装载机是一种广泛应用的工程机械,在国民经济发展中占有重要地位。目前,装载机市场竞争激烈,产品竞争趋向国际化。国内装载机应用广泛,但国内装载机的质量、可靠性等方面与国外存在较大差距,其中焊接生产组织管理、焊接工件的生产效率和质量控制是制约装载机的主要因素。根据企业长期规划和现实发展需要,选择了直接影响焊接加工的质量和效率的大型焊接件生产关键问题进行了重点研究:装载机大型焊接件焊接工艺分析、车间设备布局及物流分析;大型焊接件焊接残余变形预测及控制;大型焊接件焊接夹具装夹系统设计等相关技术。主要研究包括如下内容:建立了焊接车间设备布局优化模型和焊接生产线的生产模型。(1)通过对车间生产对象的工艺、各个工序的加工时间、设备布局和物流搬运设备的实际情况分析入手,建立基于约束的车间设备的计算模型,并根据工艺情况重新划分工艺,确定设备数量,对车间进行初步规划,确立单元生产形式进行组织生产。(2)建立焊装生产线的生产模型,并以节拍平衡及物流搬运量最小等优化原则进行设备布局设计,对焊装生产线进行计算机仿真,通过对前后搬运物流量进行对比,验证其合理性。建立了大型焊接件的焊接热应力及变形的分析模型,对大型焊接件的焊接变形和热应力进行分析。(1)对大型焊接件的材料焊接性能进行了分析,通过有限元法对焊接温度引起的热变形、应力场进行分析和模拟仿真。(2)建立大型焊接件整体焊接变形的仿真模型,通过ABAQUS软件进行分析,找出大型焊接件焊接变形的预测规律,预测的数据与实际变形数据相吻合;通过预测规律提出控制焊接变形的各种措施;分析大型焊接件受力载荷、失效形式,提出焊接件结构上的改进措施。提出了适合大型焊接件焊接夹具装夹系统的搭架式设计概念。(1)建立了焊接夹具设计过程功能模型;(2)通过对各种先进夹具设计方法分析,根据成组技术思想的可调、可换等概念及柔性焊接夹具的具体思路,提出搭架式焊接夹具的设计设计思想及设计框架;(3)根据焊接件焊接热变形、热应力的变化规律,合理布局焊接夹具的装夹系统,减少工件的焊接变形,提高装夹效率。