中国国际金属成形展览会 MetalForm China

焊接结构应用使锻压机床走向复杂化

中国机床工具行业，主要由金属切削机床业(简称机床)、金属成形机床业(即锻压机械设备)、铸造机械业、木工机床业、量具、量仪与刃具业、磨料磨具业、机床附件及机床电器业、数控与数显业、机床功能部件业等9个制造业组成。2000年全行业企业总数为796家，其中，金属切削机床业生产企业230家，年生产能力18万台，型号2500种；金属成形机床业生产企业80个，年生产能力5万台，型号560种；铸造机械业生产企业30家，年生产能力1万台，型号300种；木工机床业生产企业30个，年生产能力2.5万台，型号250种。其机床、锻压机械和铸造机械三个小行业是机床工具行业焊接应用的主要领域，近十几年焊接行业的应用尤以锻压行业发展最快，机床行业次之。
　　随着焊接技术在工业应用中的飞速发展，在机床制造方面也越来越多地采用了焊接结构,以焊代铸、以焊代锻、以焊代切削已成为我国机床制造业总的发展趋势。焊接工艺已成了机床制造业的重要基础工艺，并从单一的加工工艺发展成了包括原材料预处理、切割落料、成形焊接、焊后检验和焊后处理等新兴的综合性工程技术。机床制造已离不开焊接。
　　1.行业焊接新技术、新工艺、新材料的研制开发及应用
　　机床行业的焊接应用是随着国外引进产品技术发展起来的。同时，国内焊接技术的发展也促进了机床行业焊接的应用。目前，在机床行业中应用的主要焊接新技术和科研成果有以下几个方面:
　　1.1钢板预处理技术应用
　　机床行业的钢板预处理生产线，是1993年由济南第二机床厂开始使用的，它是在造船行业、重机行业、矿山行业使用的基础上开始的。该预处理生产线是由该厂和青岛第三铸造机械厂联合开发制造，其主要工艺流程为：钢板校平、预热、抛丸除锈、自动喷漆、烘干，全长60m。主要技术参数为：钢板校平厚度8～40mm，校平宽度3m；预处理钢板厚度8～160mm，有效宽度3m；处理结构件最大规格为1500(宽)×800(高)；预处理速度为0～4m/min；年处理能力为4万吨／年；采用了PC自动控制和手动控制两种方式。该钢板预处理生产线,解决了原材料的锈蚀、氧化皮等不良因素，提高了数控切割落料质量和机床产品的外观质量。
　　1.2数控切割技术应用
　　1982年由济南第二机床厂开始将国产数控切割机应用于钢板零件的切割落料之中，1988年开始应用了计算机自动编程套料技术，使钢板利用率由70%提高到74%；1992年济南第一机床厂引进了美国等离子数控切割机和激光数控切割机，开始了机床行业数控等离子和激光切割的应用，使厚度为0.5～8mm的薄钢板切割精度达到了0.5～1mm。“七五”期间，济南第二机床厂开发研究了厚钢板数控精密切割技术，使厚钢板数控精密切割厚度达到了275mm，该项目获得了机械部机床行业“七五”工艺成果一等奖。1993年，济南第二机床厂通过引进数控水下氧气等离子切割机，使机床行业数控等离子碳钢切割厚度由8mm提高到了25mm，减少了中厚板的切割变形，提高了中厚钢板零件的切割精度和切割质量。
　　1.3气体保护焊等高效率焊接技术的应用
　　随着国外引进技术，1981年由济南第二机床厂首先应用了φ1.6mm实芯CO2气体保护焊技术替代美国VERSON全钢机械压力机公司的φ2.4mm药芯富氩气体保护焊工艺，对压力机大型焊接件焊接工艺进行了攻关，并取得成功。该项目获得了机械部科技进步成果三等奖。1986年齐齐哈尔第二机床厂应用了φ1.2mm实芯富氩气体保护焊技术，解决了压力机大型焊接件的焊接问题，并用丝极氩弧铜堆焊技术，对活塞、气缸等工件表面铜层堆焊，替代我国传统的铜套获得成功。1992年济南第一机床厂在机床的薄板罩壳结构件上首次应用了φ0.8mm实芯CO2气体保护焊。“七五”期间，济南第二机床厂还将CO2气体保护焊应用到了压力机拉紧螺栓的加长焊接上，该项目获机械部机床行业“七五”工艺成果二等奖。目前，气体保护焊等高效率焊接技术，己广泛应用于机床床身、齿轮、偏心体、摇杆轴、缸体、焊后不加工的管路法兰和罩壳等零件，己成为机床行业焊接的主要工艺之一。
　　另外，近几年药芯气体保护焊和窄间隙埋弧焊等高效率新工艺也开始了研究应用.
　　1.4振动时效技术应用
　　振动时效新工艺是60年代发展起来的新型工艺技术，该工艺具有适用性强，节约能源，减少环境污染，缩短生产周期，提高生产效率等优点。济南第二机床厂，1981年开始将此工艺推广应用到引进产品的焊接件上，取得了较好效果。黄石锻压机床厂在“七五”期间对振动时效工艺进行了深入的研究与应用,并获得了机械部机床行业“七五”工艺成果二等奖。目前，该工艺在机床行业得到了普遍应用。
　　1.5焊接自动化、机械化技术的应用
　　焊接自动化除CO2半自动焊以外，主要体现在埋弧自动焊的应用上，主要应用于钢板的拼焊和压力容器的筒体焊接上。济南第二机床厂，1993年通过引进美国的焊缝自动跟踪系统和焊接电源，改造了1988年购置的国产十字操作架自动埋弧焊设备，实现了18mm以下压力容器筒体、封头不开坡口对接双面自动跟踪埋弧焊，取得了园满成功。焊接机械化，主要是焊接变位机的应用，1981年济南第二机床厂，在引进产品的焊接齿轮上开始了变位机的应用研究，但没有得到推广，仅将该变位机改造做了齿轮辐板的自动切割设备。1988年以后，焊接变位机相应在上海锻压机床厂、营口锻压机床厂、黄石锻压机床厂得到了应用，提高了焊接机械化程度。另外，1998年济南二机床集团有限公司在与日本小松的合作中成功的将变位机应用于40GrMo高合金齿轮的焊接中。
　　1.6丙烷高效节能环保切割气体的应用
　　丙烷等液化切割气体是国家“八五”、“九五”推广的高效节能环保型气体。1993年济南二机床集团有限公司开始对丙烷液化气体的工业应用进行了研究，经过大量的对比试验，1998年用C3系列液化燃气全面替代了乙炔气体，大大降低了生产成本，提高了生产安全性和切割质量，配以新型燃气割嘴，提高了生产效率。
　　2.本行业产品结构的调整特点、新产品的开发及发展方向
　　机床产品是制造一切机器的机器，它们的工作精度一般高于被加工机械零件精度。由于机床产品的特殊性决定了机床结构的特殊性。几十年来，铸造结构一直占据着机床结构的主导地位。
　　八十年代后，随着机床产品引进技术的不断增加，机床产品结构也越来越多地采用了焊接结构，以焊代铸，以焊代锻，以焊代切割已成为机床制造业总的发展趋势。
　　3.金属切削机床产品结构的调整特点和新产品的开发及发展方向
　　金属切削机床产品是制造一切机床的机床。为此，机床本身的精度要求高。在过去，由于铸造结构的特殊性，一直没有被其它结构所替代。近几年，随着对焊接结构的研究及焊接工艺水平的发展，焊接结构越来越多的应用到了金属切削机床产品上，特别是数控机床产品上。如：济南二机床集团有限公司与国外合作生产的SL242数控龙门铣镗床产品，设备总尺寸27.8×12×9.59(m),机床总重量：250T。其：横梁、立柱部件均采用了焊接结构。武汉重型机床厂生产的CKX53150数控单柱移动立式铣车床，其立柱尺寸：3.21×3.59×9.66(m),重量：83.5吨，也采用了焊接结构。
　　目前，金切机床产品应用焊接结构的主要部件有：床身、横粱、立柱等。它们是整台机床的基础和支架，其它零部件要以它们为安装固定基础或在它们的导轨上运动。为此，对结构的刚度要求高，热变形对加工精度的影响要小，稳定性要好。同时，具有良好的减振性。近几年，通过对焊接结构部件的改进，均满足了金切机床产品性能的要求。同时，也使焊接结构在机床产品中有了较大范围的应用。目前，应用焊接结构的金切机床产品主要有：大型数控龙门加工中心、数控落地镗铣床、数控立式铣车床、拉床、组合机床、滚齿机床等六大系列金属切削机床。
　　4.金属成形机床产品结构的调整特点和新产品的开发及发展方向
　　金属成形机床产品主要是锻压机械产品。该产品一直是机床行业焊接结构应用的主要产品。从八十年代开始，该产品的底座、横梁、滑块、立柱、工作台等大型零部件开始应用了焊接结构。目前，锻压机械产品的齿轮、摇杆轴、高压缸体等关键零部件也开始应用了焊接结构件。如济南二机床集团有限公司所生产的8大系列数百种压力机产品中，J39系列、J47系列及多连杆压力机的所有主要结构件和关键零部件均采用焊接结构，其它系列产品的焊接结构比例也达到44.3%。其中闭式四点双动J47-1250/2000型拉伸压力机焊接结构比例高达67.1%。
　　同时，焊接结构的应用也使锻压机床产品向大型化、复杂化发展成为了可能。如济南二机床集团有限公司开发的汽车大梁压力机--JD36-3000型双点双动机械压力机，其产品总净重900多吨，焊接机身为11×16×9.7(米)，仅底座毛坯重量为145吨。

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