一种塔式起重机K型架的旋转拼焊工装及工艺设计

一种塔式起重机 K型架的旋转拼焊工装
及工艺设计
摘要：塔式起重机的K型架具有批量大、精度要求高、生产周期短等特点，是保证塔式起重机质量和稳定性的关键部件。

然而，基础节和标准节中的K型架生产加工工艺难以保证其精度满足设计要求。

本文针对K型架的加工工艺过程提出了更加优化的旋转拼焊工装工艺方案，采用不同孔位的不同定位销和定位套，为K型架的拼配提供多个基准，从而实现单一工装的两种及以上的K型架复合定位，相比传统加工方式，即能保证尺寸精度，又能提高K型架部件的加工效率。

关键词：塔式起重机；K型架；旋转拼焊工装；工艺
Rotary Tailor Welded Tooling and Technological Design for K-Frame
of Tower Crane
Shuangming Liu, Shaoxiu Yang, Xiao Zhang
(Shaanxi Construction Machinery Co., Ltd., Xi'an 710000)
Abstract: The K-frame of the tower crane has the characteristics of large quantity, high precision requirements, and short production cycle. It is a key component to ensure the quality and stability of the tower crane. However, the production and processing technology of the K-frame in the basic section and the standard section is difficult to ensure that its accuracy meets the design requirements. This paper proposes a more optimized rotary tailor welded tooling process plan
for the technology process of the K-frame. Different positioning pins and positioning sleeves with different hole positions are used to provide multiple benchmarks for the assembly of K-frames, so that a single tool can achieve positioning of two or more K-frames. Compared
with the traditional processing method, it can not only ensure the dimensional accuracy, but also improve the processing efficiency of
the K-frame components.
Keywords: tower crane; K-frame; rotary tailor welded tooling; technology
0引言
塔式起重机基础节、标准节是塔式起重机的重要组成部分，然而影响基础节、标准节质量及刚度稳定性的关键就在于K型架的质量；在K型架的加工制作过程中，孔位要求及孔径大小要求比较严格，如果加工不到位或者超差，将会导致塔
机在工作中产生滑动摩擦，转动摩擦，导致塔机异响，影响施工。

我们公司生产
的各种不同起重吨位、不同臂长、不同连接方式的塔式起重机，其中K型架的生
产过程是最为关键的，需进一步优化。

1、K型架设计要求
本文针对最大起重量为25吨位的STC600A塔式起重机进行设计所需的一种K
型架设计要求大致如图1所示。

件1为横杆,由材质为Q355B冷方管回106×8加工为长度尺寸为1941;件2
为节点板,也可叫连接板,由材质为Q355B厚度为t12的钢板,加工成尺寸为
260×460的方板;件3为斜杆, 由材质为Q355B冷方管回106×8加工为长度尺寸
为1655;件4为贴板, 由材质为Q355B厚度为t8的钢板,加工成尺寸为80×100
的方板;K型架上有精度要求为四个孔,横杆上的孔位要求为
1811±0.15;横杆与斜杆上的孔位要求为1470±0.15;斜杆与斜杆上
的孔位要求为1811±0.15。

另一种K型架与之类似，只是尺寸要求不同。

但加工要求和加工工艺过程与
图1要求一致，需要满足设计要求。

图1K型架设计图纸
工件加工过程状况：本零件是塔式起重机重要组成构件，是承载整个起重机
塔身的重要受力杆件；在加工过程重，孔位要求和孔的尺寸精度尤为重要。

要求
K型架连接完成后，合方的基础节要求2283±0.5见方，并且要求每一节基础节
或标准节之间错台≤±2mm。

并且保证安装到位后，各标准节和基础节之间连接
好后，处于工作状态时，上塔身旋转过程中不允许有异响发出，在保证质量的前
提下，也要考虑塔式起重机操作司机的心理。

有异响证明塔机连接部位间隙过大，长时间工作状态下，容易发生连接件旋转扭曲磨损，最终导致断裂等严重的安全
事故。

所以一定要将该关键部件K型架的加工精度达到设计要求。

根据本零部件的使用特点和加工过程中的要求，此类零件孔位、孔的加工精
度要求高，同时考虑我公司节约成本，提高工作效率，特制定如下加工工艺方案：
旧加工工艺方案：4种零件拼配在一起→焊接→矫正→上万能数控加工中心
装夹一次加工成型，该工艺方法精度可保证，但唯一缺点就是加工效率较低，不
能满足大批量快节奏生产需求，占用高精尖设备的同时，浪费空间。

改进方案：横杆、斜杆拼配→单杆数控钻床加工孔→使用旋转拼焊工装一次
成型。

改进后的方案详细加工过程要求如下：图2、图3为旋转拼焊工装装夹示意图。

图2中，件1为旋转拼焊工装底架，件2为翻转架，件3为支座，件4为压紧装置，件5为插销，件6为定位销，件7为定位销2，件8为螺钉，连接件3支座和件1底架；件9螺母连接，连接在件6定位销上，起拧紧紧固作用。

图3中，为两种K型架在旋转拼焊工装上的装夹图，绿色为图1图纸尺寸设计要求的K型架，紫色为另一种尺寸的K型架。

以图3装夹示意图来表述改进后的K型架加工工艺过程：首先件横杆和贴板划线拼焊在一起，保证贴板宽度方向居中且与方管贴实；保证尺寸65及122，焊接完成后矫直，直线度偏差≤1mm。

同样，将斜杆和贴板划线拼焊在一起，保证贴板宽度方向居中且与方管贴实，焊接完成后矫直，直线度偏差≤1mm。

然后将横杆焊接件和斜杆焊接件上数控钻床钻孔，钻、扩、铰孔，保证横杆焊接件孔距尺寸1811±0.15，去毛刺；然后再将加工好的横杆焊接件和斜杆焊接件以及节点板按照顺序装入旋转焊接工装，先件一块节点板放在旋转工装底部卡位处，然后再将横杆焊接件和斜杆焊接件用图2中销轴连接，再用图2中件9螺母紧固，最后放上第二块节点板，用图二中件4压紧装置压紧后，确定没有遗漏零件，以及斜杆焊接件和节点板位置满足图纸要求后进行施焊。

采用数字逆变焊机YM-500FR1，ER50-6、φ1.2焊丝、焊接电流240A-280A，电压26～28V，气体流量15-20L/min进行施焊，焊后去飞溅。

焊接翻转过程中，根据焊枪位置角度以及工人操作方便程度，可将件5插销调整至合适孔位进行定位，卡死，防止翻转架带动工件一起转动，导致安全事故发生。

等待所有焊接工序完成后，待工件冷却后，再从工装上取下，减少焊接收缩引起的变形。

取下零件后检查孔位及孔径偏差，拼焊后孔位尺寸。

最后再进入涂装车间进行最后一步涂油漆工序。

图2零部件装夹示意图
图3零部件装夹示意图
结语：本旋转焊接工装与工艺方法设计，较以前的工艺方法既保证了K型架
的设计要求，又提高了整体加工效率，同时，实现单一工装的两种及以上的K型
架复合定位,满足多种尺寸要求的K型架拼焊，根据不同的设计尺寸，加装相应
的孔位尺寸和压紧装置，来保证实际生产需要。

该工装在实际生产中也得到了工
人的一致好评，后期将会考虑将电器液压等部件设计加入旋转焊接工装动力系统，将进一步提升自动化程度，降低工人劳动强度，提高工作效率。

参考文献：
1、机械加工工艺手册，第2卷，加工技术卷，王先逵主编-2版，北京：机
械工业出版社，2006.12
2、焊接工装设计[M]. 航空工业出版社 , 陈焕明, 2006
3、实用旋转焊接工装[J]. 林莉珍. 金属加工(热加工). 2013.06
4、形状和位置公差. GB1182-1184-80GB1958-80 . 1981。