焊接生产与管理教案

1、 焊接生产与工程管理太原科技大学焊接教研室太原科技大学焊接教研室主讲：阴旭主讲：阴旭焊接结构生产工艺过程 按照工艺过程中各工序的内容以及相互之间的关系，都有着大致相同的生产步骤。 焊接结构生产步骤 一、生产组织与准备 二、备料加工 1. 原材料准备 2. 材料预处理 3. 基本元件加工 三、装配与焊接 四、结构质量检验 第一章 焊接生产备料 焊接结构的备料加工一般要经过钢材的矫正、预处理、划线、放样、下料、弯曲、压制、校正等工序，这对保证产品质量、缩短生产周期、节约材料等方面均有重要的影响。本章将着重讲授钢材的矫正方法、焊接件的加工方法和工艺。 第一节 焊接生产材料入厂检验 第二节 钢材预处理

2、 第三节 划线、放样 第四节 热切割技术 第五节 弯曲成形 第六节 剪切返回主目录 焊接生产材料入厂检验焊接生产材料入厂检验n 焊接生产材料入厂检验是焊接质量保证的重要措施，归属于焊前检验。原材料及焊接材料在化学成分、力学性能等方面的入厂检验，具体检验方法一般分为检查原材料生产厂家所提供的材质证明书、按照技术标准对实物进行复检。原材料的检验原材料的检验n 焊接结构使用的金属种类很多，相同种类的金属材料亦有不同的型号、牌号。使用时应根据金属材料的出厂质量检验证明书（或合格证）加以鉴定，同时，还须进行外部质量检查和抽样复核，以检查在运输过程中产生的外部缺陷，防止材料型号错乱。对于存在严重外部缺陷的

3、原材料应标记、取出，严禁转入后续生产工序，对于没有出厂证明或新使用的材料必须进行化学成分分析、力学性能试验及焊接性试验后才能投产使用。n根据焊接结构生产实际要求，焊接生产常用的原材料一般包括板材、型材、管材等规格形式，材料品种按照化学成分分主要有碳素结构钢、优质碳素结构钢、合金钢、低合金高强度钢；按用途分主要有结构钢、工具钢、特殊钢；按照冶炼方法分有平炉钢、转炉钢、和电炉钢。n焊接金属结构使用的主要原材料为不同规格的钢板，钢板不得有机械分层和严重的金相组织分层，钢板表面不得有裂纹、气泡、结疤、折叠、夹杂、压入的氧化皮等缺陷，以上表面缺陷允许用修磨的方法清除，清除深度不应使钢板小于标准规定的最小

4、厚度，而且要达到表面平滑过渡。n钢板入厂检验时，还需要根据同一牌号、同一质量等级、同一炉罐号、同一规格、同一热处理状态等供货条件对化学成分、力学性能（一般为一个拉伸试样、一个弯曲试样、三个V型缺口冲击试样）进行复检，钢材的V型缺口夏比冲击试验结果不符合标准规定时，应从同一批钢材上再取一组（三个V型缺口冲击试样）进行试验，累计六个V型缺口冲击试样的平均值不得低于标准规定值，允许其中两个V型缺口冲击试样低于标准规定值，但低于标准规定值70%的试样只允许有一个，如果钢材有探伤要求的，还要对钢板按照进行超声波探伤检查，钢材的其他检验项目的复检验收、包装、标志和质量证明书应符合国家标准或技术协议的相关规

5、定。n对同一批次的原材料进行编号，并做好标记移植（主要采用打钢印的方式），保证每种钢板与其材质单实现对应，便于查找、追踪、核对等工作 焊接材料检验焊接材料检验 n焊条检验技术n焊条检验主要分为外观质量检验、工艺性能检验、理化性能的检验或其他特殊性能检验。检验的主要依据是相应的国家标准。没有国家标准的品种，可按企业标准或制造企业与用户所签署的协议进行检验。焊条检验依据GB/T 5117碳钢焊条、GB/T 5118低合金钢焊条、GB/T 983不锈钢焊条、GB 984堆焊焊条等标准进行。n 焊条外观质量的检验n焊条外观质量不仅直接反应焊条制造的综合技术水平，还直接影响焊条的使用性能和焊接质量。焊条

6、的外观质量检验主要包括以下内容：焊条偏心度、焊条直径、焊条长度、药皮强度、耐潮性、裂纹、起泡、竹节、损伤、破头、包头、磨尾长度和印字等。n 焊条偏心度的检验 焊条偏心度是指焊条断面药皮中心与焊芯中心的偏移，焊条偏心度的检测主要采用铁磁性偏心测定仪（对具有铁磁性的焊条）或无磁性偏心测定仪（无磁性焊条）等器材。焊条偏心度的技术要求见表1-1。表1-1 焊条偏心度的技术要求焊条直径/mm偏心度/%国家标准企业标准（压涂时）2.5753.24.054543n 焊条尺寸的检验 焊条尺寸一般包括焊条长度、焊条直径、夹持端长度。碳钢焊条的尺寸要求见表1-2。当焊条直径4.0mm时，焊条夹持端长度为1030m

7、m，当焊条直径5.0mm时，焊条夹持端长度为1535mm。 表1-2 碳钢焊条的尺寸要求 （mm）焊条直径焊条长度基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差1.60.062002502.02.0；2.52503503.2；4.0；5.03504505.6；6.0；6.4；8.0450700n 焊条药皮裂纹 凡属下列情况之一者，可判为该项不合格：纵向裂纹或龟裂纹，总长度大于20mm；横向裂纹长度超过焊条半圆周。n 焊条的焊接工艺性能的检验n焊条的工艺性能是指焊条在整个焊接过程中所表现的各种特性，如电弧稳定性、再引弧性、熔渣的流动性、覆盖性、脱渣性、飞溅大小、焊缝成形、全位置焊接的适用性、焊接烟尘大小等。n

8、 焊条熔敷金属化学成分试验n焊条熔敷金属化学成分分析必须准确可靠，其影响因素有焊接工艺参数、取样及分析方法等。各种焊条所采用的化学成分试验方法并不完全相同，但均应符合相应标准的有关规定。通常在平焊位置进行堆焊试样，取样采用切削加工方法。n 焊条熔敷金属力学性能试验 n 焊条熔敷金属拉伸试验试件从熔敷金属力学性能试板的焊缝区域内制取，试件数量为一件。熔敷金属拉伸试验执行GB 228金属拉伸试验方法，应测定抗拉强度、屈服点、断后伸长率、断面收缩率等数值。n 焊条熔敷金属V型缺口冲击试验执行GB 2650焊接接头冲击试验方法。一般碳钢焊条、低合金钢焊条和部分不锈钢焊条需要进行熔敷金属V型缺口冲击试验

9、，试件从熔敷金属力学性能试板上制取，试件数量为五件。数据处理时以五个冲击试样的冲击吸收功为基本数值，舍去其中的最大值和最小值，并计算该焊接材料其余三个试验数值的平均值，在工程实际中对焊接材料的V型缺口冲击试验数据的平均值和最小值都有要求。n 焊条熔敷金属硬度试验执行GB 2654焊接接头及堆焊金属硬度试验方法，可选用布氏、洛氏或维氏硬度计进行测定，试样的测试面与支承面应相互平行。堆焊焊条熔敷金属硬度试验需要制取一个试样，测定洛氏硬度时取5至10点，测定布氏硬度时取5点。焊丝检验技术n 气体保护电弧焊用焊丝的检验n 气体保护电弧焊用焊丝的化学成分试样一般从焊丝上截取1mm的焊丝段，并根据需要检测

10、的焊丝化学元素种类和试验方法，测量焊丝的化学成分。n 焊丝的尺寸检查包括焊丝直径、挺度、松弛直径和翘距，一般焊丝直径在0.81.6mm时，其允许偏差为 +0.01 -0.04mm。焊丝直径在0.81.2mm时，焊丝的抗拉强度应930MPa。当焊丝盘外径200mm时，松弛直径应250mm。n 焊丝的表面质量必须光滑平整，不应有毛刺、划痕、锈蚀和氧化皮等，焊丝的镀铜层要均匀牢固。n 气体保护电弧焊用焊丝熔敷金属力学性能试验的试板焊缝射线探伤应符合GB/T 3323钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级中的级规定，试板射线探伤前应去除垫板。n 气体保护电弧焊用焊丝熔敷金属拉伸试验方法、试样形式与焊条熔敷

11、金属拉伸试验相同，试样数量为一件。气体保护电弧焊用焊丝熔敷金属V型缺口冲击试验方法、试样形式与焊条熔敷金属V型缺口冲击试验相同，但不同型号焊丝的熔敷金属V型缺口冲击试验温度及试验数值要求却不一定相同，具体要求应符合GB/T 8110气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝中的相关规定。n 药芯焊丝的检验n碳钢药芯焊丝、低合金钢药芯焊丝、不锈钢药芯焊丝的检验一般需要进行熔敷金属化学成分试验、拉伸试验、V型缺口冲击试验、力学性能试板的射线探伤检测、角焊缝试验。n 埋弧焊用焊丝的检验根据GB/T 14957熔化焊用钢丝和GB/T 17854埋弧焊用不锈钢焊丝和焊剂标准规定，主要检测焊丝外观尺寸、化学成分、

12、表面质量等内容。钢材的预处理n矫正 ： 钢材的较平和型材的矫直n表面处理：去污、除锈n防护：喷涂底漆 钢材的矫正 一、钢材变形的原因 1. 轧制过程中引起的变形 2. 钢材因运输和不正确堆放产生的变形 3. 钢材在下料过程中引起的变形 钢材在划线前允许偏差值见表4-1。 二、钢材的矫正原理 钢材平直和弯曲时纤维长度的变化 返回本章首页偏 差 名 称简 图允 许 值钢板、扁钢的局部挠度角钢、槽钢、工字钢、管子的垂直度角钢两边的垂直度工字钢、槽钢翼缘的倾斜度表4-1 钢材在划线前允许偏差141141.5ff51000Lf 100b80b 三、钢材的矫正方法 1. 手工矫正 （1）反向变形法 反向弯

13、曲矫正示意图见表4-2，反向扭曲矫正的应用见表4-3。 （2）锤展伸长法矫正 锤展伸长法矫正的应用见表4-4。 名 称变形示意图矫正示意图矫 正 要 点钢板 对于钢性较好的钢材，其弯曲变形可采用反向弯曲进行矫正。由于钢板在塑性变形的同时，还存在弹性变形，当外力消除后会产生回弹，因此为获得较好的矫正效果，反向弯曲矫正时应适当过量角钢圆钢槽钢表4-2 反向弯曲矫正 名 称变形示意图矫正示意图矫 正 要 点角钢当钢材产生扭曲变形时，可对扭曲部分施加反扭矩，使其产生反向扭曲，从而消除变形扁钢槽钢表4-3 反向扭曲矫正的应用变形名称矫 正 图 示矫 正 要 点薄板中间凸起锤击由中间逐渐向四周，锤击力由中

14、间轻至四周重边缘波浪形锤击由四周逐渐向中间，锤击力由四周轻向中间重纵向波浪形用拍板抽打，仅适用初矫的钢板对角翘起沿无翘起的对角线进行线状锤击，先中间后两侧依次进行表4-4 锤展伸长法矫正的应用变形名称矫 正 图 示矫 正 要 点扁钢旁弯平放时，锤击弯曲凹部。或竖起锤击弯曲的凸部扭曲将扭曲扁钢的一端固定，另一端用叉形扳手反向扭曲角钢外弯将角钢一翼边固定在平台上，锤击外弯角钢的凸部内弯将内弯角钢放置于钢圈的上面，锤击角钢靠立肋处的凸部（续）变形名称矫 正 图 示矫 正 要 点角钢扭曲将角钢一端的翼边夹紧，另一端用叉形扳手反向扭曲，最后再用锤击矫直角变形角钢翼边小于90，用型锤扩张角钢内角角钢翼边大

15、于90，将角钢一翼边固定，锤击另一翼边槽钢弯曲变形槽钢旁弯，锤击两翼边凸起处；槽钢上拱，锤击靠立肋上拱的凸起处（续） 机械矫正n 冷矫正应该是和火焰矫正相对应的另一种矫正方法，又称为机械矫正。机械矫正容易金属的冷作硬化，消耗材料的塑性储备，只能用于塑性良好的材料，不允许对塑性较差和脆性材料进行机械矫正。在实际的生产中，机械矫正会用到专用大型的油压机、水压机、顶床或者直接进行人工大锤的敲打。 矫平机的工作原理 金属材料在较大弹塑性弯曲条件下，不管其原始弯曲程度有多大区别，在弹复后所残留的弯曲程度差别会显著减少，甚至会趋于一致。随着反复压弯程度的减少，其弹复后的残留弯曲必然会趋近于零值而达到矫正的

16、目的。辊式钢板矫平机主要应用于矫正各种规格板材，利用材料的 “包辛格效应”对板材进行多次反复弯曲，逐渐减小压弯挠度，使多种原始曲率逐步变为单一曲率，并最终将其矫平，达到工艺要求的平整精度。设备的主要组成机架部分 机架是机器的主体，由底座、立柱、连接梁组成，用根拉紧螺栓联接成一个封闭的预应力框架结构。机架为焊接结构，焊接后经退火处理以消除内应力。机架有足够的强度和刚度，可保证在最大负荷下有较小的弹性挠度，满足板材的矫正需要。 辊子部分n 辊子部分是机器的工作部分，包括工作辊和支承辊。工 作 辊 材 质 为， 调 质 处 理 硬 度 为 ， 表 面 淬 火 硬 度 为 ，淬 硬 层 深 度 为。

17、活动横梁 活动梁为单片闭式焊接结构，焊后整体退火处理以消除内应力，它具有足够的刚度和强度，保证板材的矫平精度和减少矫平次数。利用滑块两侧的导向面，活动横梁可上、下移动和转角，活动梁等移动件可横向从机架框架中抽出，易于维护和修理。活动梁安装有套液压活塞缸作为边上辊升降装置，产生的重载液压力可静载时压下或边矫边压，具备强力矫平机的硬件条件。液压活塞缸保持活动梁的平衡，有足够的力量消除活动梁与丝杆丝母之间的间隙，使工作辊开口大大增加，并保持稳定的状态，有利于原始不平度超标板材的进出料及矫平。压下转角机构 压下机构和转角机构是合在一起的，压下转角机构装在机架及联接梁的上部，采用成组技术，使用了两套相同

18、的活动系统，由台制动电机驱动，台减速机带动个蜗杆副及个螺旋副，使活动横梁能准确自动定位和快捷摆动。启动套或套的动力系统，实现活动横梁和上工作辊机械平行升降或倾斜，可以对不同厚度及材质的板材进行矫平，并达到最佳平整度要求。活动横梁上端设平衡装置以消除螺杆间隙，保证矫平质量。2. 机械矫正 机械矫正分类及适用范围见表4-5。表4-5 机械矫正分类及适用范围 矫 正 方 法简 图适 用 范 围拉伸机矫正薄板、型钢扭曲的矫正、管子、扁钢和线材弯曲的矫正压力机矫正中厚板弯曲矫正矫 正 方 法简 图适 用 范 围压力机矫正中厚板扭曲矫正型钢的扭曲矫正工字钢、箱形梁等的上拱矫正工字钢、箱形梁等的上拱矫正（续

19、）矫 正 方 法简 图适 用 范 围压力机矫正较大直径圆钢、钢管的弯曲矫正撑直机矫正较长面窄的钢板弯曲及旁弯的矫正槽钢，工字钢等上拱及旁弯的矫正圆钢等较大尺寸圆弧的弯曲矫正（续）矫 正 方 法简 图适 用 范 围卷板机矫正钢板拼接而成的圆筒体，在焊缝处产生凹凸、椭圆等缺陷的矫正型钢矫正机矫正角钢翼边变形及弯曲的矫正槽钢翼边变形及弯曲的矫正方钢弯曲的矫正（续）矫 正 方 法简 图适 用 范 围平板机矫正薄板弯曲及波浪变形的矫正中厚板弯曲的矫正多辊机矫正薄壁管和圆钢的矫正厚壁管和圆钢的矫正（续）3. 火焰矫正 火焰加热的方式有点状加热、线状加热和三角形加热三种。火焰加热的位置如图4-2所示。图4-

20、2 火焰加热的位置加热方式适 用 范 围加 热 要 领点状加热薄板凹凸不平，钢管弯曲等矫正变形量大加热点距小，加热点走私适当大些；反之，则点距大，点径小些。薄板加热温度低些，厚板温度高些线状加热中厚板的弯曲，T形、工字梁焊后角变形等的矫正一般加热线宽度约为板厚的0.52倍，加热深度为板厚的1/31/2。变形越大，加热深度应大些三角形加热变形较严重，刚性较大的构件变形的矫正一般加热三角形高度约为材料宽度的0.2倍，加热三角形底部宽度应以变形程度而定，加热区域大，收缩量也较大表4-6 火焰矫正加热方式、适用范围及要领 火焰矫正的加热方式、适用范围及加热要领见表4-6。常用钢材和简单焊接结构件的火焰

21、矫正要点见表4-7。变形情况简 图矫 正 要 点薄钢板中部凸起 中间部较小，将钢板四周固定在平台上，点状加热在凸起四周，加热顺序如图中数字 凸部较大，可用线状加热，先从中间凸起的两侧开始，然后向凸起中间围拢边缘呈波浪形 将三条边固定在平台上，使波浪形集中在一边上，用线状加热，先从凸起的两侧处开始，然后向凸起处围拢。加热长度约为板宽的1/31/2，加热间距视凸起的程度而定，如一次加热不能矫平，则进行第二次矫正，但加热位置应与第一次错开，必要时，可用浇水冷却，以提高矫正的效率表4-7 常用钢材及结构件火焰矫正要点变形情况简 图矫 正 要 点型钢局部弯曲变形矫正时，在槽钢的两翼边处同时向一方向作线状

22、加热，加热宽度按变形程度的大小确定，变形大，加热宽度大些旁弯在旁翼边凸起处，进行若干三角形状加热矫正上拱在垂直立肋凸起处，进行三角形加热矫正钢管局部弯曲采用点状加热在管子凸起处，加热速度要快，每加热一点后迅速移至另一点，一排加热后再取另一排（续）变形情况简 图矫 正 要 点焊接梁角变形在焊接位置的凸起处，进行线状加热，如板较厚，可两条焊缝背面同时加热矫正上拱在上拱面板上用线状加热，在立板上部用三角形加热矫正旁弯在上下两侧板的凸起处，同时采用线状加热，并附加外力矫正（续） 火焰矫正的步骤一般包括： 分析变形的原因和钢结构的内在联系； 正确找出变形的部位； 确定加热的方式、加热位置和冷却方式； 矫

23、正后检验。 4. 高频热点矫正 钢材的表面处理n 钢材表面处理是指钢材等原材料在放样、划线、下料前对其表面进行清理准备的工序，使材料表面洁净并处于易于加工的状态。n 抛丸处理的原理 喷丸处理（也称为抛丸处理）是利用净化的压缩空气气流，带动金属钢丸以较高的速度从喷嘴中喷出，在短距离内强力撞击金属材料表面，去除金属表面的锈蚀、油污等杂物，得到洁净的金属表面状态。 喷丸处理的设备 焊接生产常用的钢材预处理生产线一般包括输送辊道、抛丸清理机、中间辊道、喷漆室、烘干室、输出辊道等装置，以抛丸清理机为核心设备，形成连续作业模式，具有较高的生产效率。抛丸清理机根据钢板抛丸时姿态分为立式抛丸清理机、卧式抛丸清

24、理机，一般具有多个喷头，安装钢丸回收装置，抛丸清理机外壳采用钢板焊接结构，内部铺设高锰钢衬板，延长使用寿命。抛丸清理机规格应根据焊接生产原材料规格尺寸选取，设备多由铸机厂生产。 钢丸的种类n 铸铁丸的材料脆性大，易破碎，其硬度为HRC 5865。使用寿命较短，主要用于高强度材料的喷丸处理。n 铸钢丸具有较好强度和冲击韧性，其硬度一般为HRC 4050，当金属硬度较高时，可采用铸钢丸硬度为HRC 5762。铸钢丸的使用比较广泛，使用寿命为铸铁丸的数倍。n 玻璃丸和陶瓷丸的硬度较低，主要用于不锈钢、钛、铝、镁及其它不允许铁元素污染的金属材料。也用于铸钢丸喷丸处理后的二次喷丸处理，降低铁元素污染和零

25、件的表面粗糙度。 喷丸处理工艺参数的选择n 焊接生产实际要求喷丸处理必须对零件表面有足够的覆盖率，即要使未被喷丸处理的表面尽量少。但检查表面覆盖率比较困难，所以采用喷丸强度的概念，代表所要求的压应力值。喷丸强度常用弧高计进行测量。弧高计测量法是将厚0.8mm、1.3mm或2.4mm的冷轧钢标准试样固定在专用夹具上，对其一面进行喷丸处理，然后用弧高计测量弯曲了的钢条试样的弧高，所得值即为喷丸强度。喷丸强度决定着喷丸质量，而喷丸强度又受其它喷丸处理工艺参数影响。n 钢丸直径尺寸越大，冲击能量越大，则喷丸强度也越大，但大直径钢丸的覆盖率降低，所以，在保证所需喷丸强度的前提下，应尽量减小钢丸的尺寸。钢

26、丸尺寸的选择也受零件的形状制约，一般钢丸的直径不应超过零件沟槽或内圆半径的一半。钢丸粒度一般选用6050目之间。n 当钢丸的硬度应大于零件的硬度时，钢丸硬度的变化不会影响喷丸强度；当钢丸的硬度应小于零件的硬度时，钢丸硬度值的降低，将使喷丸强度降低。n 钢丸的喷射速度越高，钢丸的撞击强度越大，但速度过高时，钢丸的破碎量会增多，一般要求钢丸的完整率不低于85。所以常采用控制压缩空气压力的办法控制钢丸的喷射速度。n 钢丸喷射角度一般选用垂直射入状态，喷丸处理效果好，但如果受零件形状限制，必须以小角度喷丸处理时，应适当加大钢丸的尺寸与喷射速度。电解除锈法电解除锈法n电解除锈法是借助直流电源产生的电流通

27、过电解池溶液，将电能转变为化学能，在特定条件下的金属材料表面发生氧化还原反应，而将金属材料表面的铁锈、油污溶解的过程。n电解抛光过程中，抛光工具不断向金属材料缓慢送进，使两个电极之间保持0.11mm的间隙，当具有一定压力的电解液以550m/s的高速从间隙流过时，电流从金属材料阳极经电解液流向阴极，阳极金属材料的表面锈蚀逐渐被清除，并被电解液冲走。n电解抛光液中通常含有磷酸、硫酸、铬酐、高氯酸及水等组分，可由一种或几种成分配置而成。不锈钢和铝合金电解抛光时，两种金属材料表面的抛光质量主要取决于电解抛光工艺规范和电解液成分，不锈钢和铝合金电解抛光工艺规范和电解液成分见表1-5。表1-5 不锈钢和铝

28、合金电解抛光工艺规范和电解液成分材料种类电解液组成反应条件成分含量电流密度/(A/dm1)工作电压/v电解液温度/反应时间不锈钢磷酸水溶液无水铬酸250300mL/L在磷酸水溶液中达饱和305005252030数分钟铝合金氢氧化钠牛奶铬素4080g/L0.2g/L30200407080数秒到数分第二节划线、放样与下料 一、识图与划线 （一）焊接结构的施工图 1. 焊接结构图的特点 2. 焊接结构图的读识方法 （二）划线 1. 划线的基本规则 1）垂线必须用作图法。 2）用划针或石笔划线时，应紧抵钢直尺或样板的边沿。 3）圆规在钢板上划圆、圆弧或分量尺寸时，应先打上样冲眼，以防圆规尖滑动。 4）

29、平面划线应遵循先画基准线，后按由外向内，从上到下，从左到右的顺序划线的原则。 返回本章首页 2. 划线的方法 划线可分为平面划线和立体划线两种 3. 基本线型的划法 （1）直线的划法 （2）大圆弧的划法 1） 大圆弧的作图法 2） 大圆弧的计算法 计算法作大圆弧4. 划线注意事项三 放样n 放样是根据设计图样在放样平台上，按照1：1的比例画出结构部件或零件的图形和平面展开尺寸。通过放样可以显示零件、部件之间的关系，确定零件的真实形状和实际尺寸，制作放样样板。放样方法包括实尺放样、展开放样、计算机光学放样等方法。在焊接生产中，对于形状复杂或具有空间形状的零件经常要进行放样处理。 放样的意义n 放

30、样可以显示设计图样的真实形状和实际尺寸，零部件之间的相互配合要求，修正设计时的尺寸偏差和结构不合理问题。放样是立体零件的展开的基础工序，应结合焊接工艺特点，及时调整焊接加工余量、焊缝收缩量，确定零件毛坯的实际几何尺寸。通过放样可以直接制备划线样板和下料检查样板，便于批量零件的备料生产组织和质量检验，有利于零件备料的一致性。 二、放样 （一） 放样方法 1. 实尺放样 （1） 放样基准 （2）放样程序 放样程序一般包括结构处理、划基本线型和民开三个部分。 2. 展开放样 （1）展开原理 分可展表面和不可展表面两种。 （2）展开方法地 有平行线法、放射线法和三角形法三种。 下图为等径90弯头的一段

31、及其展开图。 计算法展开n在工程技术领域中，只要能够展开的焊件表面，一般都可以采用计算法进行展开，而且大多数情况下，采用计算法进行展开既快捷又精确，但也有些焊件的展开计算非常繁琐、运算十分复杂，甚至超过了采用图解法。n 计算法展开的基本步骤n 绘制出焊件的必要视图，有时候可以徒手画出。n 将焊件的断面分为若干等分，等分数越多则展开图越准确。n 由等分点向相关视图引素线至结合线，如为相贯体需大致求出结合线。n 绘制放样草图，并标注待以计算的各线代号。n 把等分点折算成角度，可按计算公式依次作出计算；但要校验。n 把计算出的结果按照放样图直接展开在钢板上。不可展表面的近似展开方法不可展表面的近似展

32、开方法n球面的展开n 球面的分瓣展开n球面的分瓣展开可以使用“平行线法”，球面的分瓣展开示意图见图1-3。展开操作步骤如下：n 将俯视图作12等分（即分为十二瓣），并与圆顶的O相连，即为12瓣的结合线。n 在主视图中从圆顶边1起6等分，得点1、2、3、4、3、2、1，作水平线交于圆周，然后投影到俯视图中即为四个圆。n 在俯视图上取分段中点M，连接OM并延长，取1-1长等于主视图1-1的弧长。过各点作垂线，且量取俯视图各个瓣交点1-1（弧长）、2-2（弧长）、1-1（弧长）对应的弧长，然后光滑连接成曲线，即得展开图。n球的分带展开n球的分带展开可以使用放射法将球面分带展开，球的分带展开示意图见图

33、1-4。展开操作步骤如下：n 将主视图分割成七个带和两个圆顶，把中间带当作是圆柱形，展开为矩形。n 分别将、带的点1-2、2-3、3-4连接并延长与中心线交于O2、O3、O4点。n 分别以O2、O3、O4点为圆心，再分别以R2和R21、R3和R32、R4和R43为半径画弧，同时去主视图各带大圆周长为相应的长度，即得展开图。 圆锥的展开 正四棱台展开图 （二） 板厚处理 1. 中性层的确定 圆筒卷弯的中性层 k为中性层偏移系数，其值见表4-8。r/0.20.30.40.50.81.01.52.03.04.05.05.0k0.330.350.350.360.380.400.420.440.470.

34、470.480.50表4-8 中性层偏移系数2. 中性层的应用 中性层的计算公式：Rrk （三） 实尺放样过程举例 炉壳主体部件施工图 1. 识读施工图 在识读施工图样过程中，主要解决以下问题。 1）弄清产品的用途及一般技术要求。 2）了解产品的外部尺寸、质量、材质和加工数量等概况，并与本厂加工能力比较，确定或熟悉产品制造工艺。 3）弄清各部分投影关系和尺寸要求，并确定可变动和不可变动的部位及尺寸。 2. 结构处理 （1）连接部位、的处理 部件连接形式分析 锥台结构草图 （2）大尺寸构件的处理 大尺寸焊件拼接方式 3. 划基本线型 （1）确定放样画线基准 （2）画出构件基本线型 件号料样板 4

35、. 展开 （1）计算弯曲展开长 （2）可展曲面的展开 5. 样板制作 件号料样板展开图 除排料样板外，还可制作用于检验件、件的卡形样板，件需要一个，件需要两个，如下图所示。 三、下料 1. 手工下料 1）克切；2）锯割；3）砂轮切割；4）气割。 气割的过程如下： 1） 调整火焰。 火焰的选择 2）开始气割时，必须用预热火焰将切割处金属加热至燃烧温度（即燃点）。 切割操作示意图 3） 把切割氧气喷射至已达到燃点的金属时，金属便开始剧烈的燃烧（即氧化），产生大量的氧化物（熔渣），由于燃烧时放出大量的热合氧化物呈液体状态。 4） 燃烧时所产生的大量液态熔渣被高压氧气流吹走。 2. 机械下料 （1）剪

36、切 （2）热切割 热切割包括数字气割、等离子弧切割、光电跟踪气割等。 （3）冲裁 1）冲压的工艺性。 2）合理排样。 合理排样 搭边及边距 3）影响冲压件质量的因素。 4）冲压时板料的分离过程大致可 分为弹性变形、塑性变形和剪裂分离三 个阶段。 冲裁时板料的分离过程 四、坯料的边缘加工 1. 机械切削坡口 （1）刨边机 刨边机的结构示意图 刨边加工的下料余量按照表4-9选用。钢 材边缘加工形式钢板厚度/mm最小余量u/mm低碳钢剪切机剪切162低碳钢剪切机剪切163各种钢材气割各种厚度4优质低合金钢剪切机剪切各种厚度3表4-9 创边加工余量（2）坡口加工机 2. 坡口气割 V形坡口气割第三节

37、弯曲与成形 一、弯曲成形 1. 弯曲成形过程 （1）初始阶段 （2）塑性变形阶段 （3）断裂阶段 2. 钢材的变形特点对弯曲加工的影响 （1）弯力 （2）回弹现象返回本章首页 影响回弹的主要原因有： 1）材料的屈服点越高，弹性模量越小，加工硬化越激烈，弯曲变形的回弹越大。 2）材料的相对弯曲半径r/t越大，材料变形程度就越小，则回弹越大。 3）当弯曲半径一定时，弯曲角越大，表示变形区长度越大，回弹也越大。 4）其他因素，如零件的开状、模具的构造、弯曲方式及弯曲力的大小等，对弯曲件的回弹也有一定的影响。 减小回弹常采取下列措施： 1）将凸模角度减去一个回弹角，使板料弯曲程度加大，板料回弹后恰好等

38、于所需的角度。 2）采取校正弯曲，在弯曲终了时进行校正，即减小凸模的接触面积或加大弯曲部件的压力。 3）减小凸模与凹模的间隙。 4）采用拉弯工艺。 5）在必要时和许可的情况下，可采取加热弯曲。 （3）最小弯曲半径 二、机械压弯成形 板料弯曲时的三种变形方式 在压力机上使用弯曲模进行弯曲成形的加工方法，称为机械压弯。 三、板材、型材展开长度计算 1. 板材展开长度计算 U形板展开计算 2. 圆钢料长的展开计算 （1）直角形圆钢的展开计算 （2）圆弧形圆钢的展开计算 常用圆钢弯曲计算3. 角钢展开长度的计算 等边角钢弯曲料长计算见表4-10。内 弯外 弯012 ()180RzLll012 ()18

39、0RzLll 四、卷板 通过旋转辊轴使毛料（钢板）弯曲成开遥方法称为卷板。 钢板卷弯 钢板卷弯由预弯（压头）、对中、卷弯三个步骤组成。 （1）预弯 常用预弯方法 钢板弯曲时的理论剩余值见表4-11。 设 备 类 型卷 板 机压 力 机弯曲形式对称弯曲不对称弯曲模具压弯三辊四辊剩余直边冷弯L/2（1.52）（12）1.0热弯L/2（1.31.5）（0.751）0.5表4-11 钢板弯曲时的理论剩余直边值（2）对中 几种对中方法 （3）卷弯 各种卷板机的滚弯过程第四节拉延和旋压 一、拉延 拉延是利用凸模把板料压入凹模，使板料变成中空形状零件的的工序。 拉延工序图返回本章首页 拉延废品 拉延件的最小

40、许可半径（r、R）二、旋压 旋压工作简图 三、爆炸成形 爆炸成形装置1. 爆炸成形的基本原理2. 爆炸成形的主要特点3. 爆炸成形应注意的事项本章节完返回本章节完返回习题1. 什么是放样、划线和下料？它们的区别是什么？2. 什么是展开放样？进行展开放样时如何对厚板件进行处理的？3. 钢板下料有哪些方法？各适用于什么情况？4. 钢板卷弯原理及卷板的工艺过程是什么？5. 什么是最小弯曲半径？为什么型钢、钢板弯曲时，弯曲半径都应小于最小弯曲半径？6. 什么是回弹？钢板在冷弯后都会产生回弹吗？怎样减小回弹？返返回回第二章 焊接生产装配与焊接 装配是将焊件按产品图样和技术要求，采用适当工艺方法连接成部件

41、或整个产品的工艺过程；焊接是将已装配好的结构，用规定的焊接方法、焊接参数进行焊接加工，使其连接成一个牢固整体的工艺过程。本章重点介绍装配与焊接这两道工序的工艺方法。 第一节 焊接结构的装配 第二节 焊接结构的焊接工艺 习 题返回主目录第一节焊接结构的装配n装配: 是根据设计图样的尺寸精度和技术要求，使用夹具等辅助装置，将零、部件连接或固定起来的工序。n将零件组装成部件称为部件装配；n将零件和部件或部件和部件组装成最终的产品结构称为总装配。 装配方式装配方式n1.按照零件定位方式分类n（1）划线定位装配n划线定位装配是根据设计图样或装配工艺，在平台或基础零件上，先划出装配位置线，再按划好的装配位

42、置线进行零件摆放，并进行定位焊固定。n划线定位装配对装配平台条件、装配基准选择、零件尺寸复验、实物划线技巧、零件移动和固定方法、尺寸测量工具等方面有一定的要求。n适用于大型挖掘机、起重机等小批量单件生产或大型结构的生产方法，如工作繁重，对装配操作技术水平要求高。（2）夹具定位装配n夹具定位装配是根据设计图样或装配工艺，在平台或基础零件上，采用样板、定位孔、定位器、装配胎具等各种定位装置进行零件的装配、固定。n夹具定位装配对零件尺寸精度、定位装置尺寸精度、定位装置生产效率、定位装置制造成本等方面有一定的要求。n适用于焊管、机床床身、煤矿支架等成批、大量生产的、有互换性要求的焊接结构，具有生产效率

43、高、产品质量好、互换性强等特点。2.按照零件装配工位分类n（1）工件固定式装配n工件固定式装配是指装配作业在固定的工作区域位置进行，通常某一部件的所有零件成套后，一起转运到同一装配工位，该部件中所有零件生产流程的装配工序处于同一时间段。该装配工位的装配工人根据装配工艺和设计图样，逐一将零件按照装配顺序，进行组装操作，在同一工位完成部件的装配。n用于重型机械设备、厚壁压力容器、海洋船舶等大型焊接结构件的生产，也用于单件、小批量焊接结构件的生产。（2）工件移动式装配n工件移动式装配是指装配作业随同于焊接结构件工作位置移动进行，不同的装配工位按照工艺流程的生产时间顺序要求，当某一部件移动到自己所属装

44、配工位时，才进行一个或几个零件的装配作业，不同装配工位对于同一部件中零件装配工序处于不同的时间段。n用于汽车、自行车等批量生产的流水线作业或专用设备加工生产。3. 按照装配与焊接的顺序组合形式n（1）整装整焊形式n整装整焊形式是指在焊接结构件生产流程中，仅经过一次装配工序、焊接工序的施工，就可以完成焊接结构件的所有零件的装配、焊接，完成焊接结构件整体装配、整体焊接的生产过程。n用于减速机箱体、热处理炉门等结构简单、焊接可达性好的小型焊接结构件批量生产，具有焊接变形小、尺寸精度高等特点。n（2）随装随焊形式n随装随焊形式是指在焊接结构件生产流程中，进行多次装配工序、焊接工序的施工，装配工序、焊接

45、工序交替进行，才能逐步完成焊接结构的整个生产过程。n用于单件小批的大型复杂结构的生产，常见于焊接结构主体结构上附属许多零件或封闭焊接结构内侧焊缝要求焊接等场所，不宜一次装配完成的焊接结构形式，如有多个插管接口的压力容器、截面积较小的箱型结构。（3）分部件装配焊接总装焊接形式n分部件装配焊接总装焊接形式是指根据焊接结构特点及生产条件，将零件装配成部件并进行部件焊接，然后进行部件之间的装配、焊接完成产品制造。这种形式可实行流水作业，若干个部件可以同步生产，有利于使用先进工艺装备，控制焊接应力与变形，提高劳动生产率，缩短生产周期。n用于重型机械设备、海洋船舶、铁路车辆、电力设备等大型复杂结构的生产。

46、 装配基本条件装配基准的选择装配基准的选择 n制订焊接结构件装配工艺时，应该首先选择一个合理的装配基准面，借助这个基准面进行焊接结构件中各个零件组装过程的定位。n零件在空间的定位依赖于六点定位原理，通过限制每个零件在空间的六个自由度，使零件在空间中确定位置，这些限制自由度的点就是定位点。焊接结构件中零件的定位也遵循六点定位原理，可见通过空间点、线、面的有效约束控制零件的空间位置。基准面的基本概念基准面的基本概念n基准面是一些点、线、面的组合，借助它们可以确定同一零件的另外一些点、线、面的位置，或者其他零件的位置，同一焊接结构件上多个零件如果采用相同的基准面就容易保持尺寸精度的一致性，减少尺寸系

47、统误差。 基准的分类基准的分类n设计基准n设计基准是设计图样上所采用的基准，它是决定零件在整个结构或部件中相对位置的点、线、面的总称。设计基准反映了焊接结构件及部件中各零件位置的相互关系，在设计图样中常表现为尺寸基础线。 工艺基准n工艺基准是焊接结构件生产制作过程中采用的基准，它是装生产制作过程中用来描述定位零件位置的点、线、面的总称。工艺基准根据工序的不同作用又分为工序基准、定位基准、装配基准和测量基准。n(1)工序基准n工序基准是指某种加工工序的使用图样中用来确定本工序所加工表面，在加工完成后的尺寸、形状和位置的基准。常见工序的使用图样有铸造工艺图、锻造工艺图、焊接工艺图等毛坯图样，粗加工

48、图、半精加工图、精加工图等切削加工用图样，这些图样来源与产品设计图样，但增加了工序作业内容及要求，工序基准往往不同与设计基准。(2) 定位基准n定位基准是指零件在夹具中定位时，所依据的点、线、面。定位基准与夹具使用功能、零件坯料形状有关，常见的筒体及圆柱类零件，设计基准一般采用中心线，但外圆定位夹具一般采用零件外侧圆周进行定位，实现筒体及圆柱类零件找正对中，外侧圆周就成为定位基准。(3) 装配基准n装配基准是指各个零、部件在组装过程中决定相对位置的点、线、面。焊接结构件的设计基准一般采用具有切削加工要求的外轮廓线或中性面，而在钢板拼接时，装配基准常采用焊接坡口根部端面轮廓线。(4) 测量基准n

49、测量基准是指在装配过程中用以检测零件位置或尺寸所依据的点、线、面。实际生产中，一般采用便于测量的线、面作为测量基准。 装配基准选择的一般原则装配基准选择的一般原则n 装配基准尽可能与设计基准重合n这样更有利于保证设计图样对产品结构尺寸、形状精度的要求。采用设计图样上规定的定位孔或定位面作为基准；如没有特殊要求时，尽可能选择设计图样上用以标注各零件位置的尺寸基准作为装配基准。 选用面积较大的平面n当零件或部件的表面即有平面又有曲面时，应该优先选择平面作为装配基准；当零件或部件的表面都是平面时，则应该选择最大的平面作为装配基准。 选用经过切削加工的表面n尽可能利用零件或部件上经过切削加工的表面作为

50、装配基准，也可用上道工序的工序基准作为装配基准。如：备料过程中冲剪、数控切割或自动切割的边缘，零件或部件中心线等。 选用有切削加工要求的表面n当零件或部件的表面，焊接后有切削加工要求或设计图样对零件或部件的某平面有较高要求时，应选择此平面作为装配基准。如采用焊接结构的减速机箱体，其结构形式分为上箱体和下箱体，上、下箱体结合面焊后要进行切削加工，因此焊接毛坯装配时，应选择这个结合面作为装配基准。此外采用平面基准容易定位焊接毛坯零件，便于装配，而且使需要切削加工的零件处在一个平面内，有利于保证加工余量的一致性。 选用不宜变形的表面或边缘n在焊接结构中，选择刚性大，不宜变形的表面或零件边缘作为装配基

51、准，避免基准面、线因为焊接变形引起的尺寸偏差。举例：基准的选择 容器上个接口位置 三、装配中的测量 1. 线性尺寸的测量 2. 平行度的测量 （1）相对平行度的测量 （2） 水平度的测量 1）水平尺测量。 2）软管水平仪。 软管水平仪测量水平 3）水准仪。 水准仪测量水平 3. 垂直度的测量 （1）相对垂直度的测量。 用间接测量法测量相对垂直度 （2）铅垂度的测量 经纬仪及其应用 4. 同轴度的测量 同轴度是指工件上具有同一轴线的几个零件，装配时其轴线的重合程度。 圆筒内拉钢丝测同轴度 5. 角度的测量 装配的质量要求装配的质量要求 1.保证产品尺寸精度要求2.焊接结构件中零件的定位应准确、可

52、靠，焊接结构件整体尺寸和公差应符合设计图样和后续加工要求，装配时应充分考虑焊缝收缩量和焊接变形类型。3.对于先进行切削加工，后进行焊接的零部件装配定位时，一般应采用装配夹具，并且注意定位焊缝的合理布置，尺寸精度要求较高时，应在装配夹具完成全部焊接工作。4.保证焊接坡口的相关要求5.焊接接头的装配定位时，应保证焊接坡口根部间隙、坡口角度及尺寸满足焊接工艺规程的要求。6.控制焊接错边量的相关要求7.对接接头的装配定位时，错边量应符合设计图样和焊接工艺规程要求，通常筒体纵缝错边量不应超过壁厚的10%，且不超过3mm，筒体环缝错边量不应超过壁厚的15%，且不超过5mm。装配顺序的选择装配顺序的选择n装

53、配顺序是装配工艺中重要内容，当装配基准确定后，合理的安排零部件的装配顺序是保证装配工作顺利进行的主要问题，零部件的装配顺序与焊接结构件部件的划分、零部件在焊接结构中位置、零部件尺寸及重量、零部件的切削加工要求等因素有关。n焊接结构件的装配工艺与焊接工艺具有紧密联系，装配顺序的重要性与装配、焊接的顺序组合形式有关，当采用随装随焊形式时，装配顺序控制着焊接顺序，对焊接结构件尺寸保证和变形控制有重要影响，当采用分部件装配焊接总装焊接形式时，装配顺序也对焊接结构件尺寸保证和变形控制具有一定的影响。 装配顺序的制订原则装配顺序的制订原则n 装配顺序的方向性原则n 焊接结构件装配时，零件定位的方向应保持自

54、下而上、由内向外的空间方向趋势，这种装配顺序易于保证结构的稳定、便于施工操作、保持结构的对称性、减少结构的扭曲变形。 装配顺序应考虑零件的重量和尺寸条件n焊接结构件装配时，应根据零件的重量和尺寸条件，优先装配重量大、尺寸大的零件，再装配重量小、尺寸小的零件，保持“先大后小”的顺序，有利于减少装配过程中的变形和零件修配工作量，保证结构的稳定性。 装配顺序应考虑零件的形状n焊接结构件装配时，应根据零件的形状，优先装配形状简单的零件，零件定位时，优先采用直线定位、直角定位，其次再考虑曲线、曲面定位。这样不仅便于测量，还可以提高生产效率，保证部件尺寸精度。 装配顺序应参考零件的切削加工要求n 焊接结构

55、件装配时，应根据零件的切削加工要求，优先定位具有切削加工要求的零件，留有必要的加工余量，再定位其他具有几何尺寸要求的零件，保证外观形状整齐，最后定位没有公差要求的零件。 装配顺序应考虑焊接可达性n 焊接结构件装配时，针对封闭空间或尺寸狭窄空间，应考虑焊接可达性，合理布置人孔位置，或采用随装随焊形式，保证封闭空间或尺寸狭窄空间内侧焊缝的焊接操作，实现零件之间的有效连接。 四、焊接结构的装配工艺 1. 装配前的准备 （1）熟悉产品图样和工艺规程 （2）装配现场和装配设备的选择 （3）工量具的准备 （4）零、部件的预本和除锈 （5）正确掌握装配公差标准 2.装配用到的工具 焊接结构生产中经常采用的有

56、：装配定位焊夹具、焊接夹具、矫正夹具等。 一、焊件的定位及定位器 1. 定位原理 返回本章首页2. 定位器及其应用 （1）平面定位用定位器 1）挡铁 固定式挡铁 可折式挡铁 永磁式挡铁 可退式挡铁 挡铁的结构形式 2）支承钉和支承板一般有固定式和可调式两种。 固定式支承钉。 可调式支承钉。 支承板定位。 支承钉（板）的结构形式 （2） 圆孔定位用定位器 1）固定式定位销 2）可换式定位销 3）可折式定位销 4）可退式定位销 定位销的结构形式（3）外圆表面定位用定位器 V形块结构尺寸见表6-1。两斜面夹角6090120标准定位高度TT=H+D-0.866NT=H+0.707D-0.5NT=H+0

57、.577D-0.289N开口尺寸NN=1.15D-1.15aN=1.41D-2aN=2D-3.46a参 数aa=(0.1460.16)D表6-1 V形块结构尺寸 1）固定式V形块 2）可调式V形块V形块结构形式与应用 样板定位 （4）定位器使用注意事项 二、焊件在夹紧机构中夹紧 1. 对夹紧机构的基本要求 2. 常用夹紧机构 （1）楔形夹紧器 斜楔工作示意图 （2）螺旋夹紧器 摆动压块结构形式螺旋夹紧器快速夹紧的螺旋夹紧器 螺旋夹紧器的应用 （3）偏心轮夹紧器 圆偏心轮工作特性 偏心轮夹紧器的应用 （4）杠杆夹紧器 杠杆夹紧作用示意图 典型杠杆夹紧器 螺旋杠杆夹紧器 （5）铰链夹紧机构 连杆式

58、铰链快夹紧装置3. 气动与液压夹紧机构 气压与液压传动系统的组成及其功能元件见表6-2。组 成功 能实现功能的常用元件气压传动液压传动动力部分气压或液压发生装置，把电能、机械能转换成压力能空气压缩机液压泵、液压增压器等控制部分能量控制装置，用于控制和调节流体压力、流量和方向，以满足夹具动作和性能要求压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀等方向控制阀、稳压阀、溢流阀、过载保护阀等执行部分能量输出装置，把压力能转变成机械能，以实现夹具所需的动作气缸、软管液压缸辅助部分在系统中起连接、测量、过滤、润滑等作用的各种附件管路、接头、分水排水器、气源调节装置、消声器等管路、接头、油箱、蓄能器等表6-2 气压与

59、液压传动系统的组成及其功能元件 （1）气动夹紧器 气压缸 气动夹紧器的结构示例见表6-3。名 称结 构 举 例说 明气动斜楔夹紧器 它是气缸通过斜楔进一步扩力后实现夹紧作用的机构，扩力比较大，可自锁，但夹紧行程小，机械效率低，其夹紧力即为气缸推力气动杠杆夹紧器 它是气缸通过杠杆进一步扩力或缩力后来实现夹紧作用的机构，形式多样，适用范围广，在装焊生产线上应用较多气动斜楔-杠杆夹紧器 该机构的气缸通过斜楔扩力后，再经杠杆进一步扩力或缩力，实现夹紧作用。结构形式多样，能自锁，省能源，在装焊作业中应用较广泛表6-3 气动夹紧器的结构示例 名 称结 构 举 例说 明气动铰链-杠杆夹紧器 气缸首先通过铰链

60、连接板的扩力，再经杠杆进一步扩力或缩力后，实现夹紧作用的机构。其扩力比大，机械效率高，夹头开度大，一般不具备自锁性能，多用于动作频繁、夹紧速度快、大批量生产的场合气动杠杆-铰链夹紧器 通过杠杆与连接板的组合将气缸力传递到厚件上实现夹紧的机构。扩力比大有自锁性能，机械效率较高，夹头开度大，形式多样，多用于动作频繁的大批量生产场合气动凸轮-杠杆夹紧器 该机构是气缸力经凸轮或偏心轮扩力后，再经杠杆扩力或缩力后夹紧焊件。有自锁性能，扩力比大，但夹头开度小，夹紧行程不大，在装焊作业中应用较少（续）（2）液压夹紧器 液压撑圆器 4. 专用夹具箱形梁装配夹具 5. 组合夹具 组合夹具基本元件组合夹具应用示例