华中科技大学材料成形及控制工程专业课程设计实例汇总Word格式.docx

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三、生产工艺设计和焊接设计5

1．1号和20号直角连接板5

1.1生产工艺设计5

1.2焊接工艺设计7

1.3焊接夹具设计8

2．14号和22号L型支架10

1.1生产加工工艺设计10

1.2焊接工艺设计11

3．12号和25号支架13

1.1生产加工工艺设计13

1.2焊接工艺设计14

4．16号轴与法兰连接总成15

1.1生产加工工艺设计15

1.2焊接工艺设计15

1.3焊接装备设计17

四、总结18

五、参考文献19

小组成员:

XX，XXX，XXX，XXX，XXX

组长：

一、前期工作

1.讨论图纸

小组成员共同读图，讨论车架前端焊接夹具的工作原理，并把需要焊接成型工艺的部分单独列出来进行设计。

具体工作原理是:

车架前端焊接夹具通过上面六个气缸对车架前端进行端面夹紧,下面两个气缸对车间前端进行横向夹紧，并通过轴与法兰实现固定和翻转。

由于车架前端焊接夹具结构较为复杂，且大部分零件之间的连接都是采用螺纹连接，因此我们选择几个重要零件的焊接进行生产工艺分析和焊接工艺分析。

其中分析的主要内容有：

1号和20号直角连接板、14号和22号L型支架、16号轴与法兰连接总成、12号和25号支架。

2.工作任务的分配

XXX：

完成生产技术文件，即完成车架前端焊接夹具的三维立体图。

XX、XXX、XXX：

责完成焊接件的生产工艺说明书、生产工艺卡、焊接工艺说明书、焊接工艺卡。

其中XXX主要负责1号和20号直角连接板生产工艺和焊接工艺的设计，XX和XXX主要负责14号和22号L型支架、12号和25号支架的生产工艺设计和焊接设计以及16号轴与法兰连接总成的焊接设计。

XX：

责完成工艺装备的设计和工艺装备的说明书，即完成焊接工装夹具的设计，并说明采用此夹具的原因。

组长完成材料的整理和工作总结。

二、车架前端焊接夹具的三维图（简化）

三、生产工艺设计和焊接设计

1．1号和20号直角连接板

1.1生产工艺设计

直角连接板在本装置中其连接、支撑的作用，由角钢和肋板构成。

结构简单，加工方便。

其中主要的工艺为角钢和肋板的焊接。

具体的加工过程如下：

加工成形：

（1）材料的储备

Q235,厚度为10mm

（2）材料的复验

检验化学成分与力学性能

（3）材料的除锈

用喷丸法除锈，并上底漆

（4）材料的矫正

钢板校平机校正，型材校正机校正

（5）放样、划线和号料

通过划线，定位板材加工尺寸和位置

（6）下料

机械切割、火焰切割，将材料加工至符合图纸尺寸。

（长250mm，宽200mm）

在指定位置进行攻螺纹，以便于之后的固定。

（7）坡口及边缘加工（本焊接工艺不开坡口，无）

（8）弯曲及成形

应用折弯机将材料折弯90°

，使之成直角（角钢）

（9）其他工艺

肋板的加工：

根据图示肋板的形状制作相应冲头，使用厚度为10mm的薄板作为底料进行冲裁即可获得所需肋板。

其中1号直角连接板共需两块肋板，20号直角连接板共需三块肋板。

焊接肋板：

（10）将制作好的肋板通过夹具固定于直角连接版待焊位置处，采用手工电弧焊工艺将其焊牢。

安装

（11）将焊好肋板的连接板用螺栓连接主体之上，直角连接板的加工和装配即告完成。

具体生产工艺卡键后面附表

1.2焊接工艺设计

说明：

该部件的焊接工艺为角钢与肋板的焊接，属于薄板结构焊接，焊缝类型为T型接头，角焊缝。

焊接准备：

所需的焊接为直角形支架（角钢）与肋板之间的焊接。

（1）焊前清理

仔细清理加工碎屑、残余氧化皮等

（2）焊接材料的储存

焊材采用J422（E4303）电焊条，焊条于使用前进行350°

C烘干1-2h后放在保温筒内随用随取。

（3）焊接结构的装配（采用夹具将肋板固定于角钢上即可）

注：

焊前在焊缝两端做好相应标记，记录数据。

以用于检查焊接收缩量，控制焊接应力变形。

焊接工艺：

（4）焊接工艺方法

焊缝属于T型焊缝，即角焊缝。

采用手工电弧焊焊，焊缝对称布置于肋板两侧。

作为薄板结构，可采取一层焊缝即可焊透。

（5）焊接参数选择

焊材为Q235钢，焊接性良好。

选择与Q235相适应的J422（E4303）牌号焊条，φ=4mm。

查焊接手册，可选用整流器ZXG-300R作为焊接电源。

板厚在9-12mm时，焊角尺寸的最小值为5，这里选择6。

并根据焊条直径确定焊接电流在160-200A，焊速适中，在5-8之间选择。

（6）焊接顺序

为尽量减少焊接残余应力，保证构件受力均匀，应采取对称的焊接顺序。

先焊位于角钢一侧左边的焊缝，再焊角钢另一侧右边的焊缝。

具体焊接顺序参见焊接工艺卡。

（7）焊前预热和焊后热处理

在100°

C~150°

C之间进行焊前预热，焊后不做热处理，直接空冷即可。

（8）检验与修整

（9）涂漆

具体焊接工艺卡见附表

1.3焊接夹具设计

（1）夹具设计任务

将梯形板两腰焊接在直角角钢上

（2）零件说明

支架，专用挡铁

（2），肋板定位器，螺钉

（3）方案设定

见下图，用夹紧器固定肋板xz方向移动，y方向转动，用两块专用档铁固定肋板xy方向转动达到固定效果

（4）焊后缺陷以及防止

角钢肋板焊接极容易造成角变形，角钢会小于90度，因此焊接时采用刚性固定法。

2．14号和22号L型支架

1.1生产加工工艺设计

Q235,厚度为20mm及14mm

（长240mm，宽194mm；

长262mm宽140mm；

）

（7）坡口及边缘加工（无）

应用折弯机在给定位置将材料折弯90°

，使之成L型支架

根据图示肋板的形状制作相应冲头，使用厚度为14mm,10mm的薄板作为底料进行冲裁即可获得所需肋板。

分别需一块和两块肋板。

生产加工工艺卡见附表

所需的焊接为L型支架与肋板之间的焊接。

（3）焊接结构的装配（采用夹具将肋板固定于L型支架上即可）

采用手工电弧焊焊，焊缝对称布置于肋板两侧。

（5）焊接参数的选择

焊材为Q235钢，焊接性良好。

板厚分别在16-23mm和12-16mm时，焊角尺寸分别选择8,6.并根据焊条直径确定焊接电流在160-200A，焊速适中，在5-8之间选择。

先焊位于L型支架一侧左边的焊缝，再焊另一侧右边的焊缝。

安装：

（10）将焊好肋板的L型支架用螺栓连接主体之上，L型支架的加工和装配即告完成。

焊接工艺卡见附表

3．12号和25号支架

支架

（2）（3）均是由两块焊接好的钢板，两端在焊接两块底板构成，在本装置中是将气缸在空间指定位置与主体连接起来。

其中主要的工艺是两块连接板之间的焊接，及其与两端底板的焊接，其具体加工过程如下：

Q235,厚度为10mm及18mm

检验化学成分与力学性能

（4）材料的矫正

机械切割、火焰切割，将材料加工至符合图纸尺寸，即可得到两块底板和连接板

在两块底板指定位置进行攻螺纹，以便于之后的固定。

生产工艺卡见附表

所需的支架焊接为底板与两连接板之间的焊接。

（3）焊接工艺方法

采用手工电弧焊焊，连接板采用角焊接头，12号和25号连接板之间外角连接处开V形坡口，两侧焊接一层即可。

已焊连接板与底板用T型接头，均需在连接板上开K形坡口，焊接一层即可。

（4）焊接参数选择

连接板板厚在9-12mm时，焊角尺寸的选择6。

（5）焊接顺序

先将两块连接板焊好，在分别将其与两块底板焊接。

（6）焊前预热和焊后热处理

（7）检验与修整

（8）涂漆

4．16号轴与法兰连接总成

轴与法兰均为购买的产品，不需要设计生产加工工艺。

（1）材料选用：

轴与法兰均采用45号钢，需在调质或正火为最终状态下作为母材进行焊接。

（2）法兰坡口制备：

（3）焊接工艺：

1.焊前预热

焊前在焊接法兰端进行预热350℃。

2.焊接

采用手工电弧焊

A焊条选用，J507，焊条直径Φ4.0和Φ5.0。

B焊条烘干，焊条在焊前须经350℃烘干1h，做到随烘随取用。

C焊接电流：

Φ4.0I=170~230A

Φ5.0I=190~300A

D焊接电流极性：

采用直流反接。

E焊接顺序：

如图所示，靠近轴身一面先焊2~3层后，用加工

工清工，并保持层间温度后，翻转焊接，以后每面焊2~3层后，均要进行翻转焊接。

第一层：

用Φ4.0焊条打底，电流I=170~230A。

第二层及以后各层，均用Φ5.0焊条填充。

电流I=190~300A。

在焊接过程中，尽可能选用小电流进行焊接，并在焊接时保持层间温度300~400℃。

（4）焊后热处理：

焊后应立即进行消除应力，回火，其温度在600`~650℃，保持时间约4h，随炉温缓冷至室温取出。

1.3焊接装备设计

法兰和轴的焊接为两条环形焊缝

（2）零件说明

直角定位件

（2），支撑钉

（2），定位板

（2），压夹器（5）

见下图，用直角定位器和定位板定位法兰，夹紧器和支撑钉固定轴。

四、总结

作为机械类的学科，课程设计是必不可少的一环，它通过学生自己的实践将课本中的知识深化，锻炼实际能力。

这次的课程设计，我们小组通过齐心协力，分工合作，完成了车架前段焊接夹具的一整套开发和设计加工过程。

在一开始我们拿到图纸的时候，对巨大的工作量和复杂的部件感到茫然和不知所措。

但在查阅了诸多资料，并进行了多次小组讨论之后，渐渐的对我们所要做的工作有所认识。

而在实际动手的过程中，我们也遇到了不少难题。

这些，我们都靠自己的力量探索、解决。

最终我们完成了这项任务。

不仅对相关专业知识的巩固和提升有很大的帮助，也加强了我们的团队协作能力，为我们今后的发展打下了良好的基础。

五、参考文献

1、《焊接结构生产及装备》周浩森，机械工业出版社，1992年

2、《焊接工装夹具及变位机械图册》王政，刘萍，机械工业出版社，2006年

3、《焊接工装设计》陈焕明，航空工业出版社，2006年

4、《焊接工装夹具及变位机械－性能、设计、选用》王政，中国标准出版社，2001年

5、《钢结构焊接制造》王国凡，化学工业出版社，2004