课程设计总体方案教材

1、材料科学与工程学院College of Materials Science and Engineering姓名宋守亮应用领先协调发展基础突破课程设计课题：连接工程及自动化工装设计题目操作室结构班级材控1106学号 U201111357目录一、总体方案要求1. 1结构特点-061. 2结构制造符合的技术要求-061.3结构的材料成分-061. 4结构材料的力学性能071.5结构的加工方法071. 6结构的焊接成形方法071.7结构用的焊接材料-081.8结构的热处理技术-081.9生产设备-081.10结构检验-08二、生产制造工艺过程设计说明2. 1原材料的购买102. 2原材料的预处理102

2、. 3备料112. 4焊接所需的定位夹紧装置122. 5焊接132. 6焊接质量检验152. 7力学性能检验162. 8涂漆162. 9包装16三、焊接工艺设计说明3. 1焊前准备173. 2焊接工艺173. 3焊接设备173. 4焊接材料173. 5焊接参数173. 6焊接顺序18总体方案图1图2图3图41、结构特点该吊车操作室结构主要由六个面的钢板组成，不需要承受很大的 载荷，上板有吊耳，运输时需要承受很大的载荷。吊耳本身的强度是 结构设计中的关键问题。（1）长度、高度、宽度尺寸不应超过允许偏差。（2）底板与地而的平行度不应超过允许偏差值；支撐板的垂直 度偏差、构件长度方向的扭曲偏差均不应

3、超出规定偏差。（3）各零件间装配间隙及角度的偏差，不能超出规定。（4）焊缝外形尺寸偏差及焊接缺陷、各零件的局部变形量均不 能超出规定。在上述技术条件中，焊接变形是造成难以满足要求的主要原因。 工艺设计时不应该依靠焊后的矫正来达到技术条件，而主要靠采用合 理的备料、装配一焊接顺序及工艺来预防焊后变形。2、结构制造符合的技术要求化学成分、力学性能、技术条件应分别符合GB/T700-1988碳 素结构钢、GB/T15911994地很近高强度结构钢技术条件。（1）、所有焊缝均为角焊缝，双而焊，高度为4mm.（2）、10号钢板的位置由主令控制器选定后，再焊接。（3）、窗的开口尺寸带括号为参考尺寸，具体尺

4、寸视与钢化玻璃 相配合的铝合金框架及橡皮框尺寸而定。根据橡皮框尺寸，开口板厚 处两侧而应适当垫宽以与之相配。3、结构的材料成分本工艺成分为Q235-A,其成分如下:表1 Q235的成分CMnSiSP0.14%0.22%W1.4%WO. 3%WO. 05%WO. 045%4、结构材料的力学性能A3钢的屈服强度为235MPa,抗拉强度为315430MPa,伸长率为 21%26%,有较高的塑性又有适中的强度。5、结构的加工方法在此次生产过程中需要焊接、冲压、车削、铳削、钻孔、切割等 工艺。所有钢板和焊接坡口都要经过切割工艺得到具体尺寸。14号钢板 需要经过冲压和弯折工艺，1号、6号、10号钢板需要经

5、过冲压和钻 孔工艺，3号、4号需要经过冲压工艺。6、结构的焊接成形方法选择焊接方法时必须符合以下要求：能保证焊接产品的质量优良 可靠，生产率高，生产费用低，能获得较好的经济效益。不同结构的 产品由于焊缝的长短、形状、焊接位置等各不相同，因而适用的焊接 方法也会不同.结构类产品中规则的长焊缝和环缝宜用埋弧焊和熔化 极气体保护焊，焊条电弧焊用于打底焊和短焊缝焊接。木产品为操作室结构，不需要承受很大的载荷，并且绝大多数的 焊缝都是长焊缝且是角焊缝双而焊，所以用手工电弧焊和C0：气体保 护焊就可以满足要求。7、结构用的焊接材料a、焊条 E4303 (J422)(2. 5、3. 2、4mm、5mm)对于

6、一 般的零件，不承受较大的载荷。b、焊条E4315 (J427)(4mm),焊接吊耳的时候需要，承受 较大载荷的重要零件，采用开坡口的方法以保证焊透，并且具有良好 的韧性，以保证力学性能减少焊接缺陷。c、焊丝 H08Mn2SiA (1.6mm)8、结构的热处理技术由于材料的力学性能要求不高，所以不需要进行焊前预热和焊后 热处理。9、生产设备化验设备、ZX5-400型焊机，氧一乙烘火焰切割机(ML-1225), 磁粉探伤仪(CJE-2A),超声波探伤仪(DY2600W),砂轮机(MD3212), 华中数控铳床，丝锥，拉力机、尺、规、经纬仪、计算机放样系、刨 边机(HC202)、钻床、专用工装夹具

7、、焊枪、普通直流焊机、校直 机(YJZ-1000)、喷丸机(Q0250-VI)、喷漆机(CW300)、烘干机等。10、结构检验(1) 、结构件外形尺寸检验结构件长度偏差、角度偏差、直线度偏差、平而度偏差、平行度 偏差安有关规定检验。结构件直线度、平而度、平行度测量方法应符 合 JG/T 5082.l-1996o(2) 、焊缝外观及外形尺寸检验4、外观检验采用肉眼进行，对有怀疑的严重缺陷（未熔合、裂纹） 采用放大镜或表而探伤方法辅助判断；b、外形尺寸用焊接检测尺对具有代表性的选点进行检验；C、焊缝的外观、焊波应均匀，不允许未熔合（坡口未填满）焊瘤、烧穿等缺陷；d、角焊缝的外形尺寸要求参见有关手册

8、（3）、焊缝的内在质量检验&、每条焊缝坡口焊前做100%磁粉探伤或着色检查；b、焊缝定位焊做100%着色检查，焊缝返修清楚缺陷后和补焊后 磨平做着色检查；c、焊缝硬度单个值WHB220,平均值WHB210。二.生产工艺过程1.原材料的购买木次材料采用Q235-A和标准件，统一购置Q235-A钢板，具体规 格如下：钢板：15mm X 50mm X 13000mm钢板：12mmX 170mmX 230mm钢板：9mmX 70mmX 300mm钢板：6mm X 2300mmX 12000mm角钢：LlOOmmX lOOmmX 16mm一1530mm槽钢：5#4400mm2 材料预处理（1）、原材料的

9、检验：Q235A钢，要求含表2CMnSiSP0.14%0.22W1.4%WO. 3%WO. 05%WO. 045%屈服强度为235MP,抗拉强度为372MP460MP,延伸率为25%27%o（2）、原材料的储存：检测合格的钢板标号之后存储起来，便于 下次使用时便利。（3）材料的复验：在再次使用之前还要进行复验，Q235A钢，要 求含表3CMnSiSP0.14%022W1. 4%WO. 3%WO. 05%WO. 045%屈服强度为235MP,抗拉强度为372MP460MP,延伸率为25%27%。（4）、金属材料的除锈处理：为了降低成木，采用机械除锈的方 法，具体的采用喷丸除锈，主要以颗粒喷射冲蚀

10、作用构成，以达 到表面清洁和适宜的粗糙度，设备采用敞开式喷丸除锈机。能够 较为彻底的清除材料表面的所有朵质。机械程度高，除锈质量好。（5）、金属材料的矫正：钢板的矫正采用7轴锂矫正机。图63 备料：（1）、放样和号样：放样是在制造金属结构件以前，按产品零部件图纸要求，在放 样台上用1： 1的比例尺寸，划出实际零件的平而展开图。该部分 有14块钢板，按照产品零件图纸的要求，在钢板上画出实际零件 的尺寸，然后进行号料。号料是根据放样零件的轮廓，用小锤和 冲子在钢板上打上记号。这样就可以进行下一步的加工了。（2）、下料：在划线和号料的基础上对钢材进行氧一乙烘切割，3和4号板 切割出窗口，6号和12号

11、钢板切割出圆孔。气割前钢板必须预热 100. C150.C,预热范围为40mmo切割后用砂轮机清除氧化层和 夹朵物，并呈金属光泽。（3）、坡口加工：根据手弧焊焊接接头的基本形式和尺寸（GB98588）本加 匚过程中所使用的钢板厚度有6mm、9mm 15mm,其中6mm不需开 坡口，其余均开K型坡口。所有焊接坡口焊前进行100%磁粉探伤检查焊接坡口和热影响区有无裂纹、分层、夹朵，应进行硬度测试,WHB200为合格。（5）机加工：对13号钢进行铳削加工，铳岀两个1520倒角。对1号 和10号板进行铳削加工，钻孔，攻丝。对4号板材进行弯曲，将 钢板加热到950C10C保温一小时后出炉。4 焊接所需的

12、定位夹紧装置（1）定位：由于定位精度不高，定位可使用可拆式角钢型挡块n 卄 叶 科 nn,H- LL f Q图7（2）夹紧：选用螺旋压夹装置，结构简单，夹紧力较大，特变试用与小批量及单件生产情况图8（3）采用平台式工作台，有利于减少钢板的变形。5 焊接:（1）、焊前准备：焊前准备主要包括坡口的制备、预焊部位的清理、焊条的清理以及钢板表面的探伤等。首先，对于坡口的制备，这里采用刨削 和氧气切割的方法。这样可以加工出直边任何形式的坡口。其次, 对于预焊边缘的清理，在焊接部位，焊前要清理水、锈、油污、 切割氧化皮等朵物，以利于获得高质量的焊缝。清理时，此处采 用的是喷丸处理。再次，碱性焊条E4315

13、需要在350400C下烘 干广2h,酸性焊条和焊丝不需烘干。（2）、焊接方法：为了简化工艺，生产过程中使用手工电弧焊和CO?气体保护焊 的方法进行焊接。（3）、焊接设备手工电弧焊采用直流焊机，电源型号为ZX5-400；二氧化碳 气体保护焊采用推丝式半机械化二氧化碳焊机，型号为XBC-500o（4）、焊接材料：A、焊条 E4303 （直径为 2.5mm、3.2mm、4mm 5mm）、E4315 （直 径为5mm） oB、焊丝 H08Mn2SiA （直径为 1. 6mm）C、上述焊条必须有材质证明书和工厂复验报告。（5）、焊接工艺评定：按GB/T 12469-1990焊接质量保证钢熔化焊接头的要求

14、和 缺陷分级及JB/T 7949-1999钢结构焊缝外形尺寸完成上 述各项焊接施工项目之焊接工艺评定，用经焊接工艺评定合格的 工艺编制为焊接工艺卡指导生产。（6）、焊接工艺要求：A、木焊接工艺中酸性焊条和焊丝均不需烘干处理，但碱性焊条J427要经350400C烘干处理。B、用氧乙烘焰进行坡口切割，切割前必须预热180 C200 C, 预热范围40mm,切割后用砂轮机清楚氧化皮和夹杂物，直至呈金 属光泽，对所有焊接坡口焊前进行100%磁粉探伤和硬度测试，检 查焊接破口处和热影响区有无裂纹、分层、夹渣。C、焊前应清除焊件表面铁锈、油污、水分等杂质，。D、为了防止空气侵入焊接区而引起气孔、裂纹，降低

15、焊接性能， 应尽星采用短弧焊。E、热影响区再高温停留时间不宜过长，以免晶粒粗大。F、反面清焊根采用电弧气刨，应在焊后立即进行，隔时冷却后， 应重新预热到100 C以上在清根。清根后用砂轮机彻底清除熔渣 和渗碳层，直至呈现金属光泽。G、再无损探伤前，焊缝要进行表面检查。有表而缺陷的焊缝要返 修，预热温度和焊接工艺应与焊缝完全相同。6 焊接质量检验:a无损探伤前，焊缝应进行内外表而检查。b、垂直度和水平度的检验c、每条焊缝用磁粉探伤或者着色检查d、每条焊缝进行超声波探伤e、每条焊缝进行硬度检测f、力学性能检验：焊缝回火热处理后取样做力学性能检验，检验 项目：屈服强度、抗拉强度、拉伸率等，使其合乎G

16、B 2654-1989焊 接接头及堆焊硬度试验方法标准。7 力学性能检验各焊缝回火热处理后取样做力学性能检验，检验项目：屈服强度、 抗拉强度、拉伸率等，使其合乎GB 2654-1989焊接接头及堆焊硬 度试验方法标准。&涂漆按照要求涂上所需颜色和材料的漆。9 包装按照要求将产品包装起来存储或者发货。三、焊接工艺卡设计说明1、焊前准备焊前准备包括坡口的制备、预焊部位的清理、焊条的清理以及钢 板表而的探伤。首先，对于6mm的板，为了简化工艺，这里不需要 开坡口，对于9mm、15mm的板，要开K型坡口；其次，对于预焊 边缘的清理，在焊接部位，焊前要清理水、锈、油污、切割氧化皮等 杂物，以利于获得高质

17、量的焊缝；再次，焊条要烘干，以降低焊条的 水分量，减少氢的有害影响，以防止产生气孔裂纹及降低接头的机械 性能。2、焊接工艺考虑到焊渣的清理等问题，采取二氧化碳气体保护焊、手工电弧 焊两种焊接方法。3、焊接设备手工电弧焊采用直流焊机，电源型号为ZX5-400；二氧化碳气体 保护焊采用推丝式半机械化二氧化碳焊机，型号为XBC-500o4、焊接材料A、焊条 E4303 （直径为 2.5mm、3.2mm、4mm 5mm）、E4315 （直 径为5mm） oB、焊丝 H08Mn2SiA （直径为 1. 6mm）5、焊接电压、电流、焊速等参数可以査表得到。6、焊接顺序(1) 根据画线将11号钢板用夹具和挡块固定在2号钢板上，进行焊 接；(2) 根据画线将9号槽钢用夹具和挡块固定在3号钢板上，进行焊 接；(3) 根据画线将1号固定在3号上，进行焊接；(4) 用夹具将13号钢板固定在3、4号钢板上，然后进行焊接；(5) 将3号钢板(后面的一块)放平，根据画线将2号钢板固定在 3号钢板上，进行焊接；(6) 将4号钢板放直，将3号(前而)与4号垂直放置，用直尺确 定其角度，然后进行立焊；(7) 根据画线将16块7号钢板固定在6号角钢上，进行焊接；(8) 根据画线将10、12以及焊好的6、7号钢板用挡块和夹具固定 在5号钢板上，依次进行焊接；(