导电杆焊缝加工装置，这个设计你见过吗？

为解决传统人工砂轮打磨效率低、劳动强度大的问题，设计制作一种简易实用的焊缝加工装置，导电滚轮对高出母材的焊缝进行切削加工，切削后再稍作打磨即可，生产效率提高了40%，大幅降低了劳动强度，达到了节能降耗的目的。

1. 序言

随着输配电技术的不断发展，气体绝缘金属封闭式组合电器（GIS）生产规模越来越大，导电杆作为GIS筒体内部传输电流的主要原件，其需求量也随之增加。为了减轻导电杆的质量并降低制造成本，一般设计为焊接结构，最为典型的结构形式为在铝管的两端焊接上铝材的镀银接头。通常情况下，焊接焊缝会高出母材2～4mm，需要将焊缝凸出部位打磨平滑，以前采用的工具是风动砂轮，工作效率低，劳动强度大，噪声大，且打磨质量受操作人员的熟练程度、操作技能水平等因素限制，稳定性差。为解决这些问题，根据导电杆的结构特点，我们查阅了机械设计的相关资料，设计制造出一种简易实用的加工装置，先用切削加工的方法将焊缝凸出部分去除，再用风动砂轮打磨圆滑，实现提高生产效率、降低劳动强度的目的。

2. 存在的问题

气体绝缘金属封闭式组合电器产品上使用的导电杆（焊缝打磨前后状态对比见图1），导电滚轮其原材料为铝合金6063，固溶处理后硬度达到75～90HBW，其结构形式基本都是在铝管的两端焊接上镀银接头，焊接后的焊缝会高出母材2～4mm，焊缝区域的硬度一般和母材相当或略低一些。导电杆的规格型号较多，一般长度在2000～5000mm，成品的质量大部分为20～50kg。由于开关设备产品内部对电场的要求比较高，需要将焊接后产生的焊缝打磨平滑才能装配到产品上，传统的方法是采用风动砂轮进行打磨处理，其他制造业的方法也都大同小异，这种手段虽然能够满足导电杆加工的需要，但是在长期的生产实践中，这种操作方法存在以下几方面的问题。

图1　导电杆焊缝打磨前后状态对比

1）操作人员手持砂轮作业长时间保持同一姿势，身体容易疲劳，劳动强度大。

2）焊缝凸出部分打磨后全部转化为粉尘，对环境的影响较大。

3）操作人员作业长期近距离接触粉尘和噪声，对身体健康危害较大。

4）由于打磨的磨削量很小，需要反复多次打磨，其生产效率低。

5）操作人员手持砂轮不够平稳，焊缝外观质量难以保证。

6）焊缝的打磨量较大，砂轮的损耗快，消耗量大，生产成本居高不下。

3. 改进措施

为解决上述导电杆焊缝加工存在的问题，我们设计制造出一种简易实用的焊缝加工装置（见图2），导电滚轮并进行了运动学分析与仿真，用铣削加工的方法替代砂轮打磨，降低劳动强度，提高生产效率和加工质量，降低对环境的污染和人体的伤害。

图2　导电杆焊缝加工装置结构

1—滚轮　2—配重块　3—滑轮　4—支架焊装　5—钢丝绳　6—控制器　7—钢丝绳连接头　8—折臂焊装　9—电主轴固定板   10—电主轴　11—刀具限位装置　12—铣刀　13—轴销　14—导轨系统　15—限位板　16—底架焊装　17—把手　18—顶板　19、20、21—侧板　22—手柄　23—起停按钮

该装置主要包含支撑部分、动力及刀具部分、机械传动及调整部分、辅助及防护部分和电气控制部分。导电滚轮支撑部分的底部设有4个万向轮，便于人力推动该装置在车间自由移动，方便不同的加工工位，到达预定位置后进行锁紧。

加工时导电杆的两端放置到滚轮架上，无需固定及定位，滚轮架由电动机驱动旋转，通过摩擦力带动导电杆同步旋转，转速可根据加工需要进行调整。加工导电杆时需要的小幅度位置调整通过可折叠的悬臂来实现，与导轨配合能够实现电主轴及铣刀位置上下、前后、左右的自由调整，从而对导电杆焊缝位置进行精确定位、加工。