小批量旋挖钻机涂装工艺设计.pdf

71 小批量旋挖钻机涂装工艺设计小批量旋挖钻机涂装工艺设计 张瑞*，倪令华，冯贤平，张月富 （山东山推机械有限公司，山东 济宁 272000） 摘要：摘要：旋挖钻机的外形尺寸和整机质量都大大超过了已有的工程机械涂装线各室体的尺寸以及整机涂装线的承载质量，而且产量有限。在原有涂装生产线的基础上，探讨了旋挖钻机的涂装方案：零部件采用面漆后装配，整机装配后局部找补。设计了各类零件的涂装工艺及整机的修补方案，指出了注意事项。 关键词：关键词：旋挖钻机；涂装；抛丸；喷漆；输送 中图分类号：中图分类号：TQ639 文献标志码：文献标志码：A 文章编号：文章编号：1004 227X (2012) 12 0071 04 Design of coating process for small batch rotary drilling rig / ZHANG Rui*, NI Ling-hua, FENG Xian-ping, ZHANG Yue-fu Abstract: The external size and overall weight of rotary drilling rig are much larger than that of all room capability and bearing weight of the original engineering machine coating line, and the yield of rotary drilling rig is small. The scheme for coating rotary drilling rig was discussed based on the original coating production line and determined as follows: the parts are assembled after topcoating, and local repairing is carried out after overall assembly. The coating processes for various parts and overall repairing scheme were designed. Some items needing attention were pointed out. Keywords: coating; rotary drilling rig; shot blasting; spray-paint; transportation First-authors address: Shandong Shantui Mechanical Ltd., Jining 272000, China 1 前言前言 旋挖钻机是一种用于桩基础工程现场灌注桩钻孔施工的桩工机械，也被称为桶钻或钻斗钻。它配合不同钻具，适应于干式短螺旋或湿式回转斗、岩层岩心钻的成孔作业。这种设备施工安全、质量好、公害低、效率高，目前已成为发达国家钻孔灌注桩施工的主要成孔设备。国内旋挖钻机的研制和施工应用始于上世纪初，近几年发展较快，生产企业一度达 20 多家。 收稿日期：收稿日期：20120829 作者简介：作者简介：张瑞（1977），男，贵州毕节人，在读工程硕士，工程师，从事工程机械涂装，已公开发表论文 30 余篇。 作者联系方式作者联系方式：(E-mail) shantui_。 从国内来看，旋挖钻机目前的市场需求量并不大，销量最大的 2011 年也不超过 2 000 台。然而，旋挖钻机与其他工程机械产品相比，在产品结构上有其自身的特点。因此，在生产旋挖钻机过程中，其零部件及整机涂装不能完全采用与其他工程机械相同的设备和生产方案。由于其生产批量不大，不宜投入专门的涂装生产线，工程机械企业可以用已有的生产其他工程机械的涂装生产线来对旋挖钻机进行涂装生产，但需针对具体零部件及整机结构、外形等制定专门的涂装方案和工艺。 2 旋挖钻机零件及整机特点旋挖钻机零件及整机特点 旋挖钻机是单台价值高达数百万、甚至上千万元的工程机械重大装备，结构复杂，由成千上万的零件装配而成， 而且外形尺寸庞大(见图 1)， 桅杆竖起状态高度 H 最小 15 m 左右，绝大多数超过 20 m，宽度 B一般在 5 m 左右，长度 L 在 6 10 m。整机质量最小机型也在 50 t 以上， 大机型超过 80 t。 在装配后桅杆平置状态长度也在 20 m 左右。 图图 1 桅杆竖立状态的旋挖钻机及其主要零件示意图桅杆竖立状态的旋挖钻机及其主要零件示意图 Figure 1 Schematic diagram of rotary drilling rig in backstay upright status and its main parts 小批量旋挖钻机涂装工艺设计 72 旋挖钻机不仅整机外形庞大，部分零件的外形尺寸也很大。以扭矩为 220 kNm 的机型为例，桅杆(中)的长度达到 14 000 mm，而机架质量超过 5 000 kg，其主要零件、 外形尺寸及质量列于表1。 扭矩为360 kNm、460 kNm 的大型旋挖钻机的外形尺寸和质量还要大。 表表 1 扭矩为扭矩为 220 kNm 的旋挖钻机主要零件尺寸及质量的旋挖钻机主要零件尺寸及质量 Table 1 Sizes and masses of main parts for rotary drilling rig with 220 kNm torque 零件 外形尺寸(L B H)/ mmm / kg 备注 行走架1) 5 122 2 175 705 3 359 左右各一, 最大 5 428 kg回转平台 5 400 3 020 1 012 4 506 大机型长超过7 000 mm 右机罩 3 847 1 100 1 108 150 机架 2 690 1 770 1 200 5 067.4 大机型达到10 000 kg 配重 3 020 850 1 240 10 000 左机罩 3 903 1 150 1 100 226 驾驶室 1 650 940 1 650 255 动臂 3 000 1 000 1 000 1 281.11 桅杆(下) 2 718 1 000 1 000 751.6 三脚架 1 770 1 430 1 230 1 392.09 钻斗 1 700 (D) 1 700 1 600 大机型达到10 000 kg 动力箱 1 500 1 200 500 966 桅杆(中) 14 000 1 000 1 000 5 855.89 桅杆(上) 1 945 1 000 1 000 850.15 鹅头 2 000 1 000 1 000 437.78 1) 行走架为 2 台，其他均为 1 台。 3 涂装难点分析涂装难点分析 笔者所在公司已建成其他工程机械的零部件及整机涂装生产线，其中零部件涂装采用空中环链葫芦自动输送，整机采用链板线自动输送。但是，旋挖钻机一些零件和整机的尺寸、质量超过了已有涂装生产线的能力范围。因此，在已有涂装生产线上实现旋挖钻机的涂装存在一定的难度：一是零件或整机能否通过涂装线各室体，二是输送线的承载能否承受旋挖钻机零件或整机的质量。 公司已有零件涂装线的相关参数见表2。 对比表1、2可以看出， 220 kNm旋挖钻机的机架、 配重、 桅杆(中)的零件质量超过了零部件涂装线悬挂输送的承载量，这些零件采用常规的吊挂方式和自动输送方式在现有的零部件涂装线上生产肯定不行：一是超重零件吊不起来，二是超长件会与设备造成干涉碰撞。 已有整机涂装线相关参数见表 3。对比表 1、2 和3 的数据可以看出，旋挖钻机外形尺寸(长度和高度)都大大超过了整机涂装线各室体的长度和高度，多数 表表 2 已有零件涂装线主要参数已有零件涂装线主要参数 Table 2 Main parameters of the existing coating line 设备 参数(L B H)/ mm 备注 密封辅室5 000 4 110 4 000 前后各一 抛丸室 5 000 4 110 4 000 抛丸门洞 3 850 (B) 3 800 (H) 喷漆室 8 000 6 500 4 200 流平室 6 000 4 600 4 000 烘干室 12 000 5 600 4 200 双工位 喷漆门洞 4 200 (B) 3 800 (H) 吊具 每组承重 5 000 kg输送平车 4 000 (B) 3 000 (H) 承重 10 000 kg 表表 3 已有整机喷漆线主要参数已有整机喷漆线主要参数 Table 3 Main parameter of existing whole spraying paint line 设备 参数(L B H)/ mm 备注 清洗室 9 450 7 500 4 500 前后各一 水迹烘干室9 070 5 000 4 500 腻子打磨室9 210 7 500 4 500 喷漆室 10 125 7 500 4 500 流平室 9 070 7 500 4 500 漆膜烘干室18 520 5 000 4 500 双工位 工位承重 60 000 kg型号旋挖钻机的整机质量也超出了原来的整机涂装线的承载范围，旋挖钻机整机涂装线显然上不了现有的整机产品涂装线。 4 旋挖钻机涂装工艺方案旋挖钻机涂装工艺方案 从旋挖钻机的整机外形尺寸和质量及现有整机喷漆线室体内部尺寸、输送承载来看，旋挖钻机想在现有的整机涂装线上进行涂装是不可能的，况且其产量有限，为了旋挖钻机的整机涂装再定制一条整机涂装线显然是不经济的。旋挖钻机整机外形庞大，一些较高的位置难以实施涂装。为此，旋挖钻机的涂装方案采用零部件面漆化原则，即所有装配零部件喷完底漆、面漆，达到整机面漆涂装要求后进行装配，装配后仅对局部进行找补。 在零件涂装上，不用考虑新增涂装设备，而是在已有设备的基础上针对具体零件制定对策，既要考虑低投入，又要考虑涂装质量。 4. 1 零件涂装零件涂装 4. 1. 1 工艺方案 前处理是影响涂装质量的关键，因此在零件涂装工艺方案中，前处理是重点考虑的对象。在扭矩为220 kNm 的旋挖钻机主要零件(见表 1)中，除左、右机罩和驾驶室由薄板焊接而成外，其余都是由中厚板焊接而成。因此，除左、右机罩和驾驶室前处理采用磷化，其余零件均采用抛丸进行处理。同时，受现有小批量旋挖钻机涂装工艺设计 73 抛丸、喷漆设备能力的影响，不同类型的零件须采取不同的方案。本文根据工艺流程将零件分为 5 类，对超尺寸的零件在工艺及控制上进行特殊处理，见表 4。 表表 4 不同零件类型涂装工艺流程及处理方法不同零件类型涂装工艺流程及处理方法 Table 4 Coating process flows and treatment methods for different parts 类别 工艺流程 零件 行走架 机架1) 动臂 桅杆(下) 三脚架 动力箱 桅杆(中)2)桅杆(上) 第 1 类 焊接加工抛丸喷底漆、烘干 喷面漆、烘干装配 鹅头 第 2 类 (抛丸)喷底漆、烘干焊接修磨 喷底漆、烘干喷面漆、烘干装配 回转平台3)右机罩4) 左机罩 第 3 类 焊接酸洗磷化喷底漆、烘干刮 腻子、干燥、打磨喷面漆、烘干装配 驾驶室 第 4 类 铸造抛丸喷底漆、烘干刮腻子、 干燥、打磨喷面漆、烘干装配 配重5) 第 5 类 焊接抛丸喷底漆、烘干喷面漆、 烘干装配 钻斗 1) 两组葫芦共同吊挂，抛丸、喷漆过程全部手动控制。 2) 两组葫芦共同吊挂，抛丸过程采用手动控制，下线后掉头再抛一遍；喷漆过程手动控制，各室体大门不关闭，漆膜干燥时间增加。 3) 若工件整体外形过大，分成 3 部分进行抛丸、喷底漆、烘干，总焊后补底漆和面漆、晾干。 4) 为薄板件，前处理采用磷化。 5) 有的采用外壁钢板焊接，内部填充铁砂；两组葫芦共同吊挂，抛丸和喷漆过程全部手动控制。 对于