的要求，在此省略了圆角、螺纹孔和倒角等结构所产生的影响。

1、动臂强度分析挖掘机在整个作业过程当中，三组油缸的变化会有很多种工况出现，最典型的有三种：最大挖掘半径、最深挖掘位置和最大作用力臂位置。

不同的工况状态下，挖掘机所承受的载荷大小以及受力点和受力程度都是不同的，应力集中的部位、危险界面的所在位置也都不相同。

因此，要具体工况进行具体分析。

在工况三的工作装置的状态是动臂油缸全缩，这时对它施加载荷的时候，各铰点的位置都有销轴连接，难以确定载荷的大小。

此时，可以用销轴传递载荷进行加载，并根据受力物体的内圆柱面作为受力面，方向沿径向。

如图1所示。

由图1可以看出，动臂的最大应力为18.4MPa，发生在与斗杆的连接处，在后续工作的优化过程中要着重考查这一部分的性能变化。

2、动臂优化设计对于挖掘机动臂的优化方案的目的是找到一个最能够节省材料而且强度又能够达到工作要求的方案。

挖掘机结构件焊接工艺及变形研究

挖掘机结构件焊接工艺及变形研究摘要挖掘机的车架及工作装置结构复杂、轮廓尺寸大，它的制造精度和可靠性对整机的性能发挥，使用寿命及可靠性影响很大。

本课题目的是通过研究大型结构件的焊接制造技术的几个主要方面从而找到提高公司结构件制造水平的方法。

结构件的预处理方面，通过对国内外各预处理方法的优缺点的比较，选择适合公司现实的预处理方法；在结构件的焊接外观质量方面，针对现状，搞清症结，提出提高质量的技术方法；在焊接内部质量方面，焊接缺陷对结构疲劳性能的影描述是工程中常遇到的模糊不确定问题之一，探讨用模糊集理论来处理；焊接变形在施工中极易发生，而且危害性大，如何防止和矫正焊接变形总结出一些行之有效的方法和措施，介绍了数值模拟技术在焊接变形预测中的应用；在焊接变位器的使用方面，分析挖掘机结构件的结构特点，结合国内外挖掘机生产厂家的生产实际状况，研究变位器械对接构件的适应性:文章最后探讨了挖掘机拼焊工装的设计方法和基本原则。

关键词：1，挖掘机2，焊接3，结构件Welding Process and Deformation of ExcavatorStructureABSTRACTExcavator frame and device structure is complex, the outline of large size, its manufacturing accuracy and reliability of the performance of the machine to play, life and reliability impact.The purpose of this project is to find several key aspects of welding manufacturing technology of large-scale structure of the corporate structure and manufacturing standards.Pretreatment of the structure, through the comparison of the advantages and disadvantages of various pretreatment methods of the domestic and foreign, for the company's reality pretreatment; appearance in the structure of the welding quality for the status , and sorting out the crux of the problem, proposed to increase the quality techniques; in the welding of the internal quality welding defects described the impact of structural fatigue performance is one of the uncertain fuzzy problems encountered by the project often to explore the fuzzy set theory to deal with; welding deformation occurs easily in the construction and hazards large, how to prevent and correct welding deformation summarize some of the effective methods and measures to introduce the numerical simulation technology in welding deformation prediction; welding positioner's use, analysis of the structural characteristics of the excavator structure production of the actual situation, combined with the excavator manufacturers at home and abroad, to study the adaptability of the deflection device docking component:Finally, discusses the the excavator tailor welded tooling design methods and basic principles.KEY WORDS: 1，Excavator 2，Welding3，Structure目录前言 (1)第1章概述 (2)1.1 挖掘机发展简介 (2)1.1.1 挖掘机介绍 (2)1.1.2 挖掘机构成及分类 (2)1.1.3国内挖掘机发展概况 (2)1.1.4国外挖掘机发展概况 (3)1.2挖掘机结构件焊接目前存在的问题 (4)1.3解决方法及本课题主要内容 (5)第2章焊接前预处理方法 (6)2.1 焊前预处理目的 (6)2.2 预处理分类及比较 (6)2.3 工程机械结构件预处理特点 (8)2.4 预处理表面清洁度的标准 (8)2.5 工程机械采用预处理的现状与趋向 (8)第3章结构件焊接工艺规范 (10)3.1 焊接材料与方法 (10)3.3 焊接前预热 (11)3.4 焊接过程 (12)第4章焊接缺陷与质量检验 (16)4.1结构件常见的焊接缺陷及焊缝质量要求 (16)4.1.2结构件焊缝质量要求 (16)4.2焊缝检验方法 (18)第5章挖掘机焊接变为机械的应用 (20)5.1 焊接变位机的基本概念 (20)5.2 对焊接变位机的选型要求 (20)5.3几种常用焊接变位机 (21)5.4焊接变位机在工程机械中的应用现状和发展趋势 (22)第6章结构件焊接变形分析 (24)6.1焊接变形的主要形式、产生的原因及危害 (24)6.1.1焊接变形的主要形式 (24)6.1.2焊接变形产生原因 (24)6.1.3焊接变形的危害 (24)6.2焊接变形控制措施 (25)6.2.1反变形法 (25)6.2.2背靠背刚性固定法 (26)6.2.3制定合理的焊接方法 (26)6.2.4焊后矫正措施 (27)结论 (29)谢辞 (30)参考文献 (31)外文资料翻译 ................................................... 错误！未定义书签。

机械式矿用挖掘机动臂结构优化设计研究

机械式矿用挖掘机动臂结构优化设计研究摘要：本文通过对机械式矿用挖掘机动臂结构工作装置以及各构件之间运动关系的分析，确定机械式矿用挖掘机动臂结构，根据实际应用情况，对动臂结构进行优化方案的设计，使其可以满足更多挖掘任务。

关键词：机械式;矿用挖掘机;动臂结构;优化设计研究前言机械式矿用挖掘机的应用大大降低了挖掘的难度，同时提高了工程加工的进度，但是针对具有较高难度的挖掘工作，还需要机械式矿用挖掘机具有良好的动臂结构，可以灵活的变换。

基于此，需要从动臂结构的工作装置、行走装置和回转装置对其进行优化设计，降低各结构构件尺寸对整体运行的影响，使动臂结构可以与挖掘任务形成统一的挖掘轨迹，提高挖掘工作的综合质量。

动臂是矿用挖掘机工作装置的主要构件，对其进行优化设计，既可以提高工程挖掘进度，又可以提高工作装置的整体性能，所以使用者要积累更多的挖掘工作经验，明确各组件之间的协调关系，提高设计水平和分析效率。

1.机械式矿用挖掘机动臂结构工作装置的运动学分析1.1运动学对矿用挖掘机理想挖掘轨迹的影响在矿用挖掘机实际工作的过程中，斗齿尖端会在挖掘工作面产生一条自下而上的迹线，这条轨迹会受到动臂结构工作装置运动学的影响，因为在齿尖运行的过程中，会形成固定的挖掘轨迹，而动臂结构为了简化挖掘的难度，会减小挖掘阻力，然而，铲斗的切削角度很难保持不变，挖掘轨迹自然会发生变化。

铲斗在完成一次完整的挖掘行为后，挖掘初始位置会随着铲斗伸出长度的变化而变化，这时，任一时刻的斗杆伸出长度都会改变转角的角度，所以矿用挖掘机动臂结构的优化设计必须结合实际的挖掘工作，对各个运行运动过程进行充分的分析，进而明确挖掘轨迹控制的方法[1]。

1.2工作装置动力学参数的确定工作装置动力学参数的确定内容主要包括：提升机构提升速度的分析、推压机构推压速度的分析、挖掘机挖掘阻力的分析、钢丝绳与天轮切点坐标的分析。

其中，提升机构提升速度的分析主要针对矿用挖掘机铲斗初始位置的变化位置。

挖掘机动臂机加工工艺探讨

参考文献
[1]林添良,叶月影,刘强.挖掘机动臂闭式节能驱动系统参数匹配[J].农业机械学报,2014,45(01):21-26.
[2]林添良,叶月影,王庆丰.液压挖掘机动臂势能电气式回收系统[J].中国公路学报,2013,26(04):184-190.
[3]沈伟,姜继海,王克龙.液压变压器控制挖掘机动臂油缸动态分析[J].农业机械学报,2013,44(04):27-32.
[4]陈欠根,李百儒,宋长春,张大庆.新型液压挖掘机动臂势能回收再利用系统研究[J].广西大学学报(自然科学版),2013,38(02):292-299.
[5]管成,林名润,吴超,张立银,杨晗峰.油液混合动力挖掘机动臂势能回收系统[J].计算机集成制造系统,2012,18(03):583-589.
4结束语
通过综合分析可知，针对动臂机加工适用的各类技术与工艺都体现为差异性。具体使用时，应当能够紧密结合挖掘机所处的现场状况以及其他工况来进行选择，确保其能够服务于挖掘机整体效能的改进。从目前来看，具备信息化特性的数控技术正在更多适用于动臂机加工，其有助于简化加工流程并且提升了挖掘机具备的综合效能。未来在实践中，企业还需更多关注信息化手段的全面使用，在此前提下优化挖掘机的操作流程。
此外在配备工装的具体操作中，应当保障其符合牢固度以及定位精确度等相关指标，保证其具有牢固的装夹以及精准的尺寸定位，以便于顺利实现动臂加工。具体而言，针对箱型支座应当保证其符合特定的精度，视情况调整现有的压紧装置以及螺栓等部件，构成完整性的工装。依照先粗后精的基本原则确定合适的加工流程，确保控制于特定的切削用量并且选择合适的刀具类型。在实现上述改进的前提下，应当能够着手减少成本并且优化加工效率。
3பைடு நூலகம்加工工艺
近年来，信息化手段正在全面融入机加工的整个流程中，其在根本上有助于优化当前现有的工艺流程，对于某些潜在性的加工误差也能着手进行避免。具体在机加工时，应当因地制宜选择特定的加工手段，具体加工工艺方案如下。

挖掘机工作装置结构件焊接设计的合理性分析及改进

挖掘机工作装置结构件焊接设计的合理性分析及改进发布时间：2022-09-02T01:15:51.167Z 来源：《建筑创作》2022年第2期第1月作者：王田辉[导读] 目前，随着国民经济的不断提高，城市化进程的加快王田辉宁波市鄞州创新建筑机械有限公司摘要：目前，随着国民经济的不断提高，城市化进程的加快，工程机械的利用率越来越高，大、中、小型挖掘机的使用频率也在逐渐增加。

因为这类机械钢板的厚度不强，一般在3-30mm之间。

如果在使用中有不当的行为，很容易造成变形。

在此基础上，笔者进行了以下分析，以焊接变形为研究对象，分析了变形的损伤，分析了变形的结果，并给出了具体的防变形控制措施，为技术人员和用户提供参考建议。

关键字：挖掘机；焊接变形；结构件；危害；控制措施挖掘机的工作装置和部件将直接影响挖掘机的使用寿命和应用质量。

一般来说，挖掘机主要由铲斗、上车架、下车架、斗杆、配重、动臂等组成。

串联开链机构的运动较为灵活，结构简单。

是工程机械中必不可少的关键施工设备，尤其在水利建设、城市改造、建筑工程、园林建设等领域。

在结构件的生产过程中，如果处理不当，可能会造成焊接变形。

因此，笔者建议实施精细化管理手段，充分利用防变形措施。

一、挖掘机工作装置焊接结构构件的组成挖掘机焊接结构件主要由上车架+斗杆+下车架+动臂+配重等装置零部件构成，整体呈开放框架结构。

侧板结构整体板（位于上框内）较薄，厚度一般不超过12 mm，基本保持在5-10mm之间。

焊接过程容易变形，修复难度大，严重时可能导致机械报废。

二、挖掘机工作装置焊接变形分析（一）变形类型挖掘机上车架主要由中心支架、左裙架、右裙架、围板组成。

左裙架和右裙架分别用于安装驾驶室（+散热器）和油箱（工具箱+液压油箱）。

裙架一般为非封闭框架结构，以薄板形式呈现。

零件厚度在1 2mm以内。

裙架试样焊接后，容易引起变形，主要包括扭转变形和收缩变形。

变形一般发生在长围板上。

最薄的板材厚度在5mm左右，长度在2500-5500mm之间。