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【摘要】工程机械的大型结构件制作装备更新和工艺水平长期以来滞后同行业同期的发展，已不能满足相关领域行业快速发展后对冶金非标设备及备件的需求。因此，在提高设备能力的条件下，规范构件的工艺，重点解决大型构件焊接后应力的消除问题已成为当前工程机械生产制造企业所亟待解决的一个重要问题，本文在分析大量工程机械的大型结构件的生产工艺的基础上，对其生产工艺的细节问题进行说明。
【关键词】工程机械 大型结构件 生产工艺
中图分类号： U674.7+03.2 文献标识码： A 文章編号：
一、大型结构件制作生产所面临的挑战
一是技术变革日新月异。一般来讲，大型结构件产品在投产初期利润最高, 在产品成熟后迅速下降，而客户总是希望得到最先进的产品，并愿为之多付钱，这就需要为客户不断改进工艺设计流程，以提高性能，从而为降低生产成本带来挑战。
二是需求变化无常。在大型结构件产品的销售中，定单的更改和取消多是家常便饭，由于市场预测的不可靠，不得不储备大量的材料库存以克服变动，这往往会导致材料作废。
三是复杂的供应链。大型结构件产品从零件生产、装配到测试是一个多层次，关系复杂的供应链，为减少生产周期，零件生产、装配到测试的过程必须同步，部分加工过程需要外包处理，而且产品的种类和版本繁多，这为实现大型结构件制作生产的精细化管理带来了严峻挑战。
四是大型结构件制造行业的资本密集度高。对于大型结构件制造行业而言，在生产产品时需要建立高标准厂房，而且一些精密高新设施需巨额投资，不同的产品需要不同的专用模具,价值昂贵，设备利用率比材料利用率更重要，进而需要建立合理的产品生产组合,以提高总体设备利用率，最大化有效产出。
二、大型结构件制作生产前的各项准备
1、设备工具场地准备
根据大型结构件制作工艺和特点，必须在设备工具的配置上有针对性，配备专业设备及厂房，有利于构建生产组织和生产规模化。
2、工艺准备
一是有批量或精度要求高且要求互换的产品，应先期策划设计制作胎膜，胎膜精度不低于产品精度；二是设计好工艺流程；三是做好质量策划工作确保产品质量，有利于产品制作指导和监督作用。
3、材料准备
根据生产计划，对已到场的材料进行验收，验收内容为材料的合格证，除锈，校正，清点规格和数量，验收工作完成后方可进行投料生产。材料的准备需要满足如下一般要求：一是所有零部件的材料必须有供应厂的合格证明书，否则必须进行鉴别和化验，合格后方可使用；二是板材的外观质量检验要符合如下标准：⑴产品外观质量检验一般采用目视法，即肉眼观察，必要时采取探伤、酸洗、剥皮等手段。⑵材料表面不允许有肉眼可见的裂纹、夹渣、翻皮等缺陷。⑶板材、型材的外观质量不但要检验其外观有无缺陷，还应达到GB8923《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》B级以上。⑷对已经锈蚀的板材，型材等钢材（主要指非加工面）必须经表面处理后才能流入下道工序，钢材表面处理可用手工除锈、表面喷射、化学酸洗等方法来进行，即喷射至表面接近出白，每单位面积有95%的面积无可见的残留物。
三、大型结构件生产工艺流程
大型结构件生产工艺流程如下：放样下料—切割—拼装—焊接—矫正成型—应力消除—机加工—防锈涂漆。
1、放样下料
（1）按照施工图以1:1的比例在样台上放出实样，以求出形状和尺寸，作为下料弯制或加工制孔的依据。
（2）将图纸转化为数控加工程序，由数控下料机进行下料。
（3）零件的切割线与号料线的允许偏差应符合下列规定：一是手工切割±2.0mm；二是自动、半自动切割±1.5mm；三是精密切割±1.0mm。
（4）在下料划线前，应检查钢材变形程度，如有变形应矫正，方可下料划线。
2、切割
（1） 切割前，应将钢材表面切割区域内的蚀锈、油污等清除干净。切割后，断口上不得有裂纹和大于1.0mm的缺棱，并应清除边缘上的熔瘤和飞溅物等。
（2） 切割后切口与钢材表面不垂直度不大于钢板厚度的10%，且不大于2.0mm。
（3） 机械剪切的零件，其剪切线与号料线的允差不得大于2.0mm，并应清除毛刺。
（4） 机械剪切的型钢，其端部剪切斜度不得大于2.0mm，并应清除毛刺。
（5）已炔自动切口面光洁度等级分为：优级、一级、二级、三级、四级。手工切割分为：一级、二级、三级，它们分别等于自动切割的二级、三级、四级（见表1）。切口的光洁度，自动切割不低于一级，手工切割不低于二级。普通低合金钢应尽量不采用手工切割。
表1气切割精度和质量（按厚度和切割方法而定）mm
3、拼装
（1）预拼装的所有构件要按图施工，确保图纸尺寸和加工余量，其基准应以划线或胎具基准重和，控制构件实物基准，与设计基准要求一致，如需变更基准，应经工艺确定认可。
（2）构件预拼装完成后，依据相关验收标准，经自检，互检后，由专检确认验收。拼接装配的零件，必须经过矫正检验符合规定，凡不符合规范的零件，不应装配。
（3） 拼装前，连接表面积沿焊缝每遍30~500mm范围内的铁锈、毛刺和油污等必须清除干净。
（4）拼装时，定位点焊所用焊接材料的型号，应予正式焊接的材料相同，点焊高度不宜超过设计焊缝高度的2/3，且不大于8mm，焊道长度不应小于25mm，定位焊位置应布置在焊道以内，并应由持合格证的焊工施焊。
4、焊接
（1）焊条（剂）使用前，必须按照质量保证书的规定进行烘焙。低氢型焊条经过烘焙后，应放在保温容器中随用随取。
（2）焊接结束必须清除熔渣、金属飞溅和马脚。焊工应自行检查焊缝质量，并修复缺陷，重要焊件在修补结束后提请质检人员检验。
（3）当焊缝出现裂纹时，焊工不得擅自处理，应申报公司质检及技术人员查清原因，订出修补措施后，方可处理。
（4）普通结构钢厚度大于50mm和低合金结构钢大于或等于36mm，工作地点温度不低于O·c时，应进行预热处理。
（5）严禁在间隙内填入金属材料焊接。焊缝同一部位的返修次数，不宜超过两次。当超过两次时，应按返修工艺进行。
5、矫正成型
构件发生弯曲和扭曲变形的程度超过现行钢结构规范和设计要求时，必须进行矫正。焊接变形矫正方法有：机械矫正、火焰矫正和混合矫正。施工时，可以根据实际情况合理选用。矫正时应遵循以下原则：先总体，后局部；先主要，后次要；先下部，后上部；先主件，后次件。
6、消除焊接应力
焊缝冷却至原始温度后，在整个接头区内焊缝及近缝的拉应力与母材的压应力区数值达到平衡，这时应力状态称为焊接残余应力，称焊接应力。大型构件制作和安装企业往往优先考虑的是控制焊接变形，对焊接应力的控制较为忽视。但由于残余应力对构件承受动力载荷、三向应力状态和低温下使用有非常不利的影响，因此对焊接残余应力的控制也需要特别注意。控制焊接应力的目的是减低其峰值并使其均匀分布，控制措施可以从以下几方面予以加强：尽量减小焊缝尺寸、减小焊接约束度、采取合理焊接顺序、降低焊件刚度，创造自由收缩条件。
结语：目前的工程机械的大型结构件受装备能力和工艺水平的制约，无法跟进相关行业领域发展的需要，这种状况严重制约了机制企业的快速发展。因此，相关工程机械生产企业有必要开展对大型结构件制作和修复工艺研究及产品开发这一课题的研究。
参考文献：
[1]李玉玲．大型结构件制造工艺流程分析[J]．管理科学，2011（13）．
[2]刘锦林．大型设备制造企业产品作业生产流程探讨[J]．决策借鉴，2010（09）．
[3]张飞龙. 大型结构件制造工艺改进方法探究[J].经营管理者，2010（13）.
【关键词】工程机械 大型结构件 生产工艺
中图分类号： U674.7+03.2 文献标识码： A 文章編号：
一、大型结构件制作生产所面临的挑战
一是技术变革日新月异。一般来讲，大型结构件产品在投产初期利润最高, 在产品成熟后迅速下降，而客户总是希望得到最先进的产品，并愿为之多付钱，这就需要为客户不断改进工艺设计流程，以提高性能，从而为降低生产成本带来挑战。
二是需求变化无常。在大型结构件产品的销售中，定单的更改和取消多是家常便饭，由于市场预测的不可靠，不得不储备大量的材料库存以克服变动，这往往会导致材料作废。
三是复杂的供应链。大型结构件产品从零件生产、装配到测试是一个多层次，关系复杂的供应链，为减少生产周期，零件生产、装配到测试的过程必须同步，部分加工过程需要外包处理，而且产品的种类和版本繁多，这为实现大型结构件制作生产的精细化管理带来了严峻挑战。
四是大型结构件制造行业的资本密集度高。对于大型结构件制造行业而言，在生产产品时需要建立高标准厂房，而且一些精密高新设施需巨额投资，不同的产品需要不同的专用模具,价值昂贵，设备利用率比材料利用率更重要，进而需要建立合理的产品生产组合,以提高总体设备利用率，最大化有效产出。
二、大型结构件制作生产前的各项准备
1、设备工具场地准备
根据大型结构件制作工艺和特点，必须在设备工具的配置上有针对性，配备专业设备及厂房，有利于构建生产组织和生产规模化。
2、工艺准备
一是有批量或精度要求高且要求互换的产品，应先期策划设计制作胎膜，胎膜精度不低于产品精度；二是设计好工艺流程；三是做好质量策划工作确保产品质量，有利于产品制作指导和监督作用。
3、材料准备
根据生产计划，对已到场的材料进行验收，验收内容为材料的合格证，除锈，校正，清点规格和数量，验收工作完成后方可进行投料生产。材料的准备需要满足如下一般要求：一是所有零部件的材料必须有供应厂的合格证明书，否则必须进行鉴别和化验，合格后方可使用；二是板材的外观质量检验要符合如下标准：⑴产品外观质量检验一般采用目视法，即肉眼观察，必要时采取探伤、酸洗、剥皮等手段。⑵材料表面不允许有肉眼可见的裂纹、夹渣、翻皮等缺陷。⑶板材、型材的外观质量不但要检验其外观有无缺陷，还应达到GB8923《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》B级以上。⑷对已经锈蚀的板材，型材等钢材（主要指非加工面）必须经表面处理后才能流入下道工序，钢材表面处理可用手工除锈、表面喷射、化学酸洗等方法来进行，即喷射至表面接近出白，每单位面积有95%的面积无可见的残留物。
三、大型结构件生产工艺流程
大型结构件生产工艺流程如下：放样下料—切割—拼装—焊接—矫正成型—应力消除—机加工—防锈涂漆。
1、放样下料
（1）按照施工图以1:1的比例在样台上放出实样，以求出形状和尺寸，作为下料弯制或加工制孔的依据。
（2）将图纸转化为数控加工程序，由数控下料机进行下料。
（3）零件的切割线与号料线的允许偏差应符合下列规定：一是手工切割±2.0mm；二是自动、半自动切割±1.5mm；三是精密切割±1.0mm。
（4）在下料划线前，应检查钢材变形程度，如有变形应矫正，方可下料划线。
2、切割
（1） 切割前，应将钢材表面切割区域内的蚀锈、油污等清除干净。切割后，断口上不得有裂纹和大于1.0mm的缺棱，并应清除边缘上的熔瘤和飞溅物等。
（2） 切割后切口与钢材表面不垂直度不大于钢板厚度的10%，且不大于2.0mm。
（3） 机械剪切的零件，其剪切线与号料线的允差不得大于2.0mm，并应清除毛刺。
（4） 机械剪切的型钢，其端部剪切斜度不得大于2.0mm，并应清除毛刺。
（5）已炔自动切口面光洁度等级分为：优级、一级、二级、三级、四级。手工切割分为：一级、二级、三级，它们分别等于自动切割的二级、三级、四级（见表1）。切口的光洁度，自动切割不低于一级，手工切割不低于二级。普通低合金钢应尽量不采用手工切割。
表1气切割精度和质量（按厚度和切割方法而定）mm
3、拼装
（1）预拼装的所有构件要按图施工，确保图纸尺寸和加工余量，其基准应以划线或胎具基准重和，控制构件实物基准，与设计基准要求一致，如需变更基准，应经工艺确定认可。
（2）构件预拼装完成后，依据相关验收标准，经自检，互检后，由专检确认验收。拼接装配的零件，必须经过矫正检验符合规定，凡不符合规范的零件，不应装配。
（3） 拼装前，连接表面积沿焊缝每遍30~500mm范围内的铁锈、毛刺和油污等必须清除干净。
（4）拼装时，定位点焊所用焊接材料的型号，应予正式焊接的材料相同，点焊高度不宜超过设计焊缝高度的2/3，且不大于8mm，焊道长度不应小于25mm，定位焊位置应布置在焊道以内，并应由持合格证的焊工施焊。
4、焊接
（1）焊条（剂）使用前，必须按照质量保证书的规定进行烘焙。低氢型焊条经过烘焙后，应放在保温容器中随用随取。
（2）焊接结束必须清除熔渣、金属飞溅和马脚。焊工应自行检查焊缝质量，并修复缺陷，重要焊件在修补结束后提请质检人员检验。
（3）当焊缝出现裂纹时，焊工不得擅自处理，应申报公司质检及技术人员查清原因，订出修补措施后，方可处理。
（4）普通结构钢厚度大于50mm和低合金结构钢大于或等于36mm，工作地点温度不低于O·c时，应进行预热处理。
（5）严禁在间隙内填入金属材料焊接。焊缝同一部位的返修次数，不宜超过两次。当超过两次时，应按返修工艺进行。
5、矫正成型
构件发生弯曲和扭曲变形的程度超过现行钢结构规范和设计要求时，必须进行矫正。焊接变形矫正方法有：机械矫正、火焰矫正和混合矫正。施工时，可以根据实际情况合理选用。矫正时应遵循以下原则：先总体，后局部；先主要，后次要；先下部，后上部；先主件，后次件。
6、消除焊接应力
焊缝冷却至原始温度后，在整个接头区内焊缝及近缝的拉应力与母材的压应力区数值达到平衡，这时应力状态称为焊接残余应力，称焊接应力。大型构件制作和安装企业往往优先考虑的是控制焊接变形，对焊接应力的控制较为忽视。但由于残余应力对构件承受动力载荷、三向应力状态和低温下使用有非常不利的影响，因此对焊接残余应力的控制也需要特别注意。控制焊接应力的目的是减低其峰值并使其均匀分布，控制措施可以从以下几方面予以加强：尽量减小焊缝尺寸、减小焊接约束度、采取合理焊接顺序、降低焊件刚度，创造自由收缩条件。
结语：目前的工程机械的大型结构件受装备能力和工艺水平的制约，无法跟进相关行业领域发展的需要，这种状况严重制约了机制企业的快速发展。因此，相关工程机械生产企业有必要开展对大型结构件制作和修复工艺研究及产品开发这一课题的研究。
参考文献：
[1]李玉玲．大型结构件制造工艺流程分析[J]．管理科学，2011（13）．
[2]刘锦林．大型设备制造企业产品作业生产流程探讨[J]．决策借鉴，2010（09）．
[3]张飞龙. 大型结构件制造工艺改进方法探究[J].经营管理者，2010（13）.