焊接结构第四章-焊接结构工艺审查课件

2023/7/271北京铁路局石家庄职工培训基地主讲：邢建章职称：工程师E-maiI:xingjz55@第四章焊接结构工艺性审查及加工工艺过程2023/7/272第四章焊接结构工艺性审查及加工工艺过程【能力目标】熟悉焊接结构工艺性审查和焊接工艺规程的基本知识

【内容提示】焊接结构工艺性审查是制定工艺文件、设计工艺装备和实施焊接生产的前提，本章着重介绍焊接结构工艺性的概念以及焊接结构工艺性审查的目的、有关过程和加工工艺规程编制的基础知识2023/7/273第一节焊接结构工艺性审查

一、焊接结构工艺性的概念及审查的目的焊接结构的工艺性，是指所设计的焊接结构在一定的生产条件下能经济地制造出来，并能采取最佳工艺方法的可行性。工程上，焊接结构和焊接接头形式多种多样，设计者通常可以根据用户提出的性能要求，对结构进行选择和设计，但这样设计或选择出的产品结构，未必具有良好的工艺性。这时，就需要工艺部门根据设计好的产品图样和有关技术文件，对新的焊接结构进行工艺性审查。2023/7/274工艺性审查是在保证产品使用性能的前提下，通过分析比较，确定最佳工艺方法，以取得最高的经济效益和最优的产品质量。如图4-1-l所示为带双孔叉连杆的结构，如图4-1-la所示的结构采用锻焊组合加工工艺，焊缝为对接形式，既保证了焊缝质量和一定的强度，又便于装配和焊接；图4-1-1带双孔叉连杆的结构2023/7/275图4-1-1带双孔叉连杆的结构如图4-1-1b所示的结构采用正面和侧面的角焊缝连接形式，虽然装配和焊接比较方便，但由于是搭接焊缝，疲劳强度较低；如图4-l-lc所示的结构会造成装配和焊接都不方便。2023/7/276又如，大型容器和船体上所用的钢板需要拼焊成大块结构，如图4-1-2所示为平板拼接形式，尽管图中两种拼接形式均可用于生产实践，并且使用强度无差异。但图4-1-2a所示的拼接形式便于实施自动焊，而图4-1-2b所示的拼接形式则不便采用自动焊进行操作。图4-1-2平板拼接形式2023/7/277通过上面的实例分析可知，焊接结构工艺性审查，应在满足产品设计要求的前提下，分析其结构形式能否适应具体的生产工艺。因为焊接结构工艺性审查的结果直接关系到产品的质量和劳动生产率，关系到工人的劳动条件和装备的配置，同时还关系到材料的消耗、成本的高低以及产品．投入市场的竞争力，所以工艺性审查具有重要的作用。2023/7/278工艺性审查还需要对结构的经济性和实用性进行分析。如图4-1-3所示是承受压力的T形接头，图4-l-3a所示的结构，压力全部由两个角焊缝承担，焊脚尺寸必须足够大。如图4-l-3c所示，将接触面进行机械加工，再按图4-l-3b所示结构形式装配，压力可由接触面传递，此时角焊缝只起连接作用，焊脚尺寸和焊缝金属量将大大减小，同时焊接工作量也会降低。由此可见，审查焊接结构工艺性的主要目的是：确保产品结构设计的合理性、生产工艺的可行性、焊接结构使用的可靠性和经济性。图4-1-3承受压力的T形接头2023/7/279二、焊接结构工艺性审查的内容根据焊接结构工艺性审查的目的，工艺部门的技术人员应该首先明确产品设计要求、技术条件和主要设计思路，并仔细审核结构图样，查阅有关资料，及时发现产品的不合理结构。必须在确保产品使用性能、精度、外观尺寸和满足总体结构要求的基础上，按产品结构装配工艺及焊接工艺规程等，对主要结构提出相应的改进意见和办法。一般来讲，焊接结构工艺性审查主要包括以下几项内容：2023/7/2710

1．从焊接结构强度方面分析结构的合理性

(1)从接头的强度方面分析焊接结构的形式多种多样，设计选用时有较大的余地。为了保证最合理的焊接结构及接头形式，设计和选用焊接接头时必须考虑工艺可行性和接头对结构强度的影响。尤其是许多焊接结构是从铆接结构改造过来的，如果不加分析地把铆钉去掉后直接焊接，将会产生严重的应力集中，并大大降低焊接接头强度。例如，轻便桁架的铆接结构如图4-1-4a所示，如果不加考虑地将铆接节点原封不动地改为搭接接头的焊接节点，各连杆直接焊在弦杆上，图4-1-4轻便桁架的连接结构

a)铆接结构b)焊接结构

1-弦杆2-连杆2023/7/2711如图4-l-4b所示，则焊缝密集，应力集中严重，而且焊接残余应力较大。如果结构承受动载荷，则结构的使用寿命会降低。从这一简单实例可以看出，把铆接接头换为焊接接头时，应根据接头的承载状态和生产特点，在保证强度和使用寿命的条件下选用合理的焊接接头形式。图4-1-4轻便桁架的连接结构

a)铆接结构b)焊接结构

1-弦杆2-连杆又如，在有集中载荷作用的地方，应充分考虑焊接结构对强度的影响。如图4-1-5a所示为双支耳支座在工字梁翼板上的焊接，由于支耳背面无任何支撑，因此，在载荷作用下支耳两端的焊缝及母材上的工作应力将会很大，在工作时极有可能产生裂纹。若对支耳结构进行改进，采用一个支耳，并将其焊在工字钢翼板中部位置，如图4-1-5b所示。支耳背面有腹板支撑，焊接结构的承载能力可以得到保证。图4-1-5焊接结构的支耳布置形式

a)双支耳b)单支耳2023/7/2713(2)从结构的焊缝布置方面分析焊接接头的布置是否合理对焊接结构的强度也有较大影响。从理论上讲，性能优良的焊接接头可以与母材等强度，但考虑到焊缝中难免存在某些工艺缺陷，焊接接头在设计布置时往往会避开高应力区，以确保结构的承载能力。例如，承受弯矩的焊接梁，对接接头经常避开最大弯矩所在的截面。对于工作条件较差的焊接结构，焊接接头应尽量避开结构断面有突变的地方或采取一些有效的方法来缓解应力集中。2023/7/2714例如，小型压力容器筒体与大厚度平板封头采用直接焊接形式，如图4-1-6a所示，这种结构在焊缝连接边缘处应力较大，降低了整个容器的承载能力。如果在大厚度平板封头上开一个环形槽，如图4-1-6b所示，将大大改善接头处的工作条件，缓解焊缝根部的应力集中。最合理的结构形式是采用成形球面封头或椭圆封头与筒体对接，如图4-1-6c所示。图4-1-6压力容器封头的接头形式15(3)从结构防腐蚀方面分析腐蚀介质与金属表面直接接触时，在缝隙内和其他尖角处常常发生强烈的局部腐蚀，即缝隙腐蚀或沉积腐蚀，将使该部位焊接接头强度降低。如图4-1-7a所示为有缝隙腐蚀的不合理结构。为了避免和减小这种腐蚀，不采用单面焊且避免根部有未焊透的接头，同时在结构上避免接头缝隙及其形成的尖角和结构死区，使腐蚀介质能完全排放，防止其在结构内沉积，如图4-1-7b所示为改进后的合理结构。2023/7/2716

图4-1-7结构防腐蚀a)有缝隙腐蚀的不合理结构b)改进后的合理结构2023/7/27172．从焊接结构制造工艺性方面分析焊接结构的合理性分析焊接结构的合理性时，除了考虑结构的强度外，还应该确保结构有较好的制造工艺性。制造工艺性不好的产品结构，不仅制造困难，而且会直接影响产品的性能。

(1)从保证接头施焊可达性方面分析对于熔焊，为了获得理想的接头质量，在实施焊接时，必须保证焊条、焊丝或电极能方便地到达结构的施焊部位，即焊缝应当安排在便于焊接的位置上。2023/7/2718

如图4-l-8a所示，其结构没有留出施焊的操作空间，焊接操作难以实现；图4-1-8b中右图的搭接焊缝容易施焊；图4-1-8c所示为用角焊缝连接的接头，左图中箭头所指部位形成尖角，难以焊到，右图为改进后的合理结构；图4-1-8d所示为对接接头，上图因其坡口角度和根部间隙过小，使得箭头所指部位难以焊到，若改为下图结构，即加大坡口角度和根部间隙，可改善焊接可操作性。图4-l-8施焊可达性2023/7/2719(2)从保证接头可探性方面分析焊接产品的制造过程中，在很多情况下都需要进行不同要求的无损检测。焊接接头的可探性是指接头检测面的可近性和几何形状与材质的探伤适应性。例如，各类压力容器的焊缝，若要进行局部或整体射线探伤，探伤用的底片位置应该保证整个焊缝处于探伤范围内，并能对所探测到的缺陷完整成像，如图4-1-9a，C，d所示的焊接接头都是无法进行射线探伤的或探伤结果无意义，焊接接头需做如图4-1-9b，e所示的改进，才适合射线探伤。图4-1-9接头可探性2023/7/2720(3)从材料焊接工艺性方面分析在结构选材时，首先应考虑工作条件和工作性能要求，如强度、刚度、耐腐蚀和耐高温等。在保证这些条件的基础上，还应着重考虑结构所用材料的焊接性能。因为具有相近使用性能的材料较多，如果不考虑材料的焊接性能，会造成生产困难和产品质量降低，甚至还会影响整个结构的使用性能。例如，采用45钢制造零件，这类钢材含碳量偏高，作为铸钢件是可以的，若作为焊接结构件，则应选用强度相当且焊接性能好的低合金结构钢。2023/7/27213．从结构焊接应力和变形方面分析结构的合理性焊接一般采用集中热源在局部区域进行加热，由于焊缝在高温时受挤压，产生局部塑性压缩变形，冷却后导致焊件变形，形成残余应力。焊接残余应力和变形将给生产带来许多不便，同时在一定条件下还会影响焊件的强度、刚度、受压时的稳定性、加工精度和使用寿命。因此，为减小焊接变形和残余应力，需要从以下几个方面对结构的合理性进行分析：

(1)从降低结构残余应力方面分析由于减小焊接变形会使应力有所降低，例如，减少焊缝数量、采用铸焊和锻焊组合结构等都可以不同程度地降低残余应力。但对于有些焊接结构，要降低应力的影响，还应分析考虑以下几个方面：2023/7/27221)结构上尽量避免焊缝过于集中。容器接管焊缝间应保持足够的距离，如果结构的焊缝交于一点，将产生三向应力，使结构塑性降低，并造成较严重的应力集中，结构上应做一些合理的改进，如图4-l-l0所示。图4-l-l0容器焊缝布置2023/7/27232)焊缝应远离机加工位置或受力部位。焊接件经机加工后，。其残余应力将重新分布，由此会降低产品精度。如图4-l-11所示，焊缝应远离压力容器的开孔位置。图4-l-11容器开孔时的焊缝布置2023/7/27243)结构上尽量避免几何形状的不连续性。在截面变化的位置应采用圆滑过渡或平缓过渡结构，避免形成尖角。如在厚板与薄板或宽板与窄板对接时，在焊缝与厚板或宽板的接合处应有一定的斜度，以保证平滑过渡，如图4-1-l2所示。图4-1-12不同板厚的连接焊缝2023/7/2725(2)从减小焊接变形方面分析减小焊接变形除了可以从工艺上采取有关措施外，在结构选用时考虑其合理性也是一种很有效的办法。要保证焊接结构合理，可以从以下几个方面分析：

1)合理安排焊接结构的装配顺序。对于复杂的焊接结构，可以分解成多个部件，并尽量减少总装配时的焊缝数量，这对于防止和减小整体结构的焊接变形是很有利的。2023/7/2726例如，货车底架的横梁装配，若按图4-l-l3a所示进行装配，则上翼板1是一块长钢板，上翼板与腹板2间的翼缘焊缝必须在装配之后焊接，焊后上翼板两端必然向上翘起。如果把上翼板分成两个部件制造，一部分上翼板与腹板可先焊，总装时再把另一部分上翼板用对接焊缝连接起来，如图4-l-l3b所示，这样既减小了总装时的焊接工作量，同时也减小了焊接变形。图4-1-13货车横梁连接形式1-上翼板2-腹板3-中梁2023/7/27272)合理安排焊缝位置。在考虑结构形式时，除选用对称结构截面外，焊缝的位置应尽可能与结构截面中性轴对称，或接近于结构截面的中性轴，如图4-1-l4a所示。这样可以减小焊接变形，特别是对控制构件弯曲变形也能起到较好的作用。又如图4-1-l4b中的焊缝集中在构件截面的中性轴下方，焊缝位置较不合理，图4-1-14c中的焊缝安排则较为合理。

图4-1-14焊缝位置比较2023/7/27283)尽量减少焊缝数量。焊接结构上尽量采用型钢、冲压件来代替焊接件，或适当选择壁板厚度，以减少肋板数量，避免不必要的焊缝。例如，对于薄板结构，为了防止其在焊接过程中产生波浪变形，可采用压型肋板结构代替焊接肋板结构，如图4-1-l5所示。图4-1-l5压型肋板和焊接肋板结构a)压型肋板结构b)焊接肋板结构波浪腹板自动生产线2023/7/2729再如图4—1一l6所示的轴衬座结构，采用型钢(见图4-1-16b)代替肋板加固轴衬座，比图4-1-16a所示的辐射型肋板效果好，焊缝数量也大为减少。

图4-1-16轴衬座结构a)辐射型肋板b)型钢2023/7/27304．从焊接结构生产经济性方面分析结构的合理性合理利用材料和缩短焊接产品加工时间是降低成本的重要方面之一，这两项措施有时会与制造工艺和结构合理性产生矛盾，因此，在进行工艺性审查时必须给予重视。

(1)从提高材料的利用率方面分析一般来讲，零件的形状越简单，加工越容易，材料的利用率也越高。如图4-1-17所示为法兰盘的三种制作方案。如图4-1-17a所示结构是利用冲床落料制作，如图4-l-17b所示结构是采用多段扇形拼接，如图4-1-17c所示结构是采用气割板条热弯制成。图4-l-l7法兰盘的三种制作方案a)冲床落料b)多段扇形拼接c)气割板条热弯2023/7/2731从材料利用率和工时消耗来看，图4-l-17a所示方案较好。综合结构分析和经济性分析可看出，若法兰盘直径小，生产批量大，可选用图4-1-17a所示方案；若法兰盘直径大且窄，生产批量小，宜选用图4-1-l7c所示方案。

图4-l-l7法兰盘的三种制作方案a)冲床落料b)多段扇形拼接c)气割板条热弯2023/7/2732

再如，桥式起重机焊接主梁的内部隔板如图4-1-18所示，可以采用边脚料拼焊而成，尽管此时增加了几条焊缝，但节约了材料。又如，把轧制的工字钢按锯齿形状切开，如图4-l-19a所示，然后再按图4-1-l9b所示的结构形式错位拼焊成锯齿形梁，这种组合方式制成的梁，既可以较大幅度地提高梁的刚度，同时还能节约大量钢材和备料工时。图4-1-18桥式起重机焊接主梁的内部隔板

图4-1-19锯齿形梁的拼焊H型钢焊接生产线箱型柱（梁）焊接生产线2023/7/2733桥式起重机箱形主梁结构示意图1.上翼板2.腹板3.下翼板4.长助板5.短助板2023/7/2734(2)从减少焊接辅助工时方面分析首先，以对接接头的坡口加工为例，对接焊缝每米长度上的金属量随坡口的形式而异，以板厚为40mm的对接焊缝为例，V形坡口焊缝金属量为14kg／m，U形坡口为8．3kg／m，

X形坡口为7．6kg／m，双U形坡口为7．2kg／m。从焊接工作量来看，双U形坡口焊缝的金属量最少、最经济。但总体来看，双U形坡口必须进行切削加工，而X形坡口可以气割加工，所以双U形坡口整体加工费用较高。其次，应尽量采用型钢和标准件，因为，各种型材经过轧制，表面光洁平整，质量均匀可靠，相互组合后容易构成刚度更大的焊接结构。对同一种结构采用型钢或标准件制造，由于减少了备料时间，且减少了焊缝数量，因此，其工作量会比用钢板制造小得多。2023/7/2735(3)从提高自动化程度方面分析当产品批量大、数量多时，可以考虑制造过程自动化和整个产品加工的流水作业。此时，原则上应该减少零件的数量，增加焊缝长度，尽量使焊接加工的接头形式单一且焊缝排列规则。小主梁焊接视频2023/7/2736三、焊接结构工艺性审查的步骤1．对结构图样进行审查制造焊接结构的图样是工程的语言，主要包括新产品设计图样、继承性设计图样和按照实物测绘的图样等。由于各种图样的工艺性完善程度不同，因此工艺性审查的侧重点也有所区别。但是，在生产前无论是哪种图样都必须按以下内容进行图样审查，合格后才能交付生产准备和生产使用。2023/7/2737(1)焊接结构图样应符合机械制图国家标准中的有关规定。除焊接结构的装配图外，还应有生产必需的部件图和零件图。

(2)根据产品的使用性能和制作工艺需要，在图样上应有完整合理的技术要求，若在图样上不能用图形、符号表示时，则应有文字说明。

2．对结构技术要求进行审查焊接结构技术要求，主要包括使用要求和工艺要求。使用要求一般是指结构的强度、刚度和耐磨、抗腐蚀、抗蠕变、抗疲劳等性能，以及在工作环境条件下焊接结构的几何尺寸、力学性能、物理性能等；而工艺要求则是指结构材料的焊接性及结构的合理性、生产的可行性和方便性。为了满足焊接结构的技术要求，在图样分析的基础上还要做进一步的审查，相关内容如下：2023/7/2738(1)了解焊接结构的特点、工作性质和工作环境。了解设计思路，考虑能否有更好的方法对原设计进行改进。特别要注意焊接结构各部分之间的联系、各接头的重要性及其加工要求。

(2)熟悉焊接结构相关的技术标准，并结合具体生产条件分析、考虑整个生产工艺能否满足焊接结构的技术要求，制造上有无困难，及时发现技术问题，提出合理的修改方案。2023/7/2739第二节

焊接结构加工工艺过程

一、焊接结构加工工艺过程的概念及组成

1．生产过程和工艺过程制造焊接结构必须经过一系列劳动过程，主要包括：

(1)原材料准备、材料及零部件的运输和储存。

(2)生产准备工作。即组织计划的制订、工艺规程的拟订、工艺装备的设计、制造等。

(3)毛坯的制造。即通过铸、锻、焊等方法将原料制成毛坯。

(4)零件的加工和热处理。

(5)部件的装配和焊接。

(6)焊接结构的检验、调试和油漆、包装等。2023/7/2740由上述过程可以看出，焊接结构的生产和工艺过程是相当复杂的。将金属材料轧制的型材或金属坯料，经过多道工序加工后，制成半成品或成品的各劳动过程的总和称为生产过程。

在现代焊接结构的制造中，为了提高劳动生产率，便于组织生产，一件产品的生产过程，往往是由许多专业工厂联合完成的。如一台压力容器的大部分零部件的制造，整台设备的装配、试车、检验和油漆、包装都是在容器生产厂进行的，但大型容器中的封头、各类接管、密封件、大型锻件和其他有关标准件等，则多是由相关的专业工厂制造的。一个工厂的生产过程可以按车间划分为不同车间的生产过程，例如，焊接车间的生产过程、锻造车间的生产过程、装配车间的生产过程等。因此，任何工厂(或车间)的生产过程，是指该工厂(或车间)直接把进厂(或车间)的原料或半成品加工为成品的各劳动过程的总和。2023/7/2741

工艺过程是指逐步改变原材料、毛坯或半成品的几何形状、尺寸、相对位置和力学性能，使其成为半成品或成品的过程。工艺过程是生产过程中的主要部分。采用焊接加工的方法，改变毛坯的形状、尺寸、相对位置，使其成为焊接结构的过程称为焊接结构加工工艺过程。

2．工艺过程的基本组成机械产品的工艺过程是由一系列工序依次排列、组合而成的。通过完成各种工序可以将原材料或毛坯制成成品。

(1)工序

工序是指一个或一组工人，在一个工作地点对一个或同时对几个工件连续完成的那一部分工艺过程。工序是组成机械加工工艺过程的基本单元，也是生产计划的基本单元。划分工序的主要依据是加工工艺过程中工人、工作地(或设备)、工件是否变动和工作是否连续，其中任一要素变动就成了不同的工序。2023/7/2742(2)工位

为了完成一定的工序，工件在加工设备上所占的每个工作位置称为工位。它是工序的一部分。

(3)工步

工件在某一加工工序中，所用的加工设备、工装夹具和各工艺规范均保持不变的那部分工作称为工步。一般构成工步的任一要素改变后，即变为另一个工步。例如，圆筒形容器筒节纵焊缝要焊两层，若两层焊接参数不同，则纵缝焊接这一工序就由两个不同的工步所组成，否则，纵缝焊接这一工序即只包括一个工步。另外，对于生产中连续进行的若干相同的工步，生产中习惯视为一个工步。如在多层厚壁容器的焊接过程中，多层焊接时，焊丝直径、设备、焊接参数等均保持一致，习惯上称为一个工步。2023/7/2743二、焊接结构加工工艺规程的制定

在实际焊接结构生产中，对于某个产品的焊接加工，常常可以采用几种不同的方案来完成。根据生产对象的技术要求和工厂的实际情况，从可能的多种方案中筛选一个最佳方案，并用文字和图表表示出来，作为组织生产的技术文件和进行生产准备的依据。这种被规定下来的、为本单位生产人员及相关人员所共同遵守的指导性技术文件称为工艺规程。从形式上讲，工艺规程是一种指导性技术文件，就内容而言，它记载了一个完整的加工工艺过程。2023/7/2744

制定焊接结构加工工艺规程是焊接生产中的一项技术措施，它在生产中的作用可以归纳为以下几点。

1．工艺规程是指导生产的主要技术文件工艺规程是在总结技术人员和广大工人实践经验的基础上，根据一定的工艺理论和必要的工艺试验制定出来的。按照合理的工艺规程组织生产，可以使焊接结构在满足正常工作和安全运行的条件下达到优质、高产的目的和获得最佳的经济效益。

2．工艺规程是生产、组织和管理工作的基本依据

从工艺规程涉及的内容可以看出，生产组织部门根据工艺规程下达生产任务、实施生产管理、组织原材料和毛坯供应，指导机械设备和工艺装备的调配、专用工艺装备的设计和制造，以及作业计划的安排和生产成本的核算。因此，工艺规程能使整个生产有计划地进行。2023/7/2745

3．工艺规程是生产准备和技术准备的主要依据在新产品投入生产之前，要依据新产品的工艺规程进行车间平面设计，确定生产所需的机床和其他设备的种类、规格、数量、布局和工人的工种，以及安排其他辅助部门的配合等。工艺规程的实施，可以不断总结和积累生产经验，促进新技术的应用和推广，不断提高技术人员的素质和企业的整体生产水平。工艺规程经过工艺管理部门审定后，即成为生产中的技术法规，有关人员必须严格执行，不得随意更改。但随着焊接生产的不断发展和新工艺、新技术的不断研发，以及市场对产品质量、数量要求的变化，对产品性能要求的提高，工艺规程在实施过程中逐渐会出现某些不适应的问题，因此，应及时吸收先进经验和先进技术，不断改进和完善现行的工艺规程，使其更为合理和先进。2023/7/2746实训课题3

焊接结构生产——容器构件的焊接生产

一、实训目的能对中等复杂的焊接结构图样进行工艺分析，能够理解典型焊接结构的生产工艺过程和制造工艺特点，掌握容器构件的生产加工方法。

二、基础知识

1．相贯线的概念在机件或金属板构件的表面上，常常会遇到交线，为了清晰地表达出机件各部分的形状和不同表面的分界线，绘图时必须画出其交线。尤其是金属板制品，只有准确地画出其表面交线，然后才能正确地画出展开图，以保证材料剪裁正确。2023/7/2747

当两个或两个以上的形体互相贯穿交接时，称这种形体为相贯体。相贯体表面上所产生的交线称为相贯线。由于组成相贯体的各基本形体的几何形状及其相互位置不同，相贯线的形状也各异，相贯线具有以下特性：

(1)相贯线是两形体表面的共有线，也是相交两形体的分界线。

(2)由于形体具有一定的范围，所以相贯线都是封闭的。由于相贯线是相交两形体表面的共有线和分界线，所以相贯线一经确定，相贯体也就被划分为若干基本形状的截体。如图S-3-1所示的异径正交三通管，以相贯线为界分成了支管和带孔的主管两个基本截体，接着便可将其一一展开。对于相贯体来说，正确画出相贯线是求作展开图的先决条件。2023/7/2748图S-3-1异径正交三通管

根据相贯线的特性可以知道，求相贯线的实质就是在两形体表面上找出一定数量的共有点，将这些共有点依次连接起来就形成相贯线，如图S-3-2所示为异径正交三通管相贯线直观图。相贯线的求法主要有素线法、辅助平面法和球面法。图S-3-2异径正交三通管相贯线直观图2023/7/27492．用素线法求作异径正交三通管的相贯线作图步骤(见图S-3-3)：

图S-3-3用素线法求作异径正交三通管的相贯线2023/7/2750(1)先求特殊点相贯线的最高点(即主视图中的左、右端点)，是支管轮廓线与主管轮廓线的交点，其正面投影l′，5′和水平投影l，5可直接画出。相贯线最前点的水平投影3在支管端面圆上，其正面投影3′可由左视图上投影3″按“高平齐”的规律求出。

(2)再求一般点相贯线水平投影上的2为一般点，画2，4，按俯、左视图“宽相等”的规律，可求得其侧面投影2″(4″)，再根据2′2″求得其正面投影2′，4′，依次连接l′，2′，3′，4′，5′，所得曲线即为所求相贯线。2023/7/2751

3．等径正交三通管的展开图等径正交三通管的展开图如图S-3-4所示。图S-3-4等径正交三通管的展开图等径正交三通的展开图.2023/7/2752

作图步骤如下：

(1)按尺寸画出主视图。

(2)画相贯线采用素线法求相贯线(具体作图步骤略)。等径圆管正交，相贯线为平面曲线——椭圆。当两管轴线相交且平行于投影面时，椭圆在该投影面上的投影为两相交直线。

(3)在主视图上画出支管端面半圆周，并6等分由等分点l，2，3，4，…，7向下引垂线交相贯线各点。

(4)支管展开在支管主视图端面延长线上作一条线段，长为圆管端面周长,πd，并l2等分，由各等分点向下引垂线，由圆周6等分点所引垂线与相贯线的各交点向右引水平线，与l2等分点所引垂线相交，将对应交点连接成光滑曲线，即得支管展开图。2023/7/2753(5)主管展开主管展开后为一长方形。长方形两边分别等于主管长度和支管端面周长,πd。由于两管等径正交，主管开孔长度等于πd／2，其最大宽度等于支管直径d。相贯线上各点处的开孔长度及开孔宽度，可通过作图得出。例如，在主管展开图的竖直中心线上，对称地取

，并作6等分，由等分点b，C，…,f

引水平线，与端面圆周6等分点所引垂线相交，将对应交点连成曲线，即为开孔实形，得主管展开图。2023/7/2754

4．装配中的测量

(1)测量基准测量时，为衡量被测点、线、面的尺寸和位置而选为基准的点、线、面，称为测量基准。一般情况下，多以定位基准作为测量基准。有时可以在号料时，预先在零件坯料上留出装配测量基准线，以备装配时参考。如图S-3-5所示，利用预留基准线进行圆筒纵缝对接。装配时，只需测量两基准线之间的距离，即可保证圆筒纵缝的正确对接。

图S-3-5圆筒装配时的预留基准线2023/7/2755(2)线性尺寸的测量线性尺寸是指零件上被测的点、线、面与测量基准间的距离。由于组成构件的各个零件间都有尺寸要求，因此线性尺寸测量在装配中的应用最多，而且在进行其他项目的测量时，往往也需辅助以线性尺寸测量。2023/7/2756进行线性尺寸的测量，主要是利用各种刻度尺(卷尺、盘尺、钢直尺、木折尺等)来完成。如图S-3-6所示，圆锥台与圆筒按图示的位置装配，在测量整体高度时，由于圆锥台小端端面(封闭的)较圆筒外壁缩进一段距离，无法用尺直接测量，这时可借助用轻型工字梁制成的大平尺延伸圆锥台小端端面，再用钢卷尺去间接测量。图S-3-6间接测量工件高度1-平台2-钢卷尺3-大平尺4-工件2023/7/2757(3)垂直度的测量此处的垂直度是指零件上被测直线(或面)相对于测量基准线(或面)的垂直程度。垂直度是装配工作中常用的测量项目，并且很多产品都对其有严格的要求。通常可利用90°角尺直接测量，如图S-3-7所示。当基准面和被测面分别与90°角尺的两个工作尺面紧密贴合时，说明两面垂直，否则，为不垂直。使用90。角尺测量垂直度，简单易行。图S-3-7用90°角尺测量垂直度2023/7/2758(4)同轴度的测量此处的同轴度是指构件上具有同一轴线的几个零件，装配时其轴线的重合程度。如图S-3-8所示，对于由两节圆筒连接而成的长圆筒，测量其同轴度，可先在各节圆筒的端面安上临时支撑(应注意不能使圆筒变形)，再在临时支撑上分别找出中心位置，并钻出φ10mm的孔，然后过长圆筒两外端面的中心拉一根钢丝，使其从各筒节端面支撑的孔中通过。这时观察钢丝是否处于各端面支撑上的孔的中心位置，若钢丝过各孔中心，说明两节圆筒同轴，否则，为不同轴，需要调整。图S-3-8圆筒内拉钢丝测量同轴度2023/7/2759

三、实训内容

对容器构件进行焊接装配，圆筒正交组合件的装配图如图S-3-9所示，下面进行工艺性分析。

1．焊接方法和材料的选择单层筒形容器，一般壁厚较小而容积较大，筒体用钢板卷制而成，焊接方法常采用埋弧焊或焊条电弧焊。本结构属单件制作且尺寸不大，因此采用焊条电弧焊。本结构是单层筒形容器，所用材料为焊接性能良好的低碳钢(Q235)，焊材选用E4303焊条。

图S-3-9圆筒正交组合件的装配图2023/7/27602．容器焊接顺序容器焊接时，先焊筒节的纵向焊缝，焊好后校圆。两个圆筒焊好并校圆后，再焊两圆筒相贯处的焊缝。这样在先焊纵向焊缝时，焊缝有自由收缩的可能，可以减小焊接应力，另外，两筒节的纵缝应错开。筒体纵缝采用双面焊。每一条焊缝的焊接顺序是先焊容器里面的焊缝，焊完后从容器外面用碳弧气刨清理焊根，将容易产生裂纹和气孔的焊根刨掉后再焊接外面的焊缝。这样，不但保证了焊缝全部焊透，也减小了产生焊接缺陷的可能性。另外，在容器外部进行碳弧气刨清根，工人劳动条件也较好。2023/7/27613．焊缝形式和坡口形式纵向焊缝采用对接焊缝，以保证焊缝强度。相贯线处的焊缝采用角焊缝，纵缝的坡口形式采用V形坡口，相贯线处，小圆筒开单边V形坡口，大圆筒不开坡口。

四、实训步骤

1．准备工作

(1)识读工件图样。

(2)准备装配夹具、焊机、焊条(E4303)、钢卷尺、90°角尺、槽钢、碳弧气刨设备等。

2．纵缝的装配一焊接卷弯后，圆筒的纵向接缝常会出现板边搭头、周向板缝过大、两板边高低不平等缺陷(见图S-3-10)，可用夹具使钢板纵缝对正，采取的措施如下：2023/7/2762图S-3-10卷弯圆筒常见缺陷a)板边搭头b)周向板缝过大c)两板边高低不平(1)放开板边搭头先用卡形样板测量圆筒各处曲率，找出圆筒曲率大于样板曲率处，用大锤击打外壁，使圆筒曲率变小，直至与样板曲率相符。当圆筒各处曲率均符合样板曲率时，板边搭头则自然放开。2023/7/2763(2)消除周向板缝在筒身纵缝两边对应处，分别焊上钻有光孔的角钢，然后穿入螺栓，并拧上螺母，如图S-3-ll所示。随着螺母逐渐拧紧，即可消除周向板缝。图S-3-ll消除周向板缝(3)调平两板边高度将杠杆夹具插在圆筒板缝处，压动杠杆，如图S-3-12所示，可调节纵缝处两板边的高度，经检查圆筒纵缝对接处确已平顺接合，便可施行定位焊。

图S-3-l2调平两板边高度2023/7/27643．纵缝焊接纵缝焊接采用双面焊，先从里面焊完，再在外面清根；将根部清理干净后，再在外面施焊，焊完后矫圆。

4．两圆筒组合装配

(1)将大圆筒卧置于装配平台上，并选一合适规格的槽钢作为支撑，使大圆筒保持稳定，然后，在圆筒外壁上划出装配定位线(见图S-3-13)。图S-3-13大圆筒的支撑形式2023/7/2765(2)在小圆筒表面也划出装配定位线，如图S-3-14所示。

(3)将小圆筒放到大圆筒上，并按定位线找正位置。根据两圆筒表面的定位线，校正小圆筒轴线。两圆筒间的垂直度可用90°角尺直接测量，若不符合要求则须校正，如图S-3-15所示。图S—3—14在小圆筒表面划定位线图S-3-l5两圆筒组合装配1-90°角尺2-大圆筒3-槽钢2023/7/2766(4)两圆筒间相互位置、尺寸校正好后，便可施行定位焊。这时，应使焊接点对称分布，以免因焊接变形而影响工件准确定位。

5．两筒节装配焊接两筒节的焊缝处注意打底焊，要求根部焊透。焊接时，由两个焊工同时施焊，且在对称的位置以相同速度逆时针焊接，尽可能地使产生的应力和变形相互抵消，以保证工件的尺寸精摩。

6．质量检验(1)检查工件的位置、尺寸精度是否符合图样要求。(2)检查焊缝的质量，是否有咬边、未焊透等缺陷。2023/7/2767

五、实训小结

1．本实训所包含的内容较多，有相贯线求法、展开放样、装配工艺、焊接工艺分析等，学生不一定全部内容都能动手操作，但要求能通过有限的学习训练，体会焊接结构制作的技能要求。

2．大圆筒卧置时，应观察其圆度是否变化，若圆筒因自重而发生变形，则应在圆筒内加临时支撑以克服其变形，以免影响装配精度。

3．在两圆筒组合装配中，若局部接缝间隙较大，不能靠强行装夹来缩小间隙，以免引起筒体变形或产生过大的装配应力，甚至焊接时可能产生裂纹。在定位焊装配时，应从两端开始焊接，使定位焊点均匀分布，避免局部装配间隙过大。2023/7/2768练习与思考一、名词解释1．生产过程2．工艺过程3．工艺规程4．工序5．工位6．工步二、问答题1．焊接结构工艺性审查的目的和内容有哪些?2．生产工艺过程包括哪些内容?3．简述焊接结构工艺性审查的步骤。4．划分工序的主要依据是什么?5．工艺规程有何作用?工艺过程的基本组成有哪些?6．焊接结构生产中常用的工艺文件有哪几种?其格式和使用范围是什么?7．试用一个简单实例说明焊接结构工艺规程的制定过程。2023/7/2769

一、填空题

1．焊接结构的工艺性是指所设计的焊接结构在一定的生产条件下能否制造出来，并能采取最佳工艺方法的可行性。

2．工艺性审查首先是在保证产品使用性能的前提下，通过分析比较，确定最佳工艺方法，以取得最高的经济效益和．最优的产品质量。

3．焊接结构工艺性审查正确与否，直接关系到产品的质量和劳动生产率，关系到工人的劳动条件和装备的配置，同时还关系到材料的消耗、成本的高低以及产品投入市场的竞争力。

4．一般来讲，焊接结构工艺性审查主要包括从焊接结构强度方面分析结构的合理性、从焊接结构制造工艺性方面分析焊接结构的合理性、从结构焊接应力和变形方面分析结构的合理性和从焊接结构生产经济性方面分析结构的合理性。

5．腐蚀介质与金属表面直接接触时，在缝隙内和其他尖角处常常发生强烈的局部腐蚀，即缝隙腐蚀或沉积腐蚀。

6．焊接结构的图样是工程的语言，它主要包括新产品设计图样、继承性设计图样和按照实物测绘的图样。2023/7/27707．焊接结构技术要求主要包括使用要求和工艺要求，使用要求一般是指结构的强度、刚度和耐磨、抗腐蚀、抗蠕变、抗疲劳等性能,以及在工作环境条件下焊接结构的几何尺寸、力学性能、物理性能等。而工艺要求则是指组成产品结构材料的焊接性及结构的焊接性及结构的合理性、生产的可行性和方便性。

8．将用金属材料轧制的型材或制成的金属坯料经过多道工序加工后，制成半成品或成品的各个劳动过程的总和称为生产过程，

9．工艺过程是指逐步改变原材料、毛坯或半成品的几何形状、尺寸、相对位置和力学性能，使其成为成品或半成品的过程。

10．采用焊接加工的方法，改变毛坯的形状、尺寸、相对位置,使其成为焊接结构产品的过程称为焊接结构加工工艺过程。

11．机械产品的工艺过程是由一系列的工序依次排列组合而成的。通过各种工序可以将原材料或毛坯逐渐制成成品。一般包括工序、工位和工步。

12．划分工序的主要依据是加工工艺过程中的工人、工作地(或设备)、工件是否变动和工作是否连续等四个要素，其中任一要素变动都会引起工序的变动。2023/7/2771

13．为了完成一定的工序，工件在加工设备上所占的每个工作位置称为工位。14．工序是组成机械加工工艺过程的基本单元，也是生产计划的基本单元。

15．工件在某一加工工序中，所用的加工设备、工装夹具和各工艺规范均保持不变的那部分工作称为工步。

16．被规定下来的、为本单位生产人员所共同遵守的指导性技术文件称为工艺规程。

17．制定工艺规程是焊接生产中的一项技术措施，它在生产中的作用是：工艺规程是指导生产的主要技术文件、工艺规程是生产、组织和管理工作的基本依据、工艺规程是生产准备和技术准备的主要依据。2023/7/2772

二、判断题

1．对焊接结构进行工艺性审查的重点是审查已设计好的产品是否具有很好的生产工艺性，对结构的经济性不需要考虑。(×)2．焊缝接头在设计布置时应该避开