一种轻量化作业车车臂及成形方法技术

本发明专利技术公开了一种轻量化作业车车臂及成形方法，所述作业车车臂，由原材料板材通过弯折而成，所述原材料板材弯折后只有一条连接缝，所述连接缝处设置焊缝，所述作业车车臂与长度方向垂直的截面形状为五边形，所述五边形呈轴对称结构，其成形方法包括以下步骤：原材料板材的下料、确定两次弯折线位置、进行第一次左弯折线和第一次右弯折线的操作、进行第二次左弯折线和第二次右弯折线的操作，所述原材料板材的弯折后的两自由端之间形成两倍的预留脱模开口、预留脱模开口对齐压合形成连接缝、连接缝处进行焊缝的焊接操作，减少了焊缝数量，大幅提高了结构强度，安全可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种轻量化作业车车臂及成形方法
本专利技术属于工程机械
，尤其涉及一种轻量化作业车车臂及成形方法。
技术介绍
作业车车臂又称作业臂，是作业车辆完成吊运或托举功能的最重要构件，广泛应用在抢险救援、设施安装养护等领域，相关领域的使用环境通常较为恶劣，对作业臂的性能要求较高。近些年随着城市化、工业化的不断发展，对可以进行特种作业的作业臂需求量很大。作业臂由钢板制成，单节臂体可达数米，其成形质量的好坏直接影响了车臂的使用性能和强度刚度等技术指标。目前，作业臂主要由普通强度的结构钢制造，壁厚达到4mm以上，自重较大，通常为单件小批量生产。由于现有城市道路交通法规要求工程作业车辆的自重低于4500kg才能在市区内通行，所以部分轻量化作业臂使用高强度钢等高强度材料制造臂体，使壁厚减小至2到4mm，达到减重的目的。其成形工艺依次是：剪料，利用通用折弯机对板料进行自由折弯，将折弯后的板料进行拼装和焊接，焊接方法通常为熔焊，最后成形为作业臂箱体。该作业臂成形工艺存在着以下问题：(1)折弯后的板料进行拼装焊接，至少需要两次焊接产生两条焊缝才能完成箱体的成形，部分作业臂箱体的需要4条或以上焊缝才能成形，生产效率低下，焊接成本高，每道焊缝长度较长，焊接难度大，不利于作业臂的轻量化。(2)轻量化作业臂箱体为薄板形构件，对每节臂体表面的平面度、垂直度和直线度要求较高，多条焊缝产生的焊接应力降低了臂体的强度和刚度并容易导致焊接变形。(3)高强钢为淬火后的钢板，其强度较高，焊缝需满足低强匹配原则，焊缝处易产生焊接缺陷，作业臂上端盖板处的焊缝通常承担拉应力，作业臂在上端焊缝处极易产生结构破坏，影响作业臂的使用安全性。因此，开发出一种可以减少作业臂箱体焊接次数及焊缝数量，提高生产效率，降低成本，增强作业臂结构强度的轻量化作业车车臂结构及成形方法具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种轻量化作业车车臂及成形方法，解决上述现有技术中生产工艺复杂，焊缝过多、受力强度差的技术问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种轻量化作业车车臂，所述作业车车臂，由原材料板材通过弯折而成，所述原材料板材弯折后只有一条连接缝，所述连接缝处设置焊缝，所述作业车车臂与长度方向垂直的截面形状为五边形，所述五边形呈轴对称结构。一种轻量化作业车车臂的成形方法，包括以下步骤：S1、根据设计尺寸进行原材料板材的下料；S2、根据设计尺寸确定两次弯折线位置；S3、根据划线位置进行第一次左弯折线和第一次右弯折线的操作；S4、根据划线位置进行第二次左弯折线和第二次右弯折线的操作，所述原材料板材的弯折后的两自由端之间形成两倍的预留脱模开口；S5、将两倍的预留脱模开口对齐压合形成连接缝；S6、在连接缝处进行焊缝的焊接操作。本专利技术的一种轻量化作业车车臂的成形方法，所述步骤s4中弯折过程采用上模和下模的配合作用，所述下模为凹模。本专利技术的一种轻量化作业车车臂的成形方法，所述步骤s6中焊缝焊接过程先进行点焊再进行满焊。本专利技术的一种轻量化作业车车臂的成形方法，所述步骤s4中预留脱模开口L的弯折角度λ的关系由如下公式确定：其中，作业车车臂截面的五边形的:高度为H，宽度为W。本专利技术的一种轻量化作业车车臂的成形方法，所述步骤S5中采用压力机进行压合整形。本专利技术产生的有益效果是：1、每节作业臂仅由一块板料成形，且成形后仅有一条焊缝，与通常由多块板料拼焊成形的作业臂相比，该成形方法提高了生产效率，减少了焊缝数量，降低了生产成本及焊缝产生缺陷的风险，并且确定了预留开口和折弯角度的关系，便于进行折弯；2、取消了通常设置于作业臂正上方盖板处的焊缝，在作业臂使用时，该焊缝承担拉应力，对焊缝的力学性能要求较高，改进后的焊缝仅有一条，位于作业臂的正下方盖板，承受压应力。在焊接超高强钢时，焊缝需要满足低强匹配原则，使焊接接头保持一定的韧性，避免裂纹的产生。由于塑性材料在承担压缩时只发生压缩变形而不断裂，所以位于臂体下方的焊接接头在承担压应力时产生破坏的风险远低于位于臂体上方承担拉应力的焊接接头，所以该焊接结构的作业臂失效风险小，安全性较高；3、由于作业臂截面种类较多，该成形方法利用作业臂现有的通用成形设备即可成形，故本专利技术所用的成形方法具有较好的通用性，通用性在于：利用自由折弯机及通用的自由折弯折弯模具，设计合理的折弯顺序，配合熔焊进行作业臂成形，可以有效的节省设备费用，提高生产效率。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术实施例的截面示意图；图2是本专利技术实施例的原材料板材示意图；图3是本专利技术实施例的第一次弯折示意图；图4是本专利技术实施例的第二次弯折示意图；图5是本专利技术实施例的预留开口大小在0＜L≤W区间时的示意图；图6是本专利技术实施例的预留开口大小在W＜L≤H+W区间时的示意图；图7是本专利技术实施例的焊缝位置示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1-7所示，由于作业臂通常由截面形状相同的多节臂体组成，现针对作业臂某节的五边形截面的作业车车臂100进行成形。部件尺寸包括作业臂宽度W、高度H、厚度t、圆角半径R1和R2，折弯角α和β，其中折弯角β为107°，α为90°。(S1)定尺下料，根据每节臂的尺寸及满足加工余量的前提下确定下料尺寸，在三维软件中进行三维建模，测量每节臂体的展开尺寸，再依据板坯大小合理分配切料位置，提高材料利用率，形成原材料板材1；(S2)依据作业臂截面形状和保证折弯上模的顺利脱出来设计折弯顺序，首先进行原材料板材1的第一次左弯折线A和第一次右弯折线a的折弯，折弯角度β为107°的β角，折弯后如图3所示。然后进行第二次左弯折线B和第二次右弯折线b的折弯，通过折弯上模2向下运动，接触原材料板材1后推动原材料板材1同时向下，原材料板材1向下运动过程中两端受到下模3的反向作用，整个过程如图4所示，折弯后上模1从预留脱模开口L处脱出，板料已初步成型，如图4所示。预留脱模开口L的大小与折弯上模2有关，如图4所示的上模2为平直型的上模，可根据需要换装其它种类上模。在进行第二次左弯折线B和第二次右弯折线b的操作时，折弯角度的大小与预留脱模开口L相关，而在进行折弯时确定开口大小对应的折弯度，为成形时设定相应的工艺参数提供依据。由于作业臂箱体为对称截面，现针对其中一半进行开口尺寸计算。将开口尺寸分为两个部分进行计算，如图5及图6本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轻量化作业车车臂，其特征在于，所述作业车车臂(100)，由原材料板材(1)通过弯折而成，所述原材料板材(1)弯折后只有一条连接缝(101)，所述连接缝(101)处设置焊缝(102)，所述作业车车臂(100)与长度方向垂直的截面形状为五边形，所述五边形呈轴对称结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种轻量化作业车车臂，其特征在于，所述作业车车臂(100)，由原材料板材(1)通过弯折而成，所述原材料板材(1)弯折后只有一条连接缝(101)，所述连接缝(101)处设置焊缝(102)，所述作业车车臂(100)与长度方向垂直的截面形状为五边形，所述五边形呈轴对称结构。


2.一种轻量化作业车车臂的成形方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据设计尺寸进行原材料板材(1)的下料；
S2、根据设计尺寸确定两次弯折线位置；
S3、根据划线位置进行第一次左弯折线(A)和第一次右弯折线(a)的操作；
S4、根据划线位置进行第二次左弯折线(B)和第二次右弯折线(b)的操作，所述原材料板材(1)的弯折后的两自由端之间形成两倍的预留脱模开口(L)；
S5、将两倍的预留脱模开口(L)对齐压合形成连接缝(101)；

【专利技术属性】
技术研发人员：朱春东，郑淇文，郭宇航，陈步远，刘鑫，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42