项目四焊接结构生产工艺规程的编制（一）ppt课件.ppt

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1、项目四焊接结构生产工艺规程的编制（一）2项目四项目四 焊接结构生产工艺规程的编制焊接结构生产工艺规程的编制【项目引入】【项目引入】为了提高设计产品结构的工艺性，对新设计的产品、改进设计的产品以及外来产品的图样，首次生产前一般要进行结构工艺性审查，并制定相应的加工工艺。本项目主要介绍焊接结构工艺性审查的目的、内容、步骤；如何确定焊接结构加工工艺过程，编制焊接结构加工工艺规程；典型焊接结构的生产工艺。3【工作任务】【工作任务】1了解焊接结构工艺性审查的含义、目的，掌握审查的步骤、内容。2了解焊接结构工艺过程分析的原则，掌握分析的方法及内容。3熟悉焊接结构工艺规程的作用、编制原则、编制依据，掌握编制

2、的步骤及主要内容。4了解桥式起重机桥架的生产工艺。5熟悉压力容器的生产工艺。6了解船舶结构的生产工艺。7了解桁架结构的生产工艺。4【能力目标】【能力目标】 1能够对焊接结构进行工艺性审查。 2能够对焊接结构加工工艺过程进行分析及编制。 3能够合理编制焊接结构的生产工艺规程。 任务任务1 焊接结构工艺性审查焊接结构工艺性审查焊接结构的工艺性是指设计的焊接结构在具体的生产条件下能否经济地制造出来，以及采用最有效的工艺方法的可行性。5【任务目标】【任务目标】通过对焊接结构的分析，了解焊接结构工艺性审查的含义、目的掌握焊接结构工艺性审查的内容、步骤等相关知识。【任务分析】【任务分析】如图4-1a)所示

3、的双孔叉连杆结构形式，装配和焊接不方便；图4-1b)采用正面和侧面角焊缝连接，虽然装配和焊接方便，但因为是搭接接头，所以疲劳强度较低；图4-lc)采用锻焊组合结构，使接头成为对接接头，既保证了焊缝强度，又便于装配施焊，是比较合理的结构形式。6图4-1 双孔叉连杆的结构形式a) b) c)7焊接结构工艺性审查不能脱离企业生产纲领、生产条件(设备能力、技术水平和焊接方法等)和产品生产数量。如图4-2所示的弯头有三种形式，每种形式的工艺性都适应一定的生产条件。这说明，结构工艺性的好坏是针对某一具体条件而言的。8图4-2 弯头的形式a) b) c)9【相关知识及工作过程】【相关知识及工作过程】 1.1

4、焊接结构工艺性审查的目的焊接结构工艺性审查的目的工艺部门的技术人员必须对产品进行详细的结构工艺性审查，以便确定最佳的制造方案。焊接结构工艺性审查的主要目的是保证产品结构设计的合理性、工艺的可行性、结构使用的可靠性和经济性，使设计的产品在满足技术要求和使用功能的前提下，符合一定的工艺性能指标。对焊接结构来说，主要工艺性能指标有制造产品的劳动量、材料用量、材料利用率、产品工艺成本、产品的维修劳动量、结构标准化系数等。101.2焊接结构工艺性审查的内容焊接结构工艺性审查的内容焊接结构工艺性审查是从所设计的结构强度、变形与应力、生产工艺性、经济性等方面综合审查结构的合理性同时还要考虑产品的用途、工作条

5、件、受力情况、生产批量等方面的影响主要应从以下几方面进行分析： 1、从减小焊接应力与变形的角度分析结构的合理性 2、从降低应力集中的角度分析结构的合理性 3、从焊接生产工艺性的角度分析结构的合理性4、从焊接生产经济性的角度分析结构的合理性111、从减小焊接应力与变形的角度分析结构的合理性、从减小焊接应力与变形的角度分析结构的合理性（1）尽可能减少焊缝数量和焊缝的填充金属量（2）尽可能选用对称的构件截面和焊缝位置 （3）尽可能减小焊缝截面尺寸 （4）采用合理的装配顺序 （5）尽量避免焊缝相交12（1）尽可能减少焊缝数量和焊缝的填充金属量）尽可能减少焊缝数量和焊缝的填充金属量 a) b) 图4-3

6、 框架转角处加强筋布置的比较13（2）尽可能选用对称的构件截面和焊缝位置）尽可能选用对称的构件截面和焊缝位置 图4-4 焊缝位置与弯曲变形的关系14（3）尽可能减小焊缝截面尺寸）尽可能减小焊缝截面尺寸在不影响结构的强度与刚度的前提下，可适当减小焊缝截面尺寸或把连续焊缝设计成断续焊缝（4）采用合理的装配顺序）采用合理的装配顺序对复杂的结构应采用部件组装法，尽量减少总装焊缝数量并使之分布合理，这样能大大减少结构的变形。为此，在设计结构时就要合理地划分部件，使部件的装配焊接易于进行，并且焊后经矫正能达到要求，这样就便于总装。由于总装时焊缝少，结构的刚性大，焊后的变形就很小。 15（5）尽量避免焊缝相

7、交）尽量避免焊缝相交 a) b) 图4-5 空间相交焊缝的方案比较162、从降低应力集中的角度分析结构的合理性、从降低应力集中的角度分析结构的合理性应力集中不仅是降低疲劳强度的主要原因，而且也是降低材料塑性从而引起结构脆断的主要原因，它对结构强度有很大的影响。为了减少应力集中，应尽量使结构表面平滑过渡并采用合理的接头形式。一般常从以下几个方面考虑： （1）尽量避免焊缝过于集中 （2）尽量采用合理的接头形式 （3）尽量避免构件截面突变 （4）应用复合结构17（1）尽量避免焊缝过于集中）尽量避免焊缝过于集中a) b)图4-6 肋板的形状与位置比较18图4-7 焊缝布置与应力集中的关系19（2）尽量

8、采用合理的接头形式）尽量采用合理的接头形式 对于重要的焊接接头应开坡口，防止因焊透而产生应力集中。 应设法将角接接头和T形接头改为应力集中系数小的对接接头。 a) b)图4-8 接头改善的应用举例20（3）尽量避免构件截面突变）尽量避免构件截面突变在截面突变的地方必须采用圆滑过渡或平缓过渡，不要形成尖角。 a)不合理 b)合理图4-9 搭接接头中搭板的形式21图4-10 肋板的形式a)不合理 b)合理22（4）应用复合结构）应用复合结构 复合结构具有发挥各种工艺长处的特点，它可以采用铸造、锻造和压制工艺，将复杂的接头简化。 把角焊缝改成对接焊缝，不仅降低了应力集中，而且改善了工艺性。a)原设计

9、的板焊结构 b)改进后的复合结构 图4-11 采用复合结构的应用实例233、从焊接生产工艺性的角度分析结构的合理性、从焊接生产工艺性的角度分析结构的合理性 （1）从接头的可焊到性分析 （2）从接头的可探伤性分析 （3）从材料的焊接性分析24（1）从接头的可焊到性分析）从接头的可焊到性分析可焊到性是指结构上每一道焊缝都能很方便地施焊。厚板对接时，一般应开成X形或双U形坡口。（2）从接头的可探伤性分析从接头的可探伤性分析接头的可探伤性主要是指接头检测面的可接近性。焊接质量要求越高的接头，越要注意接头的可探伤性。25 图4-12 可焊到性比较a) b)26 图4-13 可探伤性比较a) b)27（3

10、）从材料的焊接性分析）从材料的焊接性分析尽量选用焊接性良好的材料来制造焊接结构。从我国的实际资源出发，许多焊接结构都选用低合金高强度钢来制造。低合金高强度钢具有强度高，塑性、韧性好，焊接性能及其他加工性能好的特点。使用这类钢不仅能减轻结构质量，还能延长结构的使用寿命，减少维修费用等。284、从焊接生产经济性的角度分析结构的合理性、从焊接生产经济性的角度分析结构的合理性（1）合理利用材料 （2）减小焊接生产劳动量 （3）采用先进的焊接技术29（1）合理利用材料）合理利用材料一般来说，零件的形状越简单，材料的利用率就越高。a) b) c)图4-14 法兰盘备料方案比较30 图4-15 锯齿合成梁

11、a) b)31（2）减小焊接生产劳动量）减小焊接生产劳动量合理地确定焊缝尺寸 尽量取消多余加工尽量减少辅助工时 尽量利用型钢和标准件32合理地确定焊缝尺寸合理地确定焊缝尺寸确定工作焊缝的尺寸，通常用等强度原则来计算求得。但只靠强度计算有时还是不够的，还必须考虑结构的特点及焊缝布局等问题。例如，焊脚小而长度大的角焊缝，在强度相同情况下具有比大焊脚短焊缝省料省工的优点。33图4-16 等强度的长短角焊缝 a) b)34尽量取消多余加工尽量取消多余加工对单面坡口背面不进行清根处理的对接焊缝，若通过修整焊缝表面来提高接头的疲劳强度则是多余的，因为焊缝背面依然存在应力集中。对结构中的联系焊缝，若要求开坡

12、口或焊透则也是多余的，因为焊缝受力不大。用盖板加强对接接头是不合理的设计，因为钢板对接后能达到与母材相等的强度，如果再焊上盖板，则会使焊缝应力集中，反而降低结构承受动载荷的能力。35图 4-17 加盖板的对接接头a) b)36 尽量减少辅助工时 焊接结构生产中辅助工时一般占有较大的比例，减少辅助工时对提高生产率有重要的意义。 焊接结构中，焊缝所在位置应使焊接设备调整次数最少，焊件翻转次数也最少。 a) b) 图4-18 箱形截面构件 37尽量利用型钢和标准件尽量利用型钢和标准件 型钢具有各种形状，经过相互组合可以构成刚性更大的各种焊接结构。 对同一种结构如果用型钢来制造，则其焊接工作量比用钢板

13、制造要少得多。图 4-19 型钢组合工字梁38（3）采用先进的焊接技术）采用先进的焊接技术当产品批量大、数量多时，应考虑制造过程的机械化和自动化。埋弧焊的熔深比焊条电弧焊大，有时不需开坡口，从而节省工时；采用二氧化碳气体保护焊时，不仅成本低、变形小且不需清渣。在设计结构时应使接头易于使用上述较先进的焊接方法。39图4-20 箱形结构 a)焊条电弧焊焊接 b)埋弧焊或二氧化碳气体保护焊401.3焊接结构工艺性审查的步骤焊接结构工艺性审查的步骤初步设计和技术设计阶段的工艺性审查一般采用各方(设计、工艺、制造部门的技术人员和主管)参加会审的方式。对产品结构图样和技术要求的工艺性审查，应由产品主管工艺

14、师和各专业工艺师(员)对有设计、审核人员签字的图样(应为计算机绘制的，原规定为铅笔原图)分头进行审查。审查步骤： 1、产品结构图样审查 2、产品结构技术要求审查 411、产品结构图样审查、产品结构图样审查产品结构图样审查主要包括新产品设计图样、继承性设计图样和按照实物测绘的图样等。由于它们的工艺性完善程度不同，因此工艺性审查的侧重点也有所不同。但是，在生产前无论是哪种图样，都必须按以下内容进行图面审查，合格后才能交付生产准备和生产使用。 42 绘制的产品结构图样应符合机械制图国家标准中的有关规定。 图样应当齐全，除焊接结构的装配图外，还应有必要的部件图和零件图。 由于焊接结构一般都比较大且结构

15、复杂，所以图样应选用适当的比例，也可在同一图中采用不同的比例绘出。 当产品结构较简单时，可在装配图上直接把零件的尺寸标注出来。 根据产品的使用性能和制作工艺需要，在图样上应有齐全、合理的技术要求。若在图样上不能用图形、符号表示，则应有文字说明。432、产品结构技术要求审查、产品结构技术要求审查产品结构技术要求审查主要包括使用要求和工艺要求。使用要求一般是指结构的强度、刚度、耐久性(抗疲劳性、耐腐蚀性、耐磨性和抗蠕变性能等)以及在工作环境条件下焊接结构的集合尺寸、力学性能、物理性能等。工艺要求则是指组成产品结构材料的焊接性、结构的合理性以及生产的经济性和方便性。44 产品结构技术要求审查主要从以

16、下几方面入手： 分析产品的结构，了解焊接结构的工作性质及工作环境。 必须对焊接结构的技术要求以及所执行的技术标准进行熟悉和消化理解。 结合具体的生产条件来考虑整个生产工艺能否适应焊接结构的技术要求这样可以做到及时发现问题，提出合理的修改方案，改进生产工艺，使产品全面达到规定的技术要求。 45 审查完毕后，若无修改意见，则审查者应在“工艺”栏内签字；若有较大修改意见，则暂不签字，审查者应填写“产品结构工艺性审查记录”，与图样一并交设计部门。设计者根据“产品结构工艺性审查记录”上的意见和建议进行修改设计，然后将未签字的图样返给工艺部门复查签字。若设计者与工艺员意见不一致，则由双方协商解决。若协商不

17、成，则由厂技术负责人进行裁决。46 1.4焊接结构工艺性审查实例焊接结构工艺性审查实例试对圆柱焊接齿轮的结构工艺性进行审查分析。a)辐板式 b)辐条式 图 4-21 圆柱焊接齿轮471、焊接齿轮的工作特点、焊接齿轮的工作特点机器传动中的齿轮、飞轮、带轮等统称为轮。轮在工作时可能受到下列作用力： 轮自身转动时产生的离心力。 由传动轴传来的转动力矩或由外界作用的圆周力。 由于工作部分结构形状和所处的工作条件不同而引起的轴向力和径向力。 由各种原因引起的振动和冲击力。焊接齿轮在工作时同样也受到以上几种力的作用。为了保证焊接齿轮的工作平稳，其结构必须具有轴对称性，因而它的几何形状多为比较紧凑的圆盘状或

18、圆柱状。 482、焊接齿轮的结构特点、焊接齿轮的结构特点 焊接齿轮分为工作部分和基体部分。 工作部分是指直接与外界接触并实现功能的部分，如轮齿。 基体部分由轮缘、辐板和轮毂组成，主要对工作部分起支撑和传递力的作用。 轮缘位于基体外缘，与工作部分相连，起支撑和夹持工作部分的作用； 辐板位于轮缘和轮毂之间，它的构造对轮体的强度和刚度以及结构的质量有很大影响，其种类有板式和条式两种； 轮毂是轮体与轴相连的部分，转动力矩是通过它与轴之间的过盈配合或键连接进行传递的，其结构是简单的圆筒体，其内径与轴外径相适应。493、焊接齿轮的结构分析、焊接齿轮的结构分析齿轮毛坯多为铸件，当齿轮直径大于1m时，若仍采用

19、铸造工艺生产，则废品率和生产成本较高。另外，铸造齿轮只用一种材料制作，往往不能满足齿轮的工作特性。若改为焊接件，则可选用不同的材料满足齿轮各部位的工作要求。如轮缘、轮毂的表面受力大，可选用强度高的低合金钢制作；而辐板传递载荷，需要足够的韧性，强度要求可低些，故选用低碳钢制作。焊接齿轮基体部分的毛坯全部采用焊接方法制造。50图4-22 轮毂的焊接结构a)一般焊接轮毂形式 b)增加加强筋 c)加工出定位台阶51根据齿轮结构的尺寸和承载大小不同，其轮辐结构也有所不同，可以分为辐板式和辐条式两种。辐板式结构简单，能够传递较大的扭转力矩。焊接齿轮多采用辐板结构，最常用和较简单的办法是切割圆形钢来制作轮辐

20、。由于齿轮要求较高的强度、刚度以及较大的惯性矩来储存动能，因此，轮辐都是由厚钢板焊接制作而成的。当轮缘较宽或存在轴向力，可采用双辐板或多辐板式轮辐结构；当轮缘宽度较窄时可采用单辐板，加放射状筋板以增强刚度。52图4-23 常见的轮辐结构a)圆形辐板 b)放射状辐板53图4-24a)为分段锻造后拼焊；图4-24b)为利用钢板气割下料后拼焊；图4-24c)为钢板卷圆后焊成筒体，然后逐个切割下来。54考虑到齿轮的厚度、直径和设备能力，轮缘毛坯可以采用图4-24所示的几种生产方式制备。a) b) c) 图4-24 轮缘毛坯的制备554、焊接齿轮结构分析结果、焊接齿轮结构分析结果 焊接齿轮的整体结构应匀

21、称和紧凑，轮体上的焊缝分布相对于转动轴线应均匀对称，以保证机械的平衡。 根据轮体上各组成部分所处的位置和工作特点不同，对材料的要求也不同，因此应按实际需要选择材料，同时注意材料的焊接性。 由于齿轮采用接头形式且辐板的布置状态不同，焊缝在焊接过程中的受力状态也不同，要尽量避免应力集中，在应力集中部位应采用大圆角过渡。 焊接齿轮的结构形式不应受传统结构的影响，在受力分析的基础上发挥焊接工艺的特长，通过对各构件的合理组合，有可能会获得强度高、刚性好和质量轻的新结构。56【综合练习】【综合练习】 一、填空题一、填空题1为了提高设计产品结构的工艺性，工厂应在首次生产前对 的产品和 的产品以及 产品图样进

22、行结构工艺性审查。2焊接结构工艺性审查的目的是保证 、 、 和 。3制造焊接结构的图样是工程的语言，它主要包括 图样、 图样和 图样等。4确定工作焊缝的尺寸，通常用 原则来计算求得。5焊接齿轮的基体部分由 、 和 三者组成，主要对工作部分起支撑和传递力的作用。6焊接结构工艺性审查的主要内容有 、 、 、 等。57二、简答题二、简答题1如何从减小焊接应力与变形的角度进行工艺性审查？2焊接生产中如何减少生产劳动量？3焊接齿轮的工作特点有哪些？4试述焊接结构工艺性审查的目的和步骤。5焊接结构工艺性审查的主要内容有哪些？ 586试从构件强度方面分析图4-25所示结构的不合理之处，并加以改进。a) b)图4-25 构件强度分析597试从焊接应力和焊接变形等方面分析图426所示结构的不合理之处，并加以改进。图4-26 焊接应力和焊接变形分析608图4-27所示结构的接头需进行X射线探伤，试分析接头的可探伤性，应如何改进？图4-27 接头可探伤性分析