课程设计总体方案.doc

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1、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姓名 宋守亮学号 U201111357目录一、总体方案要求 1.1结构特点06 1.2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102.3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

2、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18一. 总体方案图1图2图3图4图51、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）底板及地面的平行度不应超过允许偏差值；支撑板的垂直度偏差、构件长度方向的扭曲偏差均不应超出规定偏差。（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

3、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/T7001988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，双面焊，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，具体尺寸视及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，开口板厚处两侧面应适当垫宽以及之相配。3、结构的材料成分本工艺成分为Q235-A，其成分如下：表1

4、Q235的成分CMnSiSP0.14%0.22%1.4%0.3%0.05%0.045%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2126%，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、铣削、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

5、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。本产品为操作室结构，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面焊，所以用手工电弧焊和CO2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H08Mn

6、2SiA(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，氧乙炔火焰切割机(ML-1225)，磁粉探伤仪(CJE-2A)，超声波探伤仪(DY2600W)，砂轮机(MD3212)，华中数控铣床，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、焊枪、普通直流焊机、校直机（YJZ-1000）、喷丸机（Q0250-）、喷漆机（CW300)、烘干机等。10、结构检验、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、平面度偏差、平行度偏差安有关规定检验。结构件直线度

7、、平面度、平行度测量方法应符合JG/T 5082.1-1996。、焊缝外观及外形尺寸检验a、外观检验采用肉眼进行，对有怀疑的严重缺陷（未熔合、裂纹）采用放大镜或表面探伤方法辅助判断；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、焊缝的内在质量检验a、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HB220，平均值HB210。二. 生产工艺过程1. 原材料的购买本次材料采用Q235-A和标

8、准件，统一购置Q235-A钢板，具体规格如下：钢板：15mm50mm13000mm钢板：12mm170mm230mm钢板：9mm70mm300mm钢板：6mm2300mm12000mm角钢：L100mm100mm16mm1530mm槽钢：5#4400mm2.材料预处理（1）、原材料的检验：Q235A钢，要求含表2CMnSiSP0.14%0.221.4%0.3%0.05%0.045%屈服强度为235MP，抗拉强度为372MP460MP，延伸率为25%27%。（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

9、求含表3CMnSiSP0.14%0.221.4%0.3%0.05%0.045% 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：为了降低成本，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杂质。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轴锟矫正机。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，划出实际零件的平面展开图。该部分有14块钢

10、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乙炔切割，3和4号板切割出窗口，6号和12号钢板切割出圆孔。气割前钢板必须预热100.C150.C，预热范围为40mm。切割后用砂轮机清除氧化层和夹杂物，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)本加工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

11、裂纹、分层、夹杂，应进行硬度测试,HB200为合格。（5） 机加工：对13号钢进行铣削加工，铣出两个1520倒角。对1号和10号板进行铣削加工，钻孔，攻丝。对4号板材进行弯曲，将钢板加热到95010保温一小时后出炉。4.焊接所需的定位夹紧装置（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，特变试用及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

12、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、切割氧化皮等杂物，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需要在350400下烘干12h，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CO2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NBC-500。 （4）、焊接材料：A、焊条E4303（直径为2.5mm、3.2mm、4mm、5mm）、E4315（直径为5mm）。B、焊丝H

13、08Mn2SiA（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 124691990焊接质量保证 钢熔化焊接头的要求和缺陷分级及JB/T 79491999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、 本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350400烘干处理。B、 用氧乙炔焰进行坡口切割，切割前必须预热180C200C，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

14、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，降低焊接性能，应尽量采用短弧焊。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100C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。有表面缺陷的焊缝要返修，预热温度和焊接工艺应及焊缝完全相同。6.焊接质量检验：a、无损探伤前，焊缝应进行内外表面检查。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

15、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GB 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。8.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面的探伤。首先，对于6mm的板，为了简化工艺，这里

16、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NBC-500。4、 焊接材料A、焊条E4303（直径为2.5mm、3.2mm、4mm、5mm）、E4315（直径为5mm）。B、焊丝H08

17、Mn2SiA（直径为1.6mm）5、 焊接电压、电流、焊速等参数可以查表得到。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（前面）及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

18、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； (9)将8号钢板放平，将焊好的2、3和3、4分别根据画线用夹具和挡块固定在8号钢板上，然后进行焊接； (10)对2、3、4中余下的焊缝进行立焊； (11)将5号钢板放平，将焊好的2、3、4、8翻转过来，用挡块和夹具固定在5号上，进行焊接。参考文献：【1】高忠明.实用电焊技术.北京：金盾出版社，2003【2】张彦华.焊接结构原理.北京：北京航空航天大学出版社，2011【3】胡绳荪.现代弧焊电源及控制.北京：机械工业出版社，2007【4】赵华熹.焊接方法及机电一体化.北京：机械工业出版社，2001【5】周浩森.焊接结构生产及装备.北京：机械工业出版社，1992