焊接结构加工工艺规程编制及生产工艺

焊接结构生产项目四焊接结构加工工艺规程编制及生产工艺项目四焊接结构加工工艺规程编制及生产工艺任务1焊接结构工艺性审查任务2焊接结构加工工艺规程编制任务3桥式起重机桥架的生产工艺任务4压力容器的生产工艺任务5船舶结构的生产工艺任务1焊接结构工艺性审查1.焊接结构工艺性审查的目的具有相同的使用性能的产品结构有多种形式，或简单，或复杂，结构不同使产品成本有很大的差别。因此，工艺部门必须对产品的结构进行工艺性审查，确定最佳方案。焊接结构工艺性审查的目的是保证结构设计的合理性、可行性、结构使用的可靠性和经济性。焊接结构工艺性概念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，并采用最有效的工艺方法的可行性。任务1焊接结构工艺性审查（a）（b）（c）双孔叉连杆的结构形式三种方案比较如图a所示的带双孔叉的连杆结构形式，装配和焊接不方便；图b所示结构是采用正面和侧面角焊缝连接的，装配和焊接方便，但是搭接接头，疲劳强度低；图c所示结构是采用锻焊组合结构，焊缝为对接形式，既保证了焊缝强度，又便于装配焊接，是合理的接头形式。任务1焊接结构工艺性审查（a）（b）（c）弯头形式弯头有3种形式，每种形式的工艺性都适应一定的生产条件。a由两个半压制件和法兰组成，在大量生产有大型压力机床的条件下，其工艺性好；b由2段钢管和法兰组成，在流速低、单件生产或缺乏设备的条件下，其工艺性好；c由许多环行件和法兰组成，在流速高且单件生产的条件下，其工艺性好。任务1焊接结构工艺性审查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）。结构工艺性的好坏，是相对于某一具体条件而言的。2.焊接结构工艺性审查的内容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（1）尽可能减少焊缝数量和焊缝填充金属量。（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）采用合理的装配焊接顺序。（5）尽量避免各条焊缝相交。任务1焊接结构工艺性审查•①尽可能地减少结构上的焊缝数量和焊缝的填充金属量，有利减少焊接应力与变形。任务1焊接结构工艺性审查框架有两个设计方案，图a是用许多小肋板，构成放射形状来加固转角；图b是用少数肋板，构成屋顶的形状来加固转角。图b的方案不仅提高了框架转角的刚度、强度，焊缝数量少，减少了焊后的变形和应力。（a）（b）框架转角处加强肋布置的比较1、从减小焊接应力与变形的角度分析结构的合理性②尽可能地选用对称的构件截面和焊缝位置•当焊缝对称于中性轴或接近中性轴时，焊后弯曲变形小。任务1焊接结构工艺性审查各种截面的构件•图a构件的焊缝都在x—x轴一侧，焊后焊缝纵向收缩，产生弯曲变形；•图b构件的焊缝位置对称于x—x轴和y—y轴，焊后弯曲变形小；•图c构件由两根角钢组成，焊缝位置与截面重心并不对称，若把距重心近的焊缝设计成连续的，把距重心远的焊缝设计成断续的，能减少弯曲变形。③尽可能地减小焊缝截面尺寸•在不影响结构的强度与刚度的前提下，尽可能地减小焊缝截面尺寸或把连续角焊缝设计成断续角焊缝，减少焊接应力与变形。任务1焊接结构工艺性审查④采用合理的装配焊接顺序•对复杂的结构应采用分部件装配法，尽量减少总装焊缝数量，减少结构的变形。⑤尽量避免各条焊缝相交•如图所示三条角焊缝在空间相交。•图a在焊缝交于一点，产生三轴应力，造成严重的应力集中。•若把它设计成图b所示的形式，能克服以上缺点。任务1焊接结构工艺性审查（b）（a）空间相交焊缝的方案比较2、从减小应力集中的角度分析结构的合理性应力集中降低整体结构的疲劳强度和塑性，容易引起结构脆断。•为了减少应力集中，一般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尽量避免构件截面的突变任务1焊接结构工艺性审查①尽量避免焊缝过于集中•图a八块小肋板和轴承套焊接，焊缝集中在一起，应力集中严重，不适合承受动载荷。•采用图b的形式，不仅改善了应力集中的情况，也使工艺性得到改善。任务1焊接结构工艺性审查2、必须有利于减小应力集中焊缝布置与应力集中的关系图a中焊缝布置，有应力集中，可焊到性差，图b所示结构，其应力集中和可焊到性都得到改善。任务1焊接结构工艺性审查任务1焊接结构工艺性审查②尽量采用合理的接头形式重要的焊接接头将角接接头和T形接头，转化为应力集中系数较小的对接接头。图a的接头转化为图b的形式，实质上是把焊缝从应力集中的位置转移到没有应力集中的地方，同时也改善了接头的工艺性。在对接接头中只有当力能够从一个零件平缓地过渡到另一个零件上去时，应力集中才是最小的。任务1焊接结构工艺性审查③尽量避免构件截面的突变在截面变化的地方必须采用圆滑过渡或平缓过渡，不要形成尖角。•搭接板存在锐角时（图a）应把它改变成圆角或钝角（图b）。3、从焊接生产工艺性分析结构的合理性①尽量使结构具有良好的可焊到性。②保证接头具有良好的可探到性。③尽量选用焊接性好的材料来制造焊接结构。任务1焊接结构工艺性审查任务1焊接结构工艺性审查①从接头的可焊到性进行分析3、从焊接生产工艺性的角度分析结构的合理性可焊到性是指每一条焊缝都能得到很方便的施焊，避免因不易施焊而造成焊接质量差。•图示构件，图a所示三个结构都没有操作空间，很难施焊；•如果改成图b的形式，就具有良好的可焊到性。②保证接头具有良好的可探到伤性任务1焊接结构工艺性审查可探伤性比较需要检验的焊接接头，必须考虑到是否方便检验。高压容器焊缝要求100%射线探伤。图a所示接头无法进行射线探伤。应改为图b所示的接头形式。任务1焊接结构工艺性审查③从材料的焊接性分析•许多焊接结构都选用合金高强度钢来制造，其具有强度高，塑性、韧性好，焊接性和加工性能好的特点，而且能延长结构的使用寿命。4、从焊接生产的经济性分析结构的合理性（1）合理利用材料（2）尽量减少生产劳动量①尽量取消多余的加工②尽量减少辅助工时③尽量利用型钢④采用先进的焊接方法任务1焊接结构工艺性审查任务1焊接结构工艺性审查（4）从焊接生产的经济性角度分析结构的合理性①合理利用材料合理地使用材料，降低成本，减轻产品重量。•图a是用冲床落料制作；•图b是用扇形片拼接；•图c是用气割板条热弯而成（b）（c）（a）法兰盘的备料方案比较材料的利用率按a、b、c顺序提高，但生产的工时也按此顺序增加，哪种方案好要综合比较才能确定。通常是法兰直径小，生产批量大时，可选用a方案；尺寸大、批量大时，采用b方案能节约材料，经济效果好；法兰直径大且窄，批量小，宜选用c方案。任务1焊接结构工艺性审查图b是锯齿合成梁，如果用工字钢通过气割方法（如图a所示）再焊接成锯齿合成梁，就能节约大量的钢材和焊接工时。锯齿合成梁•尽量取消多余的加工•联系焊缝，因为焊缝受力不大，若要求开坡口或焊透也是多余的加工。•如图中工字梁的上下翼板拼接处焊上加强盖板，就是多余的，由于焊缝集中反而降低了工字梁承受动载荷的能力。任务1焊接结构工艺性审查•②尽量减少劳动生产量•减少生产劳动量的办法有很多，归纳起来有以下几个方面：任务1焊接结构工艺性审查•尽量减少辅助工时•结构中焊缝所在位置应使焊件翻转的次数最少。•图a为箱形截面构件的对接焊缝，焊接过程中焊件翻转一次，就能焊完四条焊缝；图b设计为角焊缝，如果采用“船形”位置焊接，需要翻转焊件三次。•从焊前装配来看，图a方案也比图b要容易些。•尽量利用型钢和标准件•用型钢来制造，焊接工作量会比用钢板制造要少得多•图中箱形截面构件，若用工字钢组成时，其焊接工作量可减少一半。任务1焊接结构工艺性审查图为一根变截面工字梁结构，•图a是用三块钢板组成；，•图c用工字钢组成，可将工字钢用气割分开，再组装焊接起来（图b），就能大大减少焊接工作量。a)由三块钢板组成b)气割工字钢c)组装焊接工字钢•有利于采用先进的焊接方法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。•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。任务1焊接结构工艺性审查任务1焊接结构工艺性审查如图所示辐板式圆柱焊接齿轮。试分析焊接齿轮结构的工艺性。(a)(b)辐板式圆柱焊接齿轮1.焊接齿轮的结构工艺性分析齿轮毛坯多为铸造生产。•但是当齿轮直径大于1m以上时仍采用铸造工艺生产，则废品率和生产成本都将会进一步增高•在重型机械中，过去一直用铸造方式制作的大中型齿轮越来越多地被焊接齿轮所代替。任务1焊接结构工艺性审查任务1焊接结构工艺性审查（1）焊接齿轮的工作特点①轮自身转动时产生的离心力。②由传动轴传来的转动力矩或由外界作用的圆周力。③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。④由各种原因引起的振动和冲击力。轮在工作时可能受到的作用力任务1焊接结构工艺性审查工作部分轮齿基体部分①轮缘②腹板③轮毂（2）焊接齿轮的结构特点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、腹板和轮毂三者组成，主要对工作部分起支撑和传递力的作用。轮齿轮毂腹板轮缘任务1焊接结构工艺性审查轮缘毛坯的制备、焊接轮结构形式（3）焊接齿轮的结构分析•图所示为轮缘毛坯的几种生产方式：•图a为分段锻造后拼焊；•图b为利用钢板气割下料后拼焊；•图c为钢板卷圆后焊成筒体，然后逐个切割下来。任务1焊接结构工艺性审查（4）焊接齿轮结构的分析结果①整体结构应匀称，轮体上得焊缝分布相对于转动轴线应均匀对称，以保证机械的平衡。②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。③要尽量避免应力集中，采用大圆角过渡。④焊接齿轮的结构形式不应受传统结构的影响，要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、刚性好和重量轻的新结构。任务1焊接结构工艺性审查如图所示屋顶桁架结构。试分析型钢桁架结构的工艺性。屋顶桁架结构2.型钢桁架的结构工艺分析任务1焊接结构工艺性审查（1）桁架的特点（2）桁架的技术参数（3）型钢桁架节点结构分析桁架是主要用于承受横向载荷的梁类结构，还可以做机器骨架及各种支撑塔架。特别在建筑方面尤为广泛。•一般来说，当构件承载小、跨度大时，采用桁架制作的梁节省钢材比较经济。大跨距桁架a）、b）建筑桁架c）起重机桁架任务1焊接结构工艺性审查•1）主要技术参数是指桁架要求保证高度、跨度。桁架跨度:起重机桁架的跨度是指桥架两轨道之间的距离。桁架高度：桁架弦杆轴线之间的最大距离。•2）要求保证挠度，防止扭曲。（2）桁架的技术参数任务1焊接结构工艺性审查任务1焊接结构工艺性审查（3）型钢桁架节点结构分析为了保证桁架结构的强度和刚度：•桁架杆件所用的型钢种类越少越好；•杆件所用角钢一般不小于L50mm×50mm×5mm；•钢板厚度不小于5mm；•钢管壁厚不小于4mm。•杆件宜用宽而薄的型钢组成，以增大刚度。分析桁架节点结构主要目的是：防止在节点处产生附加力矩及减少节点处应力集中。任务1焊接结构工艺性审查•如图所示为屋顶桁架A处节点结构设计的四种形式。图a，节点的几何中心线不重合，将产生附加力矩，同时件1、2、3间距小，使施焊比较困难。图b节点的几何中心线重合，附加力矩小，但型钢1、3与件4的过渡尖角大，易在尖角处形成应力集中图c节点选用连接板4，使件1、2、3间与件4的焊缝过长，焊后易使桁架产生变形，且增加了装配工作量，浪费材料。图d节点结构采用带有弧形的连接板，降低了节点的应力集中，提高了节点的承载力。为使焊缝不太密集，满足强度要求，桁架节点处应设置节点板，桁架节点板越小越好；节点的形状最好采用矩形、梯形和平行四边形。任务1焊接结构工艺性审查（4）型钢桁架结构分析结果①杆件截面的重心线应与桁架的轴线重合，在节点处各杆应汇交于一点。②桁架杆件宜直切或斜切，不可尖角切割。③在铆接结构中，桁架的节点必须采用节点板，焊接桁架可有可无节点板。当采用节点板时，其尺寸不宜过大，形状应尽可能简单。桁架杆件的切割桁