第二章 焊接结构制造工艺设计

1、焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计 内容内容 第一节第一节 焊接结构制造工艺设计的内容焊接结构制造工艺设计的内容 和方法和方法 第二节第二节 焊接工艺规程的编制焊接工艺规程的编制 第三节第三节 焊接结构生产工艺过程分析焊接结构生产工艺过程分析 第四节第四节 焊接工艺设计实例焊接工艺设计实例 第五节第五节 焊接工艺评定焊接工艺评定焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计焊接结构生产的一般工艺过程图焊接结构生产的一般工艺过程图第一节第一节 焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计的内容和方法的内容和方法焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计一、生产过程与工艺过程一、生产过程与工艺过程生产过

2、程生产过程将原材料或半成品转变为产品的全部将原材料或半成品转变为产品的全部过程称为生产过程。过程称为生产过程。工艺过程工艺过程改变生产对象的改变生产对象的形状形状、尺寸尺寸、相对位相对位置和性质置和性质等，使其成为成品或半成品的过程称为工等，使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程。艺过程。生产过程生产过程包括直接改变零件形状、尺寸和材料性包括直接改变零件形状、尺寸和材料性能或将零、部件进行装配焊接等所进行的加工过程，能或将零、部件进行装配焊接等所进行的加工过程，如划线、下料、成形加工、装配焊接及热处理等；如划线、下料、成形加工、装配焊接及热处理等；同时也包括各种辅助生产过程，如材料供应、零部同

3、时也包括各种辅助生产过程，如材料供应、零部件的运输保管、质量检验、技术准备等。前者属于件的运输保管、质量检验、技术准备等。前者属于工艺过程，后者属于辅助生产过程。工艺过程，后者属于辅助生产过程。焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计二、工艺过程的组成二、工艺过程的组成 焊接结构产品的工艺过程是由一系列的工序依次组焊接结构产品的工艺过程是由一系列的工序依次组合而成的，通过各种工序将原材料或毛坯逐渐制成成品。合而成的，通过各种工序将原材料或毛坯逐渐制成成品。 1工序工序 工序是由一个或一组工人，在一台设备或一个工作工序是由一个或一组工人，在一台设备或一个工作地点对一个或同时对几个焊件所连续完成的

4、那一部分工地点对一个或同时对几个焊件所连续完成的那一部分工艺过程，称为工序。艺过程，称为工序。 2工位工位 工位是工序的一部分。在某一工序中，焊件在加工工位是工序的一部分。在某一工序中，焊件在加工设备上所占的每个工作位置称为工位。设备上所占的每个工作位置称为工位。 3工步工步 工步是工艺过程的最小组成部分，它还保持着工艺过工步是工艺过程的最小组成部分，它还保持着工艺过程的一切特性。在一个工序内焊件、设备、工具和工艺程的一切特性。在一个工序内焊件、设备、工具和工艺规范均保持不变的条件下所完成的那部分工序称为工步。规范均保持不变的条件下所完成的那部分工序称为工步。焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工

5、艺设计 工序工序是工艺过程的最基本组成部分，是生产计是工艺过程的最基本组成部分，是生产计划的基本单元，工序划分的主要依据是加工工艺过划的基本单元，工序划分的主要依据是加工工艺过程中工作地点是否改变和加工是否连续完成。程中工作地点是否改变和加工是否连续完成。 焊接结构生产工艺过程的主要工序有焊接结构生产工艺过程的主要工序有放样放样、划划线线、下料、成形加工、边缘加工、装配、焊接、矫下料、成形加工、边缘加工、装配、焊接、矫正、检验、涂装正、检验、涂装等等。 在生产过程中产品由原材料或半成品经过毛坯在生产过程中产品由原材料或半成品经过毛坯制造、机械加工、装配焊接、涂装包装等加工所通制造、机械加工、装

6、配焊接、涂装包装等加工所通过的路线叫做过的路线叫做工艺路线工艺路线或或工艺流程工艺流程，它实际上是产，它实际上是产品制造过程中各种加工工序的顺序和总和。品制造过程中各种加工工序的顺序和总和。焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计 一、工艺规程的概念一、工艺规程的概念 工艺规程工艺规程是规定产品或零部件制造工艺过程和是规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的操作方法等的工艺文件工艺文件。也就是将工艺路线中的各。也就是将工艺路线中的各项内容，以工序为单位，按照一定格式写成的技术项内容，以工序为单位，按照一定格式写成的技术文件。文件。 在焊接结构生产中，工艺规程由在焊接结构生产中，工艺规程由两部

7、分两部分组成：组成：一部分一部分是原材料经划线、下料及成形加工制成零件是原材料经划线、下料及成形加工制成零件的工艺规程；的工艺规程；另一部分另一部分是由零件装配焊接形成部件是由零件装配焊接形成部件或由零、部件装配焊接成产品的工艺规程。或由零、部件装配焊接成产品的工艺规程。第二节第二节 焊接工艺规程的编制焊接工艺规程的编制焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计 编制工艺规程是生产中的一项技术措施，它编制工艺规程是生产中的一项技术措施，它是根据产品的技术要求和工厂的生产条件，以科是根据产品的技术要求和工厂的生产条件，以科学理论为指导结合生产实际所拟定的加工程序学理论为指导结合生产实际所拟定的加工

8、程序和加工方法。和加工方法。 工艺规程的作用：工艺规程的作用： 1 1工艺规程是指导生产的工艺规程是指导生产的主要技术文件主要技术文件 2 2工艺规程是生产组织和生产管理的工艺规程是生产组织和生产管理的基本依基本依据据 3 3工艺规程是设计新厂或扩建、改建旧厂的工艺规程是设计新厂或扩建、改建旧厂的技术依据技术依据 4 4工艺规程是交流先进经验的工艺规程是交流先进经验的桥梁桥梁焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计 工艺规程的文件有： 1工艺过程卡工艺过程卡 将产品工艺路线的全部内容，按照一定格式写成的将产品工艺路线的全部内容，按照一定格式写成的文件即工艺过程卡。文件即工艺过程卡。 2工艺卡片

9、工艺卡片 以工序为单位详细说明零件、部件加工方法和加工以工序为单位详细说明零件、部件加工方法和加工过程的卡片。过程的卡片。 3.加工工序卡加工工序卡 除填写工艺过程卡的内容外，尚须填写操作方法、除填写工艺过程卡的内容外，尚须填写操作方法、步骤及工艺参数等。步骤及工艺参数等。 4作业指导书作业指导书 5.工艺守则工艺守则焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计二、编制工艺规程的原则二、编制工艺规程的原则 工艺过程需保证四个方面的要求：工艺过程需保证四个方面的要求：安全、安全、质量、成本、生产率质量、成本、生产率。它们是产品工艺的四大。它们是产品工艺的四大支柱即先进的工艺技术是在保证安全生产的条支

10、柱即先进的工艺技术是在保证安全生产的条件下用最低的成本，高效率地生产出质量优良件下用最低的成本，高效率地生产出质量优良具有竞争力的产品。具有竞争力的产品。 在编制工艺规程时，应深入研究各种典型零件在编制工艺规程时，应深入研究各种典型零件与产品的规律性寻求一种科学的解决方法，在与产品的规律性寻求一种科学的解决方法，在保证质量的前提下用最经济的办法制造出零件与保证质量的前提下用最经济的办法制造出零件与产品。产品。焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计编制工艺规程应遵循下列原则：编制工艺规程应遵循下列原则： 1技术上的先进性技术上的先进性 2经济上的合理性经济上的合理性 3技术上的可行性技术上的可

11、行性 4良好的劳动条件良好的劳动条件焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计编制工艺规程时必须注意的事项编制工艺规程时必须注意的事项 (1)(1)试制和单件小批量生产的产品，编制以试制和单件小批量生产的产品，编制以零件加工工艺过程卡和装配焊接工艺过程卡为主零件加工工艺过程卡和装配焊接工艺过程卡为主的工艺规程。的工艺规程。 (2)(2)工艺性复杂、精密度较高的产品以及成工艺性复杂、精密度较高的产品以及成批生产的产品，编制以零件加工工序卡、装配工批生产的产品，编制以零件加工工序卡、装配工序卡和焊接工序卡为主的工艺规程。序卡和焊接工序卡为主的工艺规程。 焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计 焊接

12、是整个过程中的核心工序，焊前准备和焊接是整个过程中的核心工序，焊前准备和焊后处理的各种工序都是围绕着获得符合焊接质焊后处理的各种工序都是围绕着获得符合焊接质量要求的产品而做的工作。量要求的产品而做的工作。质量检验是贯穿在整个生产过程，是为了控质量检验是贯穿在整个生产过程，是为了控制和保证焊接生产的质量。制和保证焊接生产的质量。每个工序的具体内容，由产品的结构特点、每个工序的具体内容，由产品的结构特点、复杂程度、技术要求和产量大小等因素决定。复杂程度、技术要求和产量大小等因素决定。三、编制工艺规程的步骤三、编制工艺规程的步骤焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计1、焊接工艺规程的内容、焊接工艺

13、规程的内容 主要内容是：主要内容是：1) 1)确定产品各零、部件的加工方法、相应的工艺参确定产品各零、部件的加工方法、相应的工艺参数和工艺措施。数和工艺措施。2) 2)确定产品的合理生产过程，包括各工序的工步顺确定产品的合理生产过程，包括各工序的工步顺序。序。3) 3)决定每道加工工序所需用的设备、工艺装备及其决定每道加工工序所需用的设备、工艺装备及其型号规格，对非标准设备提出设计要求。型号规格，对非标准设备提出设计要求。4) 4)计算产品的工艺定额，包括金属材料、辅助材料、计算产品的工艺定额，包括金属材料、辅助材料、填充材料的消耗定额和劳动消耗定额等。进而决定各填充材料的消耗定额和劳动消耗定

14、额等。进而决定各工序所需工人数及其技术等级，以及各种动力的消耗工序所需工人数及其技术等级，以及各种动力的消耗等。等。 焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计2 、 焊接工艺规程编制的依据焊接工艺规程编制的依据 1) 1)产品图样及有关技术条件。产品图样及有关技术条件。 2) 2)产品生产纲领即在计划期内应当生产产品的产品生产纲领即在计划期内应当生产产品的数量和进度计划。数量和进度计划。 3) 3)产品的生产性质和生产类型。生产性质是指属产品的生产性质和生产类型。生产性质是指属样机试制还是属批量试制，抑或属正式批量生产。样机试制还是属批量试制，抑或属正式批量生产。生产类型是指企业生产类型是指企

15、业( (或车间、工段、工作地或车间、工段、工作地) )根据生产根据生产专业化程度划分的生产类别，一般分为大量生产、专业化程度划分的生产类别，一般分为大量生产、成批成批( (大批、中批、小批大批、中批、小批) )生产和单件生产三种类型。生产和单件生产三种类型。 4) 4)本企业现有生产条件。本企业现有生产条件。 5) 5)有关技术政策及本企业发展目标。有关技术政策及本企业发展目标。焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计3 、 焊接工艺规程编制程序焊接工艺规程编制程序 按我国机械工业的工艺管理标准按我国机械工业的工艺管理标准JB/TJB/T 9169.21998 9169.21998中规定的产品

16、工艺工作程序，工中规定的产品工艺工作程序，工艺规程编制是在产品结构工艺性审查之后开始的。艺规程编制是在产品结构工艺性审查之后开始的。若工艺设计作为独立部分来进行，则其编制程序若工艺设计作为独立部分来进行，则其编制程序大致如下大致如下: :焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计 (1)技术准备技术准备 1) 1)汇集设计所需的原始资料，包括有关的国家标汇集设计所需的原始资料，包括有关的国家标准、行业标准和设计规范等。前述各项设计依据应收准、行业标准和设计规范等。前述各项设计依据应收集齐全。集齐全。 2) 2)分析研究生产纲领，并根据生产性质和类型决定生分析研究生产纲领，并根据生产性质和类型决定

17、生产工艺的技术水平。产工艺的技术水平。 3) 3)研究产品图样和技术要求，以掌握产品结构特点，研究产品图样和技术要求，以掌握产品结构特点，了解产品设计意图和质量要求。了解产品设计意图和质量要求。 4) 4)掌握国内外同类产品生产现状和发展趋势。掌握国内外同类产品生产现状和发展趋势。焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计 (2)工艺过程分析工艺过程分析 主要是对产品结构特点及其技术要求进行深入分主要是对产品结构特点及其技术要求进行深入分析，探求产品析，探求产品( (包括各零、部件包括各零、部件) )从原材料到成品整个从原材料到成品整个制造过程的工艺方法，研究和解决加工制造中可能出制造过程的工艺

18、方法，研究和解决加工制造中可能出现的技术难题。现的技术难题。 (3)拟订工艺方案拟订工艺方案 综合工艺过程分析的结果，提出制造产品的工艺原综合工艺过程分析的结果，提出制造产品的工艺原则和主要技术措施，对重大问题作出明确规定。则和主要技术措施，对重大问题作出明确规定。 工艺过程分析与拟订工艺方案往往是平行交叉进行，工艺过程分析与拟订工艺方案往往是平行交叉进行，对于第一次焊接的金属材料，需作焊接性试验和其他对于第一次焊接的金属材料，需作焊接性试验和其他工艺试验。工艺方案可能不只一个，须经论证比较后工艺试验。工艺方案可能不只一个，须经论证比较后选出最佳方案。选出最佳方案。焊接结构制造工艺设计焊接结构

19、制造工艺设计 (4)编制工艺文件编制工艺文件 是把经审批的工艺方案进行具体化，编写出是把经审批的工艺方案进行具体化，编写出管理和指导生产用的工艺文件，其中最主要的管理和指导生产用的工艺文件，其中最主要的是编写出具体的工艺规程。是编写出具体的工艺规程。 在生产受劳动部安全监督的焊接结构或生产在生产受劳动部安全监督的焊接结构或生产法规产品的企业中，焊接工艺规程必须以相应法规产品的企业中，焊接工艺规程必须以相应的工艺评定报告为依据来编写。的工艺评定报告为依据来编写。 焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计4、 焊接工艺规程编制要求焊接工艺规程编制要求(1)保证生产过程的保证生产过程的“四性四性”要

20、求要求 生产过程的生产过程的连续性连续性 要使产品生产过程的各个阶段、要使产品生产过程的各个阶段、各个工序之间紧密衔接、连续不断地进行。各个工序之间紧密衔接、连续不断地进行。 生产过程的生产过程的平行性平行性 要使生产过程的各个阶段、各个要使生产过程的各个阶段、各个工序平行作业、交叉进行，以缩短生产周期，节省整体工序平行作业、交叉进行，以缩短生产周期，节省整体作业时间。作业时间。 生产过程的生产过程的比例性比例性 要使基本生产与辅助生产之间、要使基本生产与辅助生产之间、各工艺阶段之间、各工序间的生产能力保持一定的比例，各工艺阶段之间、各工序间的生产能力保持一定的比例，克服薄弱环节。克服薄弱环节

21、。 生产过程的生产过程的均衡性均衡性 要使产品的生产，从投料到最后要使产品的生产，从投料到最后完工，能够核计划，有节奏地进行，工作地负荷均衡，完工，能够核计划，有节奏地进行，工作地负荷均衡，完成任务均衡。完成任务均衡。 焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计 (2)采用先进工艺采用先进工艺采用先进工艺的目的是保证产品质量，提高生产采用先进工艺的目的是保证产品质量，提高生产率，改善劳动条件和降低生产成本。率，改善劳动条件和降低生产成本。采用的先进工艺或设备应能满足产品技术条件和采用的先进工艺或设备应能满足产品技术条件和质量要求，而且该先进工艺或设备应该是成熟可靠质量要求，而且该先进工艺或设备应

22、该是成熟可靠的，在生产时确保质量稳定；的，在生产时确保质量稳定；所采用的工艺应该是不污染或少污染环境，即使所采用的工艺应该是不污染或少污染环境，即使有污染也是可以治理的；有污染也是可以治理的；所采用的先进工艺应该具有一定灵活性和柔性，所采用的先进工艺应该具有一定灵活性和柔性，以适应产品改型和发展，避免生产发生变化时造成以适应产品改型和发展，避免生产发生变化时造成浪费和损失；浪费和损失；焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计在受到各种条件限制而不能全面采用新工艺时，在受到各种条件限制而不能全面采用新工艺时，可分出轻、重、缓、急，有取有舍，有重点地采用新可分出轻、重、缓、急，有取有舍，有重点地采

23、用新工艺，新设备。工艺，新设备。在保证总体先进的工艺水平下，使先进技术与一在保证总体先进的工艺水平下，使先进技术与一般技术结合，同时满足总体目标要求。般技术结合，同时满足总体目标要求。 (3)采用先进的生产方式采用先进的生产方式 如采用成组技术、流水生产线、柔性生产单元如采用成组技术、流水生产线、柔性生产单元和生产线、准时生产制等生产方式，以缩短生产周和生产线、准时生产制等生产方式，以缩短生产周期，减少储存或缩短运输路线。期，减少储存或缩短运输路线。焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计5编写工艺规程编写工艺规程 在拟定了工艺路线并经过审核、批准后，就可着在拟定了工艺路线并经过审核、批准后，

24、就可着手编写工艺规程。这一步的工作是把工艺路线中每手编写工艺规程。这一步的工作是把工艺路线中每一工序的内容按照一定的规则填写在工艺卡片上。一工序的内容按照一定的规则填写在工艺卡片上。 编写工艺规程时，语言要简明易懂，工程术语统一，编写工艺规程时，语言要简明易懂，工程术语统一，符号和计量单位应符合国家有关标准，对于一些难符号和计量单位应符合国家有关标准，对于一些难以用文字说明的内容应绘制必要的简图。以用文字说明的内容应绘制必要的简图。 在编写完工艺规程后，工艺人员还应提出工艺装在编写完工艺规程后，工艺人员还应提出工艺装备设计任务书，编制工艺管理性文件如：材料消备设计任务书，编制工艺管理性文件如：

25、材料消耗定额、外购件、外协件、自制件明细表、专用工耗定额、外购件、外协件、自制件明细表、专用工艺装备明细表等。艺装备明细表等。焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计四、工艺文件及工艺规程实例四、工艺文件及工艺规程实例 把已经设计或制定的工艺规程内容写成指导把已经设计或制定的工艺规程内容写成指导工人操作和用于生产、工艺管理等的各种技术工人操作和用于生产、工艺管理等的各种技术文件，就是工艺文件。工艺文件的种类和形式文件，就是工艺文件。工艺文件的种类和形式多种多样，繁简程度也有很大差别。多种多样，繁简程度也有很大差别。 焊接结构生产常用的工艺文件主要有工艺过程焊接结构生产常用的工艺文件主要有工艺过

26、程卡、工艺卡、工序卡和工艺守则等。卡、工艺卡、工序卡和工艺守则等。焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计 根据上述基本原始资料，可编制出初步的工艺规根据上述基本原始资料，可编制出初步的工艺规程，即结合工厂生产车间现有的焊接设备和工艺装备，程，即结合工厂生产车间现有的焊接设备和工艺装备，选择焊接工艺方法选择焊接工艺方法( (如单丝焊或多丝焊、加焊剂衬垫或如单丝焊或多丝焊、加焊剂衬垫或悬空焊、单面焊或双面焊，多层多道焊等悬空焊、单面焊或双面焊，多层多道焊等) )、焊接参数、焊接参数、焊剂与焊丝配合、焊丝直径、焊接坡口设计以及组装焊剂与焊丝配合、焊丝直径、焊接坡口设计以及组装工艺等。工艺等。 焊接

27、结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计第三节第三节 焊接结构生产工艺过程分析焊接结构生产工艺过程分析 任何一项技术都会产生技术和经济两个方面的效任何一项技术都会产生技术和经济两个方面的效果。技术方面的效果不仅表现在达到了技术条件的果。技术方面的效果不仅表现在达到了技术条件的要求，而且提高了产品质量和改善了劳动条件等。要求，而且提高了产品质量和改善了劳动条件等。经济方面的效果表现在劳动量的减少、劳动生产率经济方面的效果表现在劳动量的减少、劳动生产率的提高及材料消耗的减少等。我们采取技术措施，的提高及材料消耗的减少等。我们采取技术措施，最好在技术和经济两个方面

28、效果都好，这才是最先最好在技术和经济两个方面效果都好，这才是最先进的工艺。进的工艺。焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计一、生产类型对工艺过程分析的影响一、生产类型对工艺过程分析的影响在进行工艺过程设计之前，必须明确本产品在进行工艺过程设计之前，必须明确本产品的生产属何种生产类型，因它是选择生产组织形的生产属何种生产类型，因它是选择生产组织形式、工艺与设备的先进水平以及车间式、工艺与设备的先进水平以及车间( (或工段或工段) )平平面布置的主要依据。面布置的主要依据。 焊接工艺过程分析的目的，是根据不同的生焊接工艺过程分析的目的，是根据不同的生产类型选择来确定最佳工艺方案。产类型选择来确定

29、最佳工艺方案。焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计1、 生产类型及其特点生产类型及其特点 （1）生产类型的划分）生产类型的划分 生产类型一般分大量生产、成批生产类型一般分大量生产、成批( (大批、中批、大批、中批、小批小批) )生产和单件生产三种。划分的依据是设计生产和单件生产三种。划分的依据是设计任务书中的生产纲领。任务书中的生产纲领。 (2)各种生产类型的特点各种生产类型的特点 由于受生产期限和生产数量的规定，使形成由于受生产期限和生产数量的规定，使形成了各种生产类型的生产特点。表了各种生产类型的生产特点。表1212是它们之间是它们之间的特点比较。的特点比较。 焊接结构制造工艺设计焊接

30、结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计2、根据生产类型确定工艺方案、根据生产类型确定工艺方案 (1)单件生产单件生产 应选择适应性较广的通用装配焊接设备、起应选择适应性较广的通用装配焊接设备、起重运输设备和其他工装设备，这样可以在最大程重运输设备和其他工装设备，这样可以在最大程度上避免设备的闲置。使用机械化生产是得不偿度上避免设备的闲置。使用机械化生产是得不偿失的，所以可选择技术等级较高的工人进行手工失的，所以可选择技术等级较高的工人进行手工生产。应充分挖掘工厂的潜力，尽可能降低生产生产。应充分挖

31、掘工厂的潜力，尽可能降低生产成本成本 编制的工艺规程应简明扼要，只需粗定工编制的工艺规程应简明扼要，只需粗定工艺路线并制定必要的技术文件。艺路线并制定必要的技术文件。焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计 (2)大量生产：大量生产： 当产品的种类单一，数量很多，焊件的尺寸和形状当产品的种类单一，数量很多，焊件的尺寸和形状变化不大时，其性质接近于大量生产。因为要长时间重变化不大时，其性质接近于大量生产。因为要长时间重复加工，所以宜采用机械化、自动化水平较高的流水线复加工，所以宜采用机械化、自动化水平较高的流水线生产、每道工序都由专门的机械和工装完成，加工同步生产、每道工序都由专门的机械和工装完

32、成，加工同步进行，生产设备负荷越大越好，对于大量生产的产品，进行，生产设备负荷越大越好，对于大量生产的产品，要求制定详细的工艺规程和工序，尽可能实现工艺典型要求制定详细的工艺规程和工序，尽可能实现工艺典型化、规范化。化、规范化。 (3)成批生产成批生产 成批生产的产品具有用期性重复加工的特点，机械成批生产的产品具有用期性重复加工的特点，机械化程度介于单件生产和大量产之间。应部分采用流水线化程度介于单件生产和大量产之间。应部分采用流水线作业，但加工节奏不同步。应有较详细的工艺规程。作业，但加工节奏不同步。应有较详细的工艺规程。焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计二、工艺过程分析的方法及内容二

33、、工艺过程分析的方法及内容 产品的工艺过程分析，应从保证技术条件的产品的工艺过程分析，应从保证技术条件的要求和采用先进工艺的可能性两个方面着手。要求和采用先进工艺的可能性两个方面着手。 工艺过程分析应遵循工艺过程分析应遵循“在保证技术条件的前在保证技术条件的前提下，取得最大经济效益提下，取得最大经济效益”为原则，为此，进行为原则，为此，进行工艺过程分析时应主要从两方面着手：工艺过程分析时应主要从两方面着手： 焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计1从保证技术条件的要求进行工艺分析从保证技术条件的要求进行工艺分析 焊接结构的技术条件，一般可归纳为获得优质焊接结构的技术条件，一般可归纳为获得优质

34、的焊接接头和获得准确的外形尺寸两个方面。的焊接接头和获得准确的外形尺寸两个方面。 (1)保证获得优质的焊接接头保证获得优质的焊接接头 1) 1)焊接方法的影响。焊接方法的影响。 2) 2)材料成分和性能的影响。材料成分和性能的影响。 3) 3)结构形式的影响。结构形式的影响。 (2)保证获得准确的外形和尺寸保证获得准确的外形和尺寸 1) 1)考虑结构因素的影响。考虑结构因素的影响。 2) 2)采用适当的工艺措施。采用适当的工艺措施。焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计 2从采用先进工艺的可能性进行分析从采用先进工艺的可能性进行分析 (1)采用先进的工艺方法采用先进的工艺方法 如果同一结构可

35、以用几种焊如果同一结构可以用几种焊接方法焊接，其中有一种焊接方法相对的生产率高而且焊接方法焊接，其中有一种焊接方法相对的生产率高而且焊接质量好，同时对其他生产环节也无不利的影响，工人劳接质量好，同时对其他生产环节也无不利的影响，工人劳动条件也好，就可以说这种方法就是先进的焊接工艺方法。动条件也好，就可以说这种方法就是先进的焊接工艺方法。 (2)实现焊接生产过程的机械化与自动化实现焊接生产过程的机械化与自动化 在生产中不在生产中不断提高机械化与自动化水平，对提高劳动生产率、提高产断提高机械化与自动化水平，对提高劳动生产率、提高产品质量、改善工人劳动条件，都有着极其深远的意义。品质量、改善工人劳动

36、条件，都有着极其深远的意义。 (3)改进产品结构创造先进的工艺过程改进产品结构创造先进的工艺过程 在进行工艺分在进行工艺分析时，应当创造性地采用完全新的工艺过程。实践证明，析时，应当创造性地采用完全新的工艺过程。实践证明，先进工艺过程的创造，往往是从改进产品结构形式或某些先进工艺过程的创造，往往是从改进产品结构形式或某些接头形式开始的。接头形式开始的。焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计1. 焊缝布置焊缝布置 焊缝应尽量处于平焊位置焊缝应尽量处于平焊位置 三、三、 焊接结构工艺设计焊接结构工艺设计焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计 焊缝要布置在焊缝要布置在便于施焊的位便于施焊的位置置

37、 焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计 焊缝布置要有利于减少焊接应力与变形焊缝布置要有利于减少焊接应力与变形 尽量减少焊缝数量及长度，缩小不必要尽量减少焊缝数量及长度，缩小不必要的焊缝截面尺寸的焊缝截面尺寸焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计焊缝布置应避免密集或交叉焊缝布置应避免密集或交叉焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计焊缝布置应避免密集或交叉焊缝布置应避免密集或交叉 焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计焊缝布置应焊缝布置应尽量对称尽量对称 焊缝布置应焊缝布置应避开机械加避开机械加工表面工表面 焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计焊缝布置应焊缝布置应尽量避开最大尽量避开

38、最大应力位置或应应力位置或应力集中位置力集中位置 焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计 2.焊接方法与焊件材料的选择焊接方法与焊件材料的选择 要根据焊件的结构形状及材质、焊接质量要要根据焊件的结构形状及材质、焊接质量要求、生产批量和现场设备等，在综合分析焊件质求、生产批量和现场设备等，在综合分析焊件质量、经济性和工艺可能性之后，确定最适宜的焊量、经济性和工艺可能性之后，确定最适宜的焊接方法。接方法。 焊接接头使用性能及质量要符合结构技术要焊接接头使用性能及质量要符合结构技术要求求 提高生产率，降低成本提高生产率，降低成本 焊接现场设备条件及工艺可能性焊接现场设备条件及工艺可能性 焊接结构制

39、造工艺设计焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计焊件材料的选择焊件材料的选择 优先选择焊接性好的低碳、低合金钢优先选择焊接性好的低碳、低合金钢. . 否则就要采取相应的工艺措施否则就要采取相应的工艺措施焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计3焊接接头设计焊接接头设计(1) 焊接接头形式及选择焊接接头形式及选择 焊接接头形式焊接接头形式焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计 焊接接头形式选择依据：根据工作条件所确定的焊接接头形式选择依据：根据工作条件所确定的接头形式、坡口形式和尺寸、焊缝尺寸等接头形式、坡口形式和尺寸、焊缝尺寸等设计要求：设计要求：保证接头满足使用要求保

40、证接头满足使用要求焊接的难易与变形程度：焊接的难易与变形程度：焊接易于实现，变形焊接易于实现，变形能够控制能够控制焊接成本：焊接成本：经济性经济性施工条件：施工条件：技术人员设备等条件技术人员设备等条件焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计(2)坡口形式设计坡口形式设计 目的：目的： 使接头根部焊透使接头根部焊透 使焊缝成型美观使焊缝成型美观 使焊缝金属达到所需的化学成分。使焊缝金属达到所需的化学成分。常用加工方法：常用加工方法： 气割气割 切削加工（车或刨）切削加工（车或刨） 碳弧气刨等碳弧气刨等坡口基本形式坡口基本形式 ：I I、V V、X X、U

41、 U 焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计 选择依据：选择依据： 板材厚度板材厚度 坡口加工方法坡口加工方法 焊接工艺性焊接工艺性 考虑焊接方法、焊接位置、接头类型、变形考虑焊接方法、焊接位置、接头类型、变形大小、熔透要求、经济性等大小、熔透要求、经济性等 焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计4、焊接热参数的确定、焊接热参数的确定（1）预热）预热（2）后热）后热 后热是焊后立即对焊接结构整体或局部加热，后热是焊后立即对焊接结构整体或局部加热，并保持一定的时间，然后再空

42、冷。并保持一定的时间，然后再空冷。（3）焊后热处理）焊后热处理 焊接结构的焊后热处理，主要是为了改善焊接焊接结构的焊后热处理，主要是为了改善焊接接头的组织和性能、消除残余应力、提高结构的接头的组织和性能、消除残余应力、提高结构的几何稳定性。几何稳定性。焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计第四节第四节 焊接工艺设计实例焊接工艺设计实例 实例一实例一 锅炉制造中膜式水冷壁的生产，它是由许多钢锅炉制造中膜式水冷壁的生产，它是由许多钢管和扁钢拼焊而成，其拼接接头如图所示。从管和扁钢拼焊而成，其拼接接头如图所示。从结构看，每一组成单元都有四条长而直的角焊结构看，每一组成单元都有四条长而直的角焊缝，具

43、备了采用埋弧自动焊和缝，具备了采用埋弧自动焊和co2co2气体保护焊气体保护焊的可能条件。根据产量和工厂条件，既可以采的可能条件。根据产量和工厂条件，既可以采用通用自动或半自动焊机，也可以设计专用的用通用自动或半自动焊机，也可以设计专用的全自动焊机。专用自动焊机可设计成单焊头或全自动焊机。专用自动焊机可设计成单焊头或多焊头的多焊头的。焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计埋弧自动焊只能平焊，因此焊件必须翻身，若埋弧自动焊只能平焊，因此焊件必须翻身，若场地受限，可以采用更为先进的多头两面同时施场地受限，可以采用更为先进的多头两面同时施焊的焊的co2co2

44、气体保护焊。气体保护焊。最后选用那一种焊接方法则由技术经济效果来最后选用那一种焊接方法则由技术经济效果来确定。显然批量越大，采用更为先进的焊接技术，确定。显然批量越大，采用更为先进的焊接技术，在经济上就越合理。在经济上就越合理。焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计 为了使产品能适应某种先进焊接工艺，在不影为了使产品能适应某种先进焊接工艺，在不影响产品使用功能的前提下可以改用结构设计。响产品使用功能的前提下可以改用结构设计。例如锅炉膜式水冷壁可以改用设鳍（例如锅炉膜式水冷壁可以改用设鳍（qi qi）片）片管拼焊的结构，见图管拼焊的结构，见图1313。焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计

45、与前面图与前面图1212所示的结所示的结构相比，产品功能不变，构相比，产品功能不变，少了扁钢，也少了两条少了扁钢，也少了两条焊缝，且变成对接焊缝。焊缝，且变成对接焊缝。这样的结构易于实现机这样的结构易于实现机械化和自动化装配及焊械化和自动化装配及焊接，生产率大大提高，接，生产率大大提高，见图见图1414。但这种结构。但这种结构需解决鳍片管的来源，需解决鳍片管的来源，一般须专门订货一般须专门订货焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计实例实例 二二低压贮气罐，壁厚低压贮气罐，壁厚8mm8mm，压力，压力1.0MPa1.0MPa，温度，温度为常温，介质为压缩空气，大批量生产。为常温，介质为压缩空气

46、，大批量生产。焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计 选择母材材料：短管选用优质碳素结构钢选择母材材料：短管选用优质碳素结构钢1010，其它选用塑性和焊接性好的普通碳素结构其它选用塑性和焊接性好的普通碳素结构钢钢Q235-AQ235-A。 设计焊缝位置及焊接接头、坡口形式：设计焊缝位置及焊接接头、坡口形式： 筒节的纵焊缝和筒节与封头相连处的两筒节的纵焊缝和筒节与封头相连处的两条环焊缝均采用对接条环焊缝均采用对接形坡口双面焊形坡口双面焊法兰与短管焊合采用不开坡口角焊缝法兰与短管焊合采用不开坡口角焊缝法兰管座与筒体焊合采用开坡口角焊缝法兰管座与筒体焊合采用开坡口角焊缝。焊接结构制造工艺设计焊接结

47、构制造工艺设计 选择焊接方法和焊接材料选择焊接方法和焊接材料角焊缝：采用焊条电弧焊方法，焊条选用角焊缝：采用焊条电弧焊方法，焊条选用E4303E4303（J422J422） 纵、环焊缝：采用埋弧焊方法，焊丝选用纵、环焊缝：采用埋弧焊方法，焊丝选用H08AH08A，配合焊剂，配合焊剂HJ431HJ431。 焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计压力容器的组焊要求压力容器的组焊要求 1 1、不宜采用十字焊缝。相邻的两筒节间的纵缝和封、不宜采用十字焊缝。相邻的两筒节间的纵缝和封头拼接焊缝与相邻筒节的纵缝应错开，其焊缝中

48、心线之头拼接焊缝与相邻筒节的纵缝应错开，其焊缝中心线之间的外圆弧长一般应大于筒体厚度的间的外圆弧长一般应大于筒体厚度的3 3倍，且不小于倍，且不小于100mm100mm。 2 2、在压力容器上焊接的临时吊耳和拉盘的垫板等，、在压力容器上焊接的临时吊耳和拉盘的垫板等，应采用与压力容器壳体相同或在力学性能和焊接性能方应采用与压力容器壳体相同或在力学性能和焊接性能方面相似的材料，并用相适应的焊材及焊接工艺进行焊接。面相似的材料，并用相适应的焊材及焊接工艺进行焊接。 3 3、不允许强力组装。、不允许强力组装。 4 4、受压元件之间或受压元件与非受压元件组装时的、受压元件之间或受压元件与非受压元件组装时

49、的定位焊，若保留成为焊缝金属的一部分，则应按受压元定位焊，若保留成为焊缝金属的一部分，则应按受压元件的焊缝要求施焊。件的焊缝要求施焊。 焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计实例实例 三三 水压机大厚度工作缸的焊接制造水压机大厚度工作缸的焊接制造 1水压机大厚度工作缸的技术要求水压机大厚度工作缸的技术要求 工作缸采用工作缸采用30Mn2 锻件，厚度范围锻件，厚度范围160220mm ，其示意图见图，其示意图见图59 。焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计 大型水压机液压工作缸的设计多采用锻大型水压机液压工作缸的设计多采用锻焊结焊结构形式，往往需构形式，往往需 要要2323个锻造毛坯粗加下

50、后个锻造毛坯粗加下后制成筒体，再完成环焊缝的焊接最制成筒体，再完成环焊缝的焊接最 后精加后精加工并达到图纸要求。工并达到图纸要求。 要保证大厚度工作缸制造质量，就必须对铸要保证大厚度工作缸制造质量，就必须对铸 造、锻造及焊接等工序进行严格控制。通常大造、锻造及焊接等工序进行严格控制。通常大厚度工作缸对焊接厚度工作缸对焊接 技术有以下要求：技术有以下要求： (1)(1)焊接接头具有较高的力学性能，其性能要焊接接头具有较高的力学性能，其性能要求不低于母材求不低于母材 设计值。设计值。 (2)(2)焊缝质量须经无损探伤检查，并达到超声波焊缝质量须经无损探伤检查，并达到超声波探伤探伤级，不级，不 得有

51、裂纹等严重影响质量的焊得有裂纹等严重影响质量的焊接缺陷。接缺陷。焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计 2水压机大厚度工作缸焊接方法的选择水压机大厚度工作缸焊接方法的选择 大厚度钢板的焊接方法，在大厚度钢板的焊接方法，在2020世纪世纪8080年代以前主要依年代以前主要依靠电靠电 渣焊，渣焊，8080年代中期以后逐步发展成窄间隙焊年代中期以后逐步发展成窄间隙焊接其中又以窄间隙接其中又以窄间隙 气体保护焊和窄间隙埋弧焊为主。气体保护焊和窄间隙埋弧焊为主。国内主要使用窄间隙埋弧焊技国内主要使用窄间隙埋弧焊技 术，其主要特点有：术，其主要特点有： (1)焊接

52、坡口窄焊接坡口窄坡口型式多为坡口型式多为I I型坡口，焊接填充金属型坡口，焊接填充金属体积体积 显著减少，板厚越大，效果越明显。由于焊接填显著减少，板厚越大，效果越明显。由于焊接填充金属量减少，带来充金属量减少，带来 许多优点。许多优点。 1) 1)焊接时间缩短，生产效率大幅度提高。焊接时间缩短，生产效率大幅度提高。 2) 2)减少坡口加工工作量制造能力增强。减少坡口加工工作量制造能力增强。 3) 3)节省焊接材料和能源，生产成本大大降低节省焊接材料和能源，生产成本大大降低。 焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计 (2)(2)焊接填充金属减少，降低了母材热输入总焊接填充金属减少，降低了母材

53、热输入总量从而大大降低了焊接残余应力减少了工量从而大大降低了焊接残余应力减少了工件的焊接变形。件的焊接变形。 (3)(3)窄间隙埋弧焊采用较细直径的焊丝，具有窄间隙埋弧焊采用较细直径的焊丝，具有较低的焊接热输入，焊接热影响区窄小。较低的焊接热输入，焊接热影响区窄小。 (4)(4)窄间隙埋弧焊采用多层多道焊，焊接熔池窄间隙埋弧焊采用多层多道焊，焊接熔池对前层焊道有回火作用，对待焊母材有预热作对前层焊道有回火作用，对待焊母材有预热作用，有利于防止焊接冷裂纹。用，有利于防止焊接冷裂纹。 (5)(5)窄间隙埋弧焊焊接设备自动化程度高、可窄间隙埋弧焊焊接设备自动化程度高、可以实现坡口侧壁横向双侧跟踪、高

54、度跟踪的多以实现坡口侧壁横向双侧跟踪、高度跟踪的多维跟踪方式，具有自动控制系统；焊接过程的维跟踪方式，具有自动控制系统；焊接过程的人为干扰因素少，焊接质量稳定，工人劳动强人为干扰因素少，焊接质量稳定，工人劳动强度低。度低。 焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计 (6)(6)窄间隙埋弧焊焊丝直径一般为窄间隙埋弧焊焊丝直径一般为3.03.0，焊，焊接参数数值小。通常选用碱性或中性埋弧焊焊接参数数值小。通常选用碱性或中性埋弧焊焊剂。剂。 (7)(7)窄间隙埋弧焊可选用单丝焊和双丝焊实窄间隙埋弧焊可选用单丝焊和双丝焊实现多种组合形式。采用双丝纵向排列前丝采现多种组合形式。采用双丝纵向排列前丝采用直

55、流反接保证与母材侧壁的熔合；后丝采用直流反接保证与母材侧壁的熔合；后丝采用交流方波电源，改善焊道成形，提高熔敷效用交流方波电源，改善焊道成形，提高熔敷效率。率。 可见，水压机大厚度工作缸采用双丝窄间隙可见，水压机大厚度工作缸采用双丝窄间隙埋弧焊焊接最为合理，但购置设备、操作人员埋弧焊焊接最为合理，但购置设备、操作人员的技能培训是必不可少的条件。的技能培训是必不可少的条件。焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计 3水压机大厚度工作缸焊接材料的选择水压机大厚度工作缸焊接材料的选择 双丝窄间隙埋弧焊采用的焊接材料包括焊丝双丝窄间隙埋弧焊采用的焊接材料包括焊丝和焊剂。和焊剂。 (1)(1)埋弧焊焊剂

56、的选择埋弧焊焊剂的选择 考虑焊接工艺性能、焊缝金属抗裂性能、考虑焊接工艺性能、焊缝金属抗裂性能、熔敷金属力学性能等方面，选择碱性烧结焊熔敷金属力学性能等方面，选择碱性烧结焊剂剂SJ101SJ101。该焊剂有以下优点：。该焊剂有以下优点： 1) 1)具有较好的焊接工艺性能。焊接电弧稳具有较好的焊接工艺性能。焊接电弧稳定焊缝成形美观焊接烟尘较少。特别是定焊缝成形美观焊接烟尘较少。特别是在较高温度下具有良好的脱渣性能，保证了在较高温度下具有良好的脱渣性能，保证了窄间隙埋弧焊的顺利进行。窄间隙埋弧焊的顺利进行。 2) SJ1012) SJ101碱度达到碱度达到1.81.8，焊接过程中合金元素，焊接过程

57、中合金元素烧损少，有利于保证熔敷金属力学性能。同烧损少，有利于保证熔敷金属力学性能。同时焊缝金属含氢量可以得到有效控制，有利时焊缝金属含氢量可以得到有效控制，有利于提高焊接接头的抗冷裂纹能力。于提高焊接接头的抗冷裂纹能力。 焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计 (2)埋弧焊焊丝的选择埋弧焊焊丝的选择 根据产品力学性能要求，配用根据产品力学性能要求，配用SJ101SJ101焊焊剂进行埋弧焊焊丝的选择。剂进行埋弧焊焊丝的选择。 埋弧焊焊丝熔敷金属化学成分试验结果见表埋弧焊焊丝熔敷金属化学成分试验结果见表553553，熔敷金属拉伸性能试验结果见表，熔敷金属拉伸性能试验结果见表555454。 可见

58、选用焊接材料可见选用焊接材料H08Mn2SiAH08Mn2SiA和和SJ101SJ101就可以就可以满足满足30Mn230Mn2焊接性要求。焊接性要求。焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计 (3)焊接接头力学性能试验焊接接头力学性能试验 采用采用30Mn230Mn2钢钢 100mm100mm试板，加工焊接坡试板，加工焊接坡口。焊接材料口。焊接材料H08Mn2SiA+ SJ101 H08Mn2SiA+ SJ101 ，用窄间隙，用窄间隙埋弧焊焊接试板，并进行焊接接头力学性能试埋弧焊焊接试板，并进行焊接接头力学性能试验。焊接接头抗拉强度达验。焊接接头抗拉强

59、度达660MPa660MPa，断裂于焊，断裂于焊缝，说明焊接接头有较高的强度。冷弯试验时，缝，说明焊接接头有较高的强度。冷弯试验时，面弯、背弯、侧弯均无开裂现象。面弯、背弯、侧弯均无开裂现象。 焊接接头力学性能试验结果说明，采用焊丝焊接接头力学性能试验结果说明，采用焊丝H08Mn2SiAH08Mn2SiA、焊剂、焊剂SJ101 SJ101 ，焊接接头具有良好，焊接接头具有良好的力学性能。的力学性能。焊接结构制造工艺设计焊接结构制造工艺设计 4水压机大厚度工作缸焊接工艺要点水压机大厚度工作缸焊接工艺要点 (1)(1)焊接设备：焊接设备：HSS2500HSS2500型双丝窄间隙埋弧型双丝窄间隙埋弧

60、焊机。焊机。 (2)(2)焊接电源中前丝为直流电源，反接，后丝焊接电源中前丝为直流电源，反接，后丝为交流方波电源。为交流方波电源。 (3)(3)焊接坡口采用机械加工，坡口型式见图焊接坡口采用机械加工，坡口型式见图610610，坡口背面加钢垫板。，坡口背面加钢垫板。 (4) (4)焊接材料：焊丝焊接材料：焊丝H08Mn2SA ,H08Mn2SA ,3.0 m m 3.0 m m ；焊剂为焊剂为SJ101SJ101。 焊前烘干焊前烘干300350300350，保温时，保温时间间2 2小时小时. . (5) (5)焊接预热温度焊接预热温度T150 T150 ，层间温度，层间温度150150250 2