装载机生产厂家结构单元设计计算书.docx

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装载机生产厂家结构单元设计计算书

结构车间技改设计说明

1结构车间

1.1车间任务和生产纲领

1）车间任务

承担3t—12t装载机前车架、后车架、铲斗、动臂、摇臂、拉杆、摆动架等结构件的焊接、加工等任务。

2）生产纲领

生产纲领，见表1.1-1。

年产装载机4万台，产品组成分布见下表。

表1.1-1产品生产纲领表

序号

产品型号

年产量

合计

1

300F

6480

40380

2

300K

4680

3

400K

120

4

500F

6780

5

500K

13920

6

ZL50G

6780

7

600K

1020

8

800K

540

9

10T以上

60

10

雪犁装置

96

3072

11

侧翻装置

480

12

快换装置

96

13

5吨夹钳装置

1200

14

3吨夹钳、抓草机装置

1200

3）产品特点：

车间生产性质为多品种大批量生产。

产品特点：

焊接零部件材质主要为Q345，板厚6~70mm。

1.2工作制度及年时基数

每月工作日：

22天

工作制度：

三班制

年工时总额：

1680000h

1.3设计原则及指导思想

1）设计原则

⑴设计中根据结构件加工工艺特点将车间规划为前车架生产区、后车架生产区、动臂生产区、铲斗生产区、小总成件（摇臂、拉杆摆动架等）生产区、变形产品生产区、大吨位产品生产区，每个生产区生产内容包括焊接和机加工，其中铲斗生产区布局成流水线形式。

⑵为提高焊接质量以及焊接加工效率，工艺设计主要结构件焊缝采用机器人自动焊接工艺。

⑶焊接工艺措施以防止和减小结构件变形作为贯穿整个工艺过程的控制要点。

⑷按产品及生产工艺相似的原则组织流水生产线，工艺路线从焊接--机加工--涂装体现一个流的思想。

1.4主要工艺说明

1.4.1结构件工艺流程

1）前车架工艺流程

（1）K系列前车架

耳座组对点焊——机器人焊接——镗专机加工

铰接架组对点焊——机器人焊接——镗专机加工——

立柱组对点焊——机器人焊接

前车架组对点焊——机器人焊接——镗铣专机加工——人工补焊

（2）300F前车架

立柱组对点焊——机器人焊接

上铰接架组对点焊——人工焊接——

下铰接架组对点焊——人工焊接——数控钻孔

前车架组对点焊——机器人焊接——镗铣专机加工——人工补焊

（3）500F前车架

翻斗缸耳座组对点焊——机器人焊接——专机镗孔——专机铣面

铰接架组对点焊——机器人焊接——专机镗孔——钻孔——专机铣面

立柱组对点焊——机器人焊接

——前车架组对点焊——机器人焊接——镗铣专机加工——人工补焊

（4）Z5G前车架

耳座组对点焊——机器人焊接——镗专机加工

铰接架组对点焊——人工——

立柱组对点焊——机器人焊接

前车架组对点焊——机器人焊接——镗铣专机加工——专机铣面——

钻孔——人工补焊

2）后车架工艺流程

（1）500K、Z5G后车架

铰接架组对点焊——人工焊接——专机镗孔

——

附支体组对点焊——人工焊接——专机镗孔——专机铣面

后车架组对点焊——机器人焊接——补焊——数控钻孔——气动攻丝

（2）500F后车架

铰接架组对点焊——人工焊接——专机镗孔

大梁组对点焊——专机焊接——调平——钻孔——

附支体组对点焊——人工焊接——专机镗孔——专机铣面

后车架组对点焊——机器人焊接——补焊——数控钻孔——气动攻丝

（3）300F后车架

尾板合件组对点焊、焊接——调平——数控钻孔

下铰接板合件组对点焊、焊接——数控钻孔——

附支体组对点焊——人工焊接——专机镗孔——专机铣面

后车架组对点焊——机器人焊接——专机镗孔——专机钻孔

——气动攻丝——补焊

（4）300K后车架

尾板合件组对点焊、焊接——调平——数控钻孔

——

附支体组对点焊——人工焊接——专机镗孔——专机铣面

后车架组对点焊——机器人焊接——专机镗孔——专机钻孔

——气动攻丝——补焊

3）铲斗工艺流程

法兰及铰接板组对机器人焊接

——

斗底护板组对点焊——机器人焊接

铲斗组对点焊——机器人焊接——专机镗孔——补焊

4）动臂工艺流程

横梁组对点焊——专机焊接——专机铣面

座梁组对点焊——机器人焊接——专机镗孔——

耳板及法兰组对专机焊接

动臂组对点焊——机器人焊接——液压校正——专机镗孔

5）摇臂工艺流程

摇臂组对点焊——机器人焊接——专机镗孔——小件焊接

6）摆动架工艺流程

摆动架组对点焊——机器人焊接——专机镗孔

6）拉杆工艺流程

拉杆及法兰组对专机焊接——专机镗孔

7）转向耳座工艺流程

转向耳座组对点焊——人工焊接——镗孔

8）驾驶室支架工艺流程

驾驶室支架组对点焊——人工焊接

1.4.2主要工艺说明

（1）结构车间位于联合厂房内，生产区长130m，由12个24m跨组成，中间设有两个18m跨天井。

（2）前车架：

前车架拆分成立柱、铰接架、耳座等小总成件，各小总成以及总成件的拼装采用高效组对工装。

焊接方面，耳座焊接变形较大，采用机器人焊接，通过合理编排焊接顺序减小焊接变形。

前车架及小总成焊接使用焊接机器人，提高前车架焊接自动化程度。

小总成件可实现焊接机器人完全焊接，前车架内腔机器人不易焊到的焊缝人工补焊。

前车架加工设备采用专机形式，提高加工效率和质量。

前车架生产区域共配置焊接机器人46台，焊接变位机23台，专用加工机床24台。

（3）后车架：

后车架拆分成铰接架、附支体等小总成件。

小总成件焊缝短，机器人焊接经济性差，因此采用人工焊接，辅以焊接变位机翻转。

后车架总成采用机器人焊接，机器人不易焊到的焊缝人工补焊。

镗加工方面，铰接架、附支体采用镗专机加工，小总成加工到位，总成采用数控钻专机钻孔、攻丝。

后车架生产区域共配置焊接机器人30台，焊接变位机32台，专用加工机床台12。

（4）动臂：

动臂横梁采用专机焊接，焊后铣端面，以保证横梁及动臂板无间隙贴合。

摇臂座梁及动臂总成焊接采用焊接机器人，提高焊接质量级效率。

动臂焊后用液压校正工装进行焊接变形校正，提高校正工序效率。

摇臂座梁以及动臂总成加工采用组合专机，提高加工效率和质量。

动臂生产区域共配置焊接机器人10台，专用加工机床台10。

（5）铲斗：

铲斗生产采用高自动化流水线形式，缩短铲斗加工节拍。

铲斗铰接板及法兰用焊接专机形成小总成，铲斗用焊接机器人焊接，编排合理焊接顺序，减小铲斗焊接变形。

机器人不易焊到的焊缝人工补焊，辅以焊接变位机进行翻转，铲斗焊后输送到镗专机进行镗加工。

铲斗生产区域共配置焊接机器人30台，焊接变位机12台，专用加工机床台7。

（6）变形产品：

变形产品受结构条件限制，不宜用机器人焊接，因此采用人工焊机，辅以翻转变位机，提高焊接效率，降低工人劳动强度。

加工方面，变形产品种类较多，采用通用加工设备，如数控对镗等。

变形产品生产区域配置通用加工机床3台。

（7）大吨位：

大吨位受产量限制，在保证产能的基础上少量采用焊接机器人和专用加工机床等设备，主要加工设备仍为通用机床，如对镗、落地镗、意加等（搬迁设备），保证大吨位产品加工的柔性，大吨位生产区域配置通用加工机床、加工中心等10台。

1.5物流方案

●铲斗生产单元物流方式：

RGV+KBK行车；

●动臂生产单元物流方式：

KBK行车+滚道+轨道小车；

●前车架产单元物流方式：

KBK行车+滚道+轨道小车；

●后车架产单元物流方式：

KBK行车+滚道+轨道小车；

●变形产品及小总成件生产单元物流方式：

行车+轨道小车；

●大吨位装载机生产单元物流方式：

行车；

1.6风险及规避措施

通过本次技改规划，目标是将装载机结构件年产量由目前的1.3万台套增至4万台套，大量的新工艺、新方法、新设备的应用，理论上提高了生产效率，提升产品质量。

全新的生产模式在管理、质量、设备以及外协件配套供货等方面都存在着一定的风险。

1.6.1可能存在的风险

1）管理风险：

●前、后车架等结构件生产按产品单元化作业进行规划，产能是均衡测算的，需要保证生产计划的严肃性，确保结构件上线需求。

●大量焊接机器人、专机等数字化自动化设备的使用，需要及之相匹配的管理人员、维修人员和一线操作人员。

2）质量风险：

●结构件焊接、加工质量对于焊接机器人、镗加工专机等设备的存在着一定的依赖，期望通过设备保证产品质量。

●对前道工序质量期望过高，用前道工序质量保证本道工序质量和提高本道工序效率。

●规划布局体现一个流的物流思想，产品出现不合格品后会造成物料回流。

3）设备风险：

●设备故障

●加工设备大多为专机，设备柔性差，对以后产品改型存在着制约。

4）外协配套风险：

●产量大幅增加，需要相应提升外协配套件的生产制造能力和质量保证能力。

1.6.2风险规避措施

1.7劳动量

结构件工时定额根据技改后新加工工艺进行制定，各零部件工时见表1.7-1。

表1.7-1

序号

产品型号

年生产纲领

劳动量

单台工时（h）

年工时（h）

1

300F

6480

32.2

208850

2

300K

4680

32.6

152800

3

400K

120

42.8

5130

4

500F

6780

36.1

244870

5

500K

13920

41

571640

6

ZL50G

6780

41.8

283400

7

600K

1020

81.7

83300

8

800K（含10T以上）

600

81.7

49000

9

雪犁装置

96

29.2

2800

10

侧翻装置

480

32

15360

11

快换装置

96

25

2400

12

5吨夹钳装置

1200

24

28800

13

3吨夹钳、抓草机装置

1200

19.3

23160

合计

43452

519.4

1.8设备

设备选型原则：

按项目建设规模、产品方案和工艺技术方案相适应的原则，并有较高的设备负荷率。

工艺技术应先进、成熟、可靠；

适应产品品种和质量技术标准的要求；

配置高效、精准定位的夹具，保证产品质量，降低工人劳动强度，提高劳动生产率；

⑵设备选用依据

根据各零部件结构特点，从保证产品质量和生产效率，降低工人劳动强度，提高生产过程的自动化程度等方面综合考虑从，确定焊接设备大量采用焊接机器人，不适宜采用焊接机器人焊接的配备焊接变位机，加工设备采用专用组合机床。

1.8.1设备需求明细表汇总（含新增、搬迁设备）

序号

设备名称

设备数量

搬迁数量

新增数量

单价（万元）

投资预算（万元）

1

横梁焊接专机

4

2

2

17

34

2

动臂焊接机器人

6

3

3

170

510

3

摇臂座梁焊接机器人

4

2

2

100

200

4

法兰焊接专机

2

1

1

15

15

5

3T摇臂座梁镗专机

1

1

0

45

0

6

5T摇臂座梁镗专机

3

2

1

45

45

7

横梁铣专机

2

0

2

50

100

8

5T动臂镗专机

3

1

2

90

180

9

3T动臂镗专机

1

1

0

90

0

10

动臂校正工装

4

0

4

20

80

11

动臂法兰焊接专机

3

0

3

20

60

12

摇臂焊接变位机

1

0

1

8

8

13

摇臂焊机机器人

4

1

3

100

300

14

Z5G摇臂镗专机

4

2

2

50

100

15

300K摇臂镗专机

1

1

0

50

0

16

拉杆镗专机

2

0

2

45

90

17

拉杆法兰焊专机

2

2

0

27

0

18

摆动架焊接机器人

3

1

2

100

200

19

摆动架镗专机

2

0

2

45

90

20

数控刨台式对镗TX6513X2

2

2

21

卧式加工中心/落地镗

1

1

22

法兰焊接专机

4

1

3

15

45

23

小总成焊接机器人

4

0

4

100

400

24

焊接机器人

30

0

30

200

6000

25

补焊变位机

12

10

2

10

20

26

铲斗镗专机

7

2

5

60

300

27

5G前车架焊接机器人

4

0

4

200

800

28

5G前车架焊接变位机

3

3

0

0

29

500K前车架焊接机器人

7

0

7

200

1400

30

500K前车架焊接变位机

5

5

0

0

31

300FS前车架焊接机器人

2

0

2

150

300

32

300FS前车架焊接变位机

2

2

0

0

33

500F前车架焊接机器人

3

0

3

150

450

34

500F前车架焊接变位机

4

0

4

10

40

35

300K前车架焊接机器人

2

0

2

150

300

36

300K前车架焊接变位机

2

0

2

0

37

Z5G前车架镗专机DZJ-U0828

1

1

0

70

0

38

Z5G前车架动臂油缸镗专机CC147

1

1

0

50

0

39

500K前车架镗铣专机

2

0

2

150

300

40

300K前车架镗铣专机

1

1

0

130

0

41

5G大耳座焊接机器人

10

5

5

150

750

42

3K大耳座焊接机器人

2

0

2

150

300

43

大耳座镗专机Z5G

3

1

2

75

150

44

大耳座镗专机300K

1

1

0

70

0

45

5G立柱焊接机器人

2

0

2

100

200

46

5K立柱焊接机器人

3

0

3

100

300

47

300F立柱焊接机器人

2

0

2

100

200

48

500F立柱焊接机器人

2

0

2

100

200

49

300K立柱焊接机器人

1

0

1

100

100

50

5G铰接架焊接变位机1台

1

0

1

8

8

51

5K铰接架焊接机器人

3

0

3

100

300

52

5K铰接架镗钻2台

2

1

1

60

60

53

300F上铰接架焊接变位机

1

0

1

100

100

54

300F下铰接架焊接变位机

1

0

1

100

100

55

铣专机HXZJ286

1

1

0

0

56

500F翻斗缸耳座焊接机器人

1

0

1

100

100

57

500F翻斗缸耳座镗专机

1

1

0

45

0

58

500F铰接架焊接机器人

1

0

1

100

100

59

500F铰接架镗专机

1

1

0

65

0

60

300K铰接架焊接机器人

1

0

1

100

100

61

300K铰接架镗钻专机

1

1

0

60

0

62

转向耳座焊接变位机

3

0

3

6

18

63

转向耳座镗专机

2

0

2

40

80

64

3T主铰接孔镗专机NTP-U0727

1

1

0

65

0

65

300F动臂孔及油缸孔镗专机GJ-302

1

1

0

0

66

500F前车架镗专机GJ301

1

1

0

65

0

67

对铣专机ZHIX80W240

1

1

0

50

0

68

前车架用法兰焊接专机

3

2

1

20

20

69

300F、300K小件焊接变位机

1

1

70

滑移钻

1

1

0

0

71

数控钻

1

0

1

100

100

72

数控对镗

1

1

0

0

73

300F后车架焊接机器人

3

0

3

200

600

74

300F后车架补焊变位机

2

2

0

0

75

300F后车架镗专机

1

1

0

0

76

300F双面数控卧式钻床

1

0

1

120

120

77

300F付车体焊接变位机

1

0

1

8

8

78

300F付车体镗专机

1

1

0

0

79

300F付车体对铣专机

1

0

1

50

50

80

300K后车架焊接机器人

4

0

4

200

800

81

300K后车架镗钻专机

2

1

1

110

110

82

300K后车架补焊变位机

2

0

2

10

20

83

后转向耳座焊接变位机

4

0

4

8

32

84

后转向耳座镗专机

2

0

2

40

80

85

300K付车体焊接变位机

1

0

1

8

8

86

500F后车架焊接机器人

3

0

3

200

600

87

500F后车架补焊变位机

2

0

2

10

20

88

500F双面数控卧式钻床

1

0

1

60

60

89

500F后铰接座焊接变位机

2

0

2

8

16

90

500F后铰接座镗专机

1

0

1

90

90

91

500F大梁焊接专机

1

1

0

0

92

500F大梁摇臂钻

1

1

0

0

93

500F付车体焊接变位机

1

0

1

8

8

94

500F付车体镗专机

1

0

1

50

50

95

500F付车体对铣专机

1

0

1

50

50

96

500K后车架焊接机器人

13

0

13

200

2600

97

500K后车架补焊变位机

7

7

0

0

98

500K双面数控卧式钻床

1

0

1

120

120

99

500K后铰接头焊接变位机

3

0

3

8

24

100

500K后铰接头镗专机

2

0

2

90

180

101

500K付车体焊接变位机

2

0

2

8

16

102

500K付车体镗专机

1

0

1

50

50

103

500K付车体对铣专机

1

0

1

50

50

104

Z5G后车架焊接机器人

7

0

7

200

1400

105

Z5G后车架焊接变位机

3

3

0

8

0

106

Z5G后车架双面卧式钻床

1

0

1

120

120

107

Z5G后铰接座焊接变位机

2

0

2

8

16

108

Z5G后铰接座镗专机

1

0

1

90

90

109

400K后车架用数控对镗

1

1

0

0

110

落地式对镗

1

1

0

0

111

龙门数控镗铣专机

1

0

1

1500

1500

112

刨台式对镗

2

2

0

0

113

意大利加工中心

1

1

0

0

0

114

TK6511数控镗铣床

1

1

0

0

115

龙门数控镗铣专机

1

0

1

1500

1500

116

双面卧式数控镗铣床

1

0

1

1000

1000

117

小镗床

2

2

0

0

0

118

焊机

132

132

0

0

0

总计

434

227

207

27041

1.8.2主要生产设备负荷测算

主要生产设备负荷

序号

设备名称

年计算工时

设备数量

负荷率（%）

备注

1

横梁焊接专机

19320

4

101.6414141

2

动臂焊接机器人

20236

6

70.97362514

3

摇臂座梁焊接机器人

19320

4

101.6414141

4

法兰焊接专机

5800

2

61.02693603

5

3T摇臂座梁镗专机

4092

1

86.11111111

6

5T摇臂座梁镗专机

11450

3

80.31705948

7

横梁铣专机

7728

2

81.31313131

8

5T动臂镗专机

13740

3

96.38047138

9

3T动臂镗专机

4650

1

97.85353535

动臂校正工装

18032

4

94.86531987

10

摇臂焊接变位机

4576

1

96.2962963

11

摇臂焊机机器人

15062

4

79.24031987

12

Z5G、500F摇臂镗专机

16016

4

84.25925926

13

300K摇臂镗专机

4730

1

99.53703704

14

拉杆镗专机

9702

2

102.0833333

15

拉杆法兰焊专机

5821

2

61.24789562

16

摆动架焊接机器人

13310

3

93.36419753

17

摆动架镗专机

9583

2

100.831229

18

5G前车架焊接机器人

20882

4

109.8590067

19

5G前车架焊接变位机

14520

3

101.8518519

20

500K前车架焊接机器人

32648

7

98.14814815

21

500K前车架焊接变位机

24486

5

103.0555556

22

300FS前车架焊接机器人

6480

2

68.18181818

23

300FS前车架焊接变位机

7560

2

79.54545455

24

500F前车架焊接机器人

14872

3

104.3209877

25

500F前车架焊接变位机

11440

4

60.18518519

26

300K前车架焊接机器人

7800

2

82.07070707

27

300K前车架焊接变位机

5850

2

61.5530303

28

Z5G前车架镗专机DZJ-U0828

5238

1

110.2272727

29

Z5G前车架动臂油缸镗专机CC147

5148

1

108.3333333

30

500K前车架镗铣专机

10494

2

110.4166667

31

300K前车架镗铣专机

3510

1

73.86363636

32

Z5G、500K大耳座焊接机器人

48904

10

102.9124579