焊接生产讲座交大.ppt
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1、焊接结构的生产,第一章 绪论,第一节 焊接生产在机械制造中的地位及其发展 方向一、焊接生产:1、概念:用焊接方法把毛坯或零件或部件连接 起来,达到所要求的焊接构件。这样 的生产过程叫做焊接生产。焊接生产中焊接工艺起主导作用。焊接生产的产品焊接构件(占总用钢量的45%),可能是成品的零件:水轮机的主轴等。成品的主要部件:机车的柴油机机体、船体 等。成品的主要部分:油槽车等。2、焊接生产工艺过程,材料入库,生产准备,零件加工,成品库,中间仓库,装配,焊接,涂漆,检验,修整,图1 焊接结构生产工艺过程简图,(1)生产准备(包括)审查与熟悉设计图纸,了解技术要求,进行工艺 分析;制定整个焊接结构生产工
2、艺流程;工艺评定及确认工艺方法;制定工艺文件及质量保证文件;订购材料及辅助材料;外购或自己设计制造专门的焊接工艺设备。,(2)材料入库(包括)不论基本材料还是辅助材料都应按设计要求进行 验收;对重要的产品,材料应按规定进行成分分析和性 能检验,验收合格后分类储存;有些材料还应进行预处理:矫直、矫平、喷丸、涂漆等;,(3)零件加工(备料)(包括)划线:放线、划线、号料;切割;校正;坡口加工;弯曲;成型;钻孔;冷热成形。,(4)中间仓库:存放加工好的半成品用。(5)装配焊接(包括)焊缝边缘清理;装配;焊接。装配-焊接:一般是交替进行的;对于复杂的焊接结构往往要经过若干次的装配-焊接工序;有时还要增
3、加机械加工、焊前焊后热处理及部件 和成品矫正。,(6)检验和修整 检验:通常从原材料入库开始,包括:工序间检验;成品间检验。严格的检验制度是保证产品质量的基本手段。修整:是对检验不合格的产品进行修理的 工序。(7)涂漆和成品包装 焊接生产是以涂漆和成品包装为结束。,图2、焊接结构加工、生产工艺流程图,图2、焊接结构加工、生产工艺流程图,图2、焊接结构加工、生产工艺流程图,二、焊接生产在机械制造业中的地位:焊接方法把毛坯或零件或部件连接起来,达到所要求的焊接构件。这样的生产过程叫做焊接生产。焊接生产中焊接工艺起主导作用。焊接生产的产品焊接构件(占总用钢量的45%),据国外权威机构统计,目前各种门
4、类的工业制品中,半数以上都得采用一种或多种焊接技术才能制成。钢铁、汽车和铁路车辆、舰船、航空和航天飞行器、原子能反应堆及水力或火力发电站、石油化工设备、机床和工程施工机械、农业机械、电机电器、微电子产品、家电等许多现代工业产品以及桥梁、高层建筑、城市高架或地铁、石油或天燃气的远距离输送管道、高能粒子加速器等许多重大工程建筑中,焊接成型都起到了十分重要的作用。,美国发射的Delta火箭,航天飞机,建筑,三、焊接结构生产的特点,可实现不同厚度、不同形状以及不同材料的连接;刚度大,整体性好;生产效率高;重量减轻,生产成本低。,缺点:焊接结构是不可拆卸的;易产生残余应力;焊缝易产生裂纹、夹渣、气孔等缺
5、陷。,第二节 焊接结构生产设计的基本任务一、生产规模 生产规模不同,生产工艺过程的组织也不同。1、单件小批量生产从生产准备到产品的生产工艺过程简单;一般采用通用设备;工人对产品的熟练程度和生产经验不足;技术和经济指标一般较低。,2、成批生产 一段时间的大量生产。3、大量生产 长时间的大量生产。便于采用专用高效率的设备和胎卡具;机械化、自动化程度高;技术和经济指标高。二、焊接生产的组成(包括:材料、设备、工作人员、生产场地)1、材料基本材料:钢板、型材、毛坯、标准件;,辅助材料:焊条、焊剂、保护气体、氧气等;附加材料:电力、压缩空气等。2、设备主要设备:各种焊机、各种机器等;辅助设备:装配焊接设
6、备、夹具、工具、生产 用具、防护用品、检验设备。3、工作人员生产工人:焊工、装配工、切割工;辅助工人:运输工、电工、调整工;管理和技术人员:车间管理人员、工程技术人 员、检查人员、仓库保管员等。,4、生产场地生产面积辅助面积三、焊接生产设计的基本任务进行焊接生产工艺的设计(为核心)主要是编制生产工艺过程:选择所有焊接件的合理的制造方法。确定制造产品所需的全部组成部分的数量和质量;选择合理的生产组织系统;,进行焊接车间设计;进行非标准设备的设计,包括焊接胎卡具的设计及其它生产设备的改装;确定基本的、实现所拟定焊接生产必须的投资。,第二章 焊接生产工艺过程设计,第一节 焊接生产工艺过程设计的内容和
7、步骤一、设计内容:1、焊接工艺过程设计:就是根据生产任务的性质、产品的图纸及技术条件、工厂条件,运用现代焊接技术及相应金属材料加工技术、无损检测技术等。焊接生产中焊接工艺起主导作用。焊接生产的产品焊接构件(占总用钢量的45%),2、焊接工艺过程设计的主要内容:研究产品各零件、部件的加工方法,工艺 规范及相应的工艺措施确定产品的合理的生产过程,包括各工艺 工序的次序确定每一加工工序所需的生产设备和辅助设备拟定生产流程的起重运输方式计算产品的工时定额,二、焊接工艺过程设计的步骤:1、准备工作首先分析产品的性质其次了解产品的用途和工作条件详细研究产品图纸各零件和各部件之间的接头形式确定产品各部分的重
8、要程度深入分析产品的技术条件熟悉产品的验收试验和质量检验的技术条件,2、产品的工艺过程分析首先对产品结构进行深入研究,分析加工工艺,抓住工艺特点;根据产品的生产性质和现场具体条件,初步确 定合理的加工工艺的技术水平;根据产品结构特点和技术要求;对重要零、部 件和关键工序进行分析;提出若干技术方案,分析优缺点;选择最优方案,制定出工艺过程。,3、初步制定工艺过程将产品分成若干工艺部件,并制定其装配焊 接顺序;部件之间组装成套的装配焊接顺序;确定各零件、部件在装配焊接过程中各工序 的加工方法及相应的工艺措施;按已确定的装配焊接工艺的要求,确定材料 的加工方法和工序间合理顺序;确定实现该工艺过程所需
9、生产设备的规格。,4、详细制定工艺过程 主要是编制工艺卡片。即将每个工序上的所有问题都一一确定下来,包括:所需的生产设备、辅助设备;加工工艺规范;劳动量;工序的延续时间;工人的工种等级与数量;主要材料、辅助材料及消耗,动力消耗等。,第二节 焊接生产工艺过程分析一、焊接工艺过程分析的原则与方法1、焊接工艺过程分析的原则在保证技术条件的前提下,取得最高的经 济指标2、焊接工艺过程分析的方法从保证焊接结构的技术条件的要求方面获得优质的焊接接头获得准确的外形尺寸保证各零件、部件的尺寸精度、尺寸链、公差各零件、部件的加工与配合面保证达到精度要求还必须充分估计结构的焊接变形,并要有减少焊接 变形的措施。,
10、从先进工艺采用的可能性方面 现代先进焊接方法的采用,机械化、自动化,先进生产工艺的创造等 举例:桥式起重机大梁工艺方案的确定,L,大梁的组成及焊缝种类 小筋板上盖板:双面角焊缝 大筋板上盖板:双面角焊缝 大筋板腹板:断续焊缝 小筋板腹板:双面角焊缝 上、下盖板腹板:单面角焊缝大梁的主要技术条件上挠度:F=(1/5001/650)L 桥架上挠度:F=(1/1000)L水平旁弯:F水=(1/15001/2500)L腹板的波浪变形 受压区:H/3处为0.7 受拉区:为1.2 一米范围内上盖板的水平度:B/250腹板的垂直度:H/250一端对另一端的扭曲等,25m,500mm,A,1,D,B,C,2,
11、4,5,3,大梁的主要技术条件中最重要的是上挠度:a)1/1000L挠度的来源 最大承载时可下挠1/700L,取其1/2 设备装好后有1/3500L。b)每条焊缝对挠度的影响 A类:下挠,数量多,影响最大;B类:下挠,比A类小;C类:上挠,影响不大;D类:其焊接顺序对挠度影响大 先焊下盖板:挠度?后焊下盖板:挠度?,c)装配方案耳之后再焊:A焊缝不好焊,下挠大。2+4、5:即 腹板+小筋+大筋+上盖板+另一侧腹板 该方法使断面惯性轴上升,但会引起旁弯。上盖板+4、5筋板焊接(中间向两侧焊)+腹板(从 里向外焊);该方案最好,但仍下挠。d)解决上挠的问题强制变形:四条腰缝对变形稍有影响,在装下盖
12、板 时使梁得到1/1000L,之后焊腰缝。预制上挠度:腹板上预制f=(1/3001/400)L 使焊完A焊缝后就得到上挠度。,第三节 焊接生产中的材料加工工艺一、金属材料的预处理 包括:材料的存储、验收、分类、矫正、除锈、表面保护。1、金属材料的储存和验收供货状况:轧材(板材、管材、型材)、锻件、铸 件。检查与验收:化学成分、外观、显微分析(气孔、夹 渣、裂纹、缺陷、形貌、组织)、力学性能、焊接性。存放:分类、除锈、方便装卸及安全。切割及运输:剪板机、气割设备、叉车、平板车、起重机。,2、金属材料的复验(使用前)化学成分金相检验力学性能(拉伸、弯曲、冲击)。3、金属材料的除锈化学除锈:酸洗碱中
13、和水冲洗烘干。机械除锈:喷丸(小铁丸)除锈喷(涂)底漆。3、金属材料金的矫正(1)变形原因及矫正要求轧制过程以及运输、储存过程中出现的变形。,3 备料 放样、划线、号料、切割、边缘加工、冷热成型加工、端面加工及制孔等。4 装配焊接 焊缝边缘清理、装配和焊接。5 检验 从原材料到产品,每道工序相应的检查。6 成品的验收、油漆、标志、包装。,存放:分类、除锈、方便装卸及安全。二 金属材料的复验(使用前)化学成分、金相检验、力学性能(拉伸、弯曲、冲击)。三 金属材料的除锈 化学除锈:酸洗碱中和水冲洗烘干。机械除锈:喷丸(小铁丸)除锈喷(涂)底漆。四 金属材料的矫正,1 变形原因及矫正要求 轧制过程以
14、及运输、储存过程中出现的变形。P9表21 22 23:板材、管材、角钢、工字钢。,2 分类(1)冷矫正和加热矫正(变形严重)。(2)第一次矫正:制造结构之前的预先矫正,对原材料。第二次矫正:对加工时毛坯的变形进行矫正,对毛坯。3 矫正方法(1)手工矫正:锤击。(2)矫正机床,钢板矫平机 p11图2-1原理 P11表2-4技术数据 型材矫正机:p11图22示意图角钢矫正机 和调直压力机。P12表25 技术数据辊轮数量速 度。,机床、摩擦压力机、曲柄压力机、杠杆压力机、千斤顶:,五 放样、划线、号料1 放样 根据图纸要求,在放样台上,用1:1的比例,划出零件的平面展开尺寸。目的是检查图纸的正确性,
15、确定下料尺寸,形成放样样板。分类:比例放样、光学放样、数学放样。2 划线 利用放样样板在金属材料上进行实际轮廓线的复制。3 号料 根据划线的轮廓线,用小锤和冲子在金属上标记。分类:机械号料,光学号料(利用照相机的原理,依投影后的轮廓线进行号料)电印号料(利用静电摄影的原理,将轮廓线直接印在涂有感光剂的钢板上)过程:放样划线号料。光学号料、电印号料不需放样划线。数学放样不需划线号料,直接通过数控切割机下料。,六 下料(一)机械切割1 剪切龙门剪床:剪切大宽度板材 技术数据p14表2-9,压力剪床:剪切宽度不大的板材,技术数据p15表210,角钢剪切机:技术数据p15表211联合冲剪机:技术数据p
16、15表212 剪切板材、型材、还可冲孔。园盘剪:剪切曲线。,2 锯切有齿锯:带锯、园盘锯 p16表213无齿锯:锯片与工件之间的摩擦热熔化切口,又称摩擦锯 p16表214,(二)气体火焰切割1 依气体不同分类 氧乙炔切割、氧丙烷切割、液化石油气切割。2 按控制方法 手工气割、半自动气割、靠模自动气割、光电跟踪气割、数控气割。(三)等离子弧切割 不锈钢、有色金属、大厚度焊件。(四)线切割机(电弧放电熔化)和电火花切割,七 坡口及边缘加工(一)熔化切割法 氧乙炔气割(特殊割嘴,和气割同时进行)碳弧气刨(清根、扣槽、清除焊接缺陷,配合砂轮),(二)车、铣、刨削的方法 坡口剪切机 坡口刨边机p18表2
17、16 坡口铣边机,八 弯曲及成形1 依加热与否 冷态弯曲、热态弯曲。2 设备(1)弯板机 三辊弯板机:p18图23a b 四辊弯板机:p18图23c d 原理及问题(筒形成锥状)技术数据:p19表217,(2)型钢弯曲机 手工(压力机、弯曲矫正机)自动(角钢弯曲机技术数据p20表218),九 冲压1 定义 将模具放在各种压力机上来完成零件的制作,核心是模具。2 分类 冷冲压,热冲压。3 设备 水压机,油压机,摩擦压力机,曲柄压力机。,十 零件的其他加工1 制孔钻孔:钻床p20表219。冲孔:冲孔机。割孔:孔径大的情况。镗孔:镗床。,2 折边 折边机或压力机床。3 弯管(1)有心弯管、无心弯管。
18、(2)冷弯管、热弯管。(3)设备 手动弯管机、电动弯管机。,十一 焊前清理1 清理内容 铁锈及氧化皮、油污、毛刺、焊渣、飞溅。2 清理方式(1)用风动或电动砂轮机、钢丝刷等。,气刮铲:又称气动扁铲打渣机p21图25。针束除锈器:又称气动针束打渣机。p22图26,(2)喷砂或喷丸清理 喷SiO2干砂或小铁丸(3)气体火焰表面清理 油污、氧化皮等,但成本高应用少。(4)酸洗 2%4%的硫酸1%2%的石灰水十二 焊接材料的储存防止焊条、焊丝、焊剂、衬垫等的受潮及混淆。,23 焊接结构的装配工艺,装配工艺:采用工装夹具或定位焊,按图纸要求,将零件连接成部件或整体结构。一 装配方式分类(一)按结构的类型
19、及生产批量的大小1 大型、单件生产的结构采用划线定位的装配方法 利用测量工具、简单夹具、定位焊等。2 批量生产的结构在专用的胎夹具上装配的方法 采用装配夹具及装焊夹具。(二)按工艺过程1 由单独零件逐步组装成结构(先装后焊,或装焊交替进行)2 由部件组装成结构,(三)按装配工作地点1 工件固定式装配 用于重型焊接结构、或产量不大的情况。2 工件移动式装配 按工序流程进行装配,装配生产线。二 焊接结构的装配顺序的确定 装配焊接顺序的确定(1)装配工作是否方便,焊接的可焊到性和方法(2)控制焊接应力及变形(装配工艺流程、装焊图表、焊缝识别卡、装配工艺卡),三 典型装焊次序分部件装配焊接法(一)优越
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