一種船用低速柴油機機架制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于柴油機技術領域，特別涉及一種大型船用低速柴油機機架的模塊化焊接、整體拼接成型的制造方法。
【背景技術】
[0002]作為柴油機的重要組成部分，機架在柴油機中起著支撐氣缸體、與機座組成曲柄箱的重要作用，機架的性能直接影響著柴油機的可靠性。由專利號為ZL02145176.1的文獻公開了一種低速柴油機機架的焊接方法，主要是通過一系列的定位孔、定位鐵管以及復雜的搭子、胎架等裝置來完成機架整體的焊接，但該方法操作繁瑣且制造出的機架的一致性較差。專利號為ZL201010530701.8的文獻公開了一種用于船用柴油機機架機座的自動焊接系統，使用實時跟蹤焊接的自動焊接方法取代傳統的手工半自動焊接模式，該方法在焊接模式上實現了自動化的改進，但是缺乏一定的焊接策略，生產效率和產品的互換性較低。
[0003]目前公知技術存在如下缺陷:⑴焊接過程復雜、效率不高，同批次機架之間一致性不好，不適合批量化生產制造。(2)機架主要模塊之間沒有實現結構的模塊化，缺少互換性和通用性，局部的缺陷容易造成整體的報廢，制造成本高。
【發明內容】
[0004]為解決現有技術中存在的以上問題，本發明提供一種生產效率高、互換性與通用性好的船用低速柴油機機架制造方法，具體步驟如下:
[0005]第一步:把機架分為機架首段模塊、機架中段模塊和機架尾段模塊，其中機架中段模塊包括若干個結構與尺寸相同的機架中段，所述機架中段具有完全的互換性。通過合理的結構分段策略將機架中段模塊分為若干個結構以及尺寸相同并且具有完全互換性的機架中段，使得最終制造出的機架一致性更好，大大減少了產品報廢率，提高了生產效率。同時根據每個柴油機機架尺寸的不同可以增加或者減少機架中段模塊中機架中段的數量，從而更方便大批量生產不同規格的柴油機機架。
[0006]第二步:根據機架的設計尺寸對機架各段的所有零部件板材進行切割下料；其中機架首段包括底部的底板、兩邊的肋板、中部的蝴蝶板、下方的腹板、腹板與蝴蝶板之間的隔板、兩側的側板和頂部的頂板；再對坡口進行加工焊接，最后進行板材歸類收納；
[0007]第三步:采用0)2焊接法，分別對機架首段、機架中段和機架尾段三個模塊進行分步焊接；其中，C(V流量為20?22L/min，焊接電流為300?360A，焊接電壓為30?36V ；
[0008]第四步:將機架首段、機架中段和機架尾段三個模塊進行拼接合攏；在焊接過程中使用激光準直技術對機架各段的同軸度誤差進行檢驗與修訂；
[0009]第五步:最后對連接焊縫進行退火處理，降低連接區域焊接產生的殘余應力；機架整體熱處理完成后進行時效處理和探傷檢驗，使之達到各項設計標準。
[0010]其中，第三步中所述機架首段模塊的焊接步驟如下:
[0011]1)按整體結構給機架布胎，焊接胎架的平面度和垂直度誤差< 0.5mm ;
[0012]2)選出機架首段的全部板材，首先將首段底板固定于胎架上，精確測量底板劃線與檢驗線，確保兩線重合從而使之和胎架可靠地固定在一起；
[0013]3)在首段底板固定完成后開始對機架首段的兩塊隔板進行布焊，焊接前需將隔板與底板之間需焊接部位與焊腳高度標注明確，控制焊接收縮量，焊接高度為7.5mm，收縮量為Imm/lOOOmm，同時保證隔板的垂直度公差< 0.09mm ；
[0014]4)隔板焊接結束后將焊縫打磨光滑，檢驗通過后進行機架首段肋板和腹板的焊接，保證其焊接精度以及位置度公差。焊接肋板時進行左右對稱同時布焊，保證焊接的精度；
[0015]5)肋板、腹板焊接完成及時進行焊渣的清理以及焊縫的打磨，檢驗通過后進行機架首段側板的焊接，保證其焊接精度以及位置度公差。
[0016]6)側板焊接完成及時進行焊渣的清理以及焊縫的打磨，檢驗通過后進行機架首段頂板的焊接，由于機架頂板以后將與柴油機的氣缸體裝配接觸，因此需在焊接頂板時保證其水平度、焊縫的平整度以及結構尺寸的精確度。
[0017]7)頂板焊接完成后及時進行焊渣的清理以及焊縫的打磨，對結構尺寸、焊接性能進行相關的檢驗。
[0018]其中，第三步中所述機架中段模塊采用焊接機器人進行自動焊接，焊接的具體步驟如下:
[0019]1)根據每個機架中段中各個子段的結構尺寸將所需的各類板材歸類并放入焊接線的取料倉，分別為:底板，肋板、蝴蝶板、腹板、隔板、側板和頂板七個料倉；
[0020]2)焊接機器人復位并設定坐標原點；根據機架中段的工藝要求和焊縫位置，對實際焊接軌跡進行編程；采用C02焊接法，設置焊接參數:0)2流量:20?22L/min，焊接電流:300?360A，焊接電壓:30?36V ；
[0021]3) 一個機架中段完成后再通過相同的步驟對其余機架中段進行焊接；
[0022]4)對完成后的所有機架中段的焊縫進行清理與打磨，對焊縫質量進行檢驗，并按要求對機架中段的結構尺寸和位置度公差進行檢驗。
[0023]其中，第三步中所述機架尾段模塊的焊接步驟與機架首段模塊的焊接步驟一致。
[0024]其中，第四步的具體步驟如下:
[0025]1)將每個零部件之間用于焊接合攏的焊接坡口清理干凈，同時架設安裝激光準直儀的激光發射器與光靶接受器，調整激光發射方位，使激光正確地射向光靶；
[0026]2)機架中段模塊中的所有機架中段進行焊接合攏；將機架中段下的各個子段機架吊裝于胎架上，通過事先架設好的激光準直儀檢查位置度誤差，并保證底板劃線和檢驗線重合，使直線度誤差< 0.5mm ;其次，進行點焊定位，初步將中段機架連接在一起；然后對機架中段的位置度誤差進行二次校核與修正；待調整完畢，對所有焊接坡口進行滿焊，最終完成機架中段的合攏；
[0027]3)將已加工完成的機架首段和機架尾段吊裝至對應于機架中段的前后位置，然后使用激光準直校核修正機架的位置度誤差；最近進行整體三個模塊的合攏焊接；先進行點焊初步定位，其次進行二次檢驗修正誤差值，最后完成對整體的焊接合攏。
[0028]與現有技術相比，本發明的優點在于:
[0029](1)本發明中機架采用模塊化處理，通過機架首段、機架中段和機架尾段三個模塊進行大的方面的模塊化歸集，同時相應的模塊又由多個小的部件進行整合，實現批量化生產和標準化生產。
[0030](2)對三大模塊進行焊接時采用0)2焊接法，并嚴格控制焊接參數，保障焊縫質量。并通過激光準直技術對機架各段的同軸度誤差進行檢驗與修訂，從而保證裝配后的安裝精度和減少后期打磨量和工序時間，間接提高工作效率。
[0031](3)機架中段模塊采用相同的若干個部分組成，便于運輸和吊裝以及降低了后續裝配過程的相對位置的標注和調配，由于每個部分具有互換性，減少了產品報廢率，提高了生產效率。同時根據每個柴油機機架尺寸的不同可以增加或者減少機架中段模塊中機架中段的數量，從而更方便大批量生產不同規格的柴油機機架。
[0032](4)機架中段模塊中對于多個部分進行合攏焊接，通過利用激光準直校核修正機架的位置度誤差后進行合攏焊接，并再次進行點焊初步定位，能夠進一步降低各個部分之間的二次誤差。之后進行二次檢驗修正誤差值，最后能夠精確的完成對整體的焊接合攏，減少了生產過程中的報廢率。
【附圖說明】
[0033]圖1為本發明中柴油機機架的結構示意圖；
[0034]圖2為本發明中柴油機機架的俯視圖；
[0035]圖3為本發明中柴油機機架的左視圖；
[0036]圖4為本發明中柴油機機架的分段示意圖。
[0037]11、機架首段模塊，111、底板，112、肋板，113、蝴蝶板，114、腹板，115、隔板，116、側板，117、頂板，21、機架中段A，22、機架中段B，23、機架中段C，24、機架中段D，25、機架中段E，31、機架尾段模塊。
【具體實施方式】
[0038]下面結合附圖和【具體實施方式】，進一步闡明本發明。
[0039]如圖1-4所示，本發明主要包括以下幾個步驟:
[0040]第一步:如圖1、圖2和圖4所示的某型船用柴油機機架，根據其結構形式，可將其分段為:機架首段模塊11 ;機架中段A21、機架中段B22、機架中段C23、機架中段D24和機架中段E25 ;以及機架尾段模塊31。其中，機架中段模塊包括機架中段A21、機架中段B22、機架中段C23、機架中段D24和機架中段E25五部分，并且由于機架中段A21、機架中段B22、機架中段C23、機架中段D24和機架中段E25五部分具有完全相同的結構形式和尺寸參數因而具有完全的互換性。通過合理的結構分段策略將機架中段模塊分為五個部分，并且每個部分的結構以及尺寸相同，使得最終制造出的機架一致性更好，大大減少了產品報廢率，提高了生產效率。同時根據每個柴油機機架尺寸的不同可以增加或者減少機架中段模塊中機架中段的數量，從而更方便大批量生產不同規格的柴油機機架。
[0041]第二步:分別對三個模塊中的板材進行切割下料、焊接坡口加工以及歸類收納。根據機架的設計尺寸和指定的分段策略，對機架各段的所有零部件板材進行切割下料，如圖3所示，其中機架首段模塊11的底板111，肋板112、蝴蝶板113、腹板114、隔板115、側板116和頂板117。并加工焊接坡口，最后進行板材歸類收納，方便后續加工使用。通過對每個模塊分為多個小的部件并將小的部件進行整合，來實現批量化生產和標準化生產。同時，在生產的過程中，如果一個部件有瑕疵更換部件即可而不需要將整個模塊換掉，節約了生產成本，也更有利于提尚生廣的效率。
[0042]第三步:采用0)2焊接法，分別對三個模塊進行分步焊接。其中，C0 2流量為20?22L/min，焊接電流為300?360A，焊接電壓為30?36V。通過對三大模塊進行焊接時采用0)2焊接法，嚴格控制焊接參數采用上述標準，保障焊縫質量。
[0043](1)機架首段11焊接步驟如下:
[0044]A、按整體結構給機架布胎，焊接胎架的平面度和垂直度誤差< 0.5mm。選擇誤差(0.5mm的平面度和垂直度能夠使得在后續焊接過程中，增加胎架的穩定性，從而減少產品報廢率，提尚生廣的效率。
[0045]B、選出機架首段的全部板材，首先將首段底板固定于胎架上，精確測量底板劃線與檢驗線，確保兩線重合從而