焊接教案1.docx

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焊接教案1

科目

焊接结构与检测

授课日期

章节（或课题）

绪论

课时

2

授课方式

案例教学法、互动式教学法

班级

2011春高级焊工、焊钳班

选用教具挂图

教学目的

使学生了解焊接结构在领域中德地位、特点及应用

并了解本课程的主要内容及学习方法

教学重点

焊接结构的特点

教学难点

焊接结构在工业发展中的作用

A组织教学

一、自我介绍刘老师办公室306

二、课代表姓名、学号、座位表

三、介绍本学期教学内容安排

鉴于学生的基础情况和课时的安排，同时结合现场实际，主要讲解《焊接结构》第三、四、五章，《焊接检测》第一、二、三、四、五章。

四、学习方法和要求

工具：

钢笔、铅笔、练习本

要求：

1.认真听讲，做好笔记

2.学生是主体，教师起主导作用，要求学生积极配合

3.班干部和课代表要起模范带头作用

B引入新课

【案例】不锈钢防盗窗逐渐进入每家每户，它是由许多根不锈钢结构通过什么样的连接组合在一起呢？

C教学内容

绪论

不锈钢结构是通过焊接这一工艺组合成一个整体的结构，我们引入了焊接结构这一概念。

一、地位

（1）结构

1各个组成部分的搭配和排列；【案例】：

文章结构、语言结构、原子结构；

2建筑物上承担重力活外力的部分的构造；【案例】：

砖木结构、钢筋混凝土结构

（2）焊接结构（概念）

是将各种经过轧制的金属材料及铸件、锻件等坯料采用焊接技术制成能承受一定载荷的金属结构（的制造过程）

（3）地位

焊接技术在工业部门中应用的历史并不长，但其发展却非常迅速。

短短的几十年中，焊接已在许多工业部门的金属结构中，如建筑钢结构，船体，铁道车辆、压力容器等几乎全部取代了铆接。

此外，在机械制造业中，以往由整铸整锻方法生产的大型毛坯改成了焊接结构，目前，世界主要工业国家生产的焊接结构占到钢产量的45%。

二、焊接结构的特点

（1）优点

1、焊接接头强度高

【导入问题】常用的连接方法有哪些？

【问题解析】

连接方法：

可拆连接：

螺钉、键、销钉等连接，用于零件的装配和定位；

不可拆连接：

铆接、焊接和粘接等，用于金属结构和零件的制造

【知识引申】

铆接、螺栓连接的结构，要在母材上钻孔，削弱了工作截面，强度下降约20%

焊接；接头强度可达到与母材等强度甚至高于母材强度。

2、焊接结构设计灵活性大，主要表现在：

【导入问题】灵活性主要表现在哪些方面，结合实际谈谈自己的感受？

【问题解析】

①焊接结构的几何形状不受限制：

如铆、铸、锻等方法无法制造空心结构，焊接则可以；

②结构的壁厚不受限制：

两被连接构件的壁厚可以相差很大，薄厚均可；

③结构的外形尺寸不受限制：

对大型结构可分段制成部件，现场组焊、锻、铸、工艺则不允许；

④可利用标准或非标准型材组焊接成所需要结构，段结构重量减轻。

焊缝减少；

⑤可与其它工艺方法联合使用：

铸—焊锻—焊栓——焊冲压—焊接等联合的金属结构；

⑥可实现异种材料的连接：

同一结构的不同部位可按需要配置不同性能的材料，做到物尽其用。

3、焊接接头密封性好

气密性，水密性均优于其它方法，特别是在高温，高压容器上，只有焊接接头才是最理想的连接形式。

【案例】：

冰箱、高压容器—锅炉

4、焊接结构适用性广泛

适用于大型、重型、单件小批量生产

【案例】：

西气东输、大型风机、汽车起重机（汽吊：

发展到400吨，汽吊多用于核电项目、道路桥梁项目和工厂建设的大型机器吊装上，南宁400吨汽吊高达120m）

（2）缺点

1、存在较大的焊接应力和变形

【导入问题】焊接应力和变形的影响

【问题解析】

焊接（局部加热）—内应力—变形—工艺缺欠—承载能力（刚度、强度、稳定性）下降—尺寸精度，尺寸稳定性下降—校形—增加工作量—增加成本

2、对应力集中敏感

焊接结构具有整体性，其刚度大，焊缝的布置、数量和次序等都会影响到应力分布，对应力集中敏感，而应力集中是疲劳，脆断等破坏的起源，因此在焊接结构设计时要妥善处理。

焊接结构所存在的问题（缺点）：

3、焊接接头的性能不均匀

焊接金属是由母材料和填充金属在焊接热作用下熔合而成的铸造组织，靠近焊接金属的母材（近缝区）受焊接热的影响，组织和性能发生变化（谓之热影响区），因此，焊接接头在成分，组织和性能上都是一个不均匀体，其不均匀程度远远超过了铸、锻件，这种不均匀性对结构的力学行为，特别是断裂行为有重要影响。

三、焊接结构在工业发展中的作用

（1）焊接结构的推广和应用

【导入问题】焊接结构渗透国民经济的各个领域，联系周边实际说明？

【问题解析】湖南：

三一、中联、山河智能、长沙锅炉厂、飞机制造、金海钢构

（2）焊接结构向大型化、高参数、高精度方向发展

四、本课程的任务及主要内容

（1）宗旨：

以就业为导向、以能力为本位

（2）包括：

焊接结构的基本知识、焊接测量技术

五、本课程的能力目标及学习方法

注意3、4、5（教材）

D总结

E课余作业

无

F教学后记

科目

焊接结构与检测

授课日期

章节（或课题）

§3-1

课时

4

授课方式

案例教学法、互动式教学法

班级

2011春高级焊工、焊钳班

选用教具挂图

教学目的

使学生了解焊接结构装配的分类和基本条件

教学重点

焊接结构装配的分类和基本条件

教学难点

装配的基本条件

A组织教学

一、装配方式的分类

二、装配的基本条件

B引入新课

【案例引入】工字钢广泛应用于机械制造、卫星发射塔架、军工产品、大型钢结构等，装配工字梁时，在H型钢组立机上先将工字梁装配成T型梁，再反过来装配成工字梁。

组立前应对翼板、腹板及其他零件去除毛刺、割渣，并应进行矫直，由放样人员划出中心线、定位线，待检验合格后才准上组立机进行组立点焊固定。

C教学内容

§3-1焊接结构装配分类及基本条件

装配与焊接是焊接结构生产过程中的核心，焊接工作者不仅要懂焊接方法，也要懂装配。

摈弃“重焊接，轻装配”的思想。

【提问法】

（1）装配的质量和精度影响结构最终的使用寿命直接关系到焊接结构的质量和生产效率。

（2）装配方法影响焊接工序的顺利实施

（3）装配的工作量都比较大 

一、装配方式的分类

1.按生产批量分类

1）单件及小批量生产

采用划线定位的装配方法，具有熟练的操作技术

【案例】给自己做一个小工具箱。

教材图3-1-1支架构件的装配（数量少时采用）

2）规模化成批量生产

在专门的胎架（专门的工艺装配，备有定位器、压夹器）上进行。

【案例】要制作10000个型号10 高度*脚宽*腰厚100*68*4.5  理重11.261

的工字钢，既要保证精度，又要保证效率，并不是简单的划线定位就能办到的，必须采用规模化、集成化的生产。

2.按工艺过程分类

1）由单独的零件逐步组装成结构

简单的产品一次装配，后焊接；复杂的产品装配与焊接交叉进行。

【案例】由翼板、腹板及其他零件边组装、边固定焊构成工字梁。

2）由部件组装成结构

【导入问题】在金属结构装配中，什么叫“部装”，什么叫“总装”？

【问题解析】在金属结构装配中，将零件装配成部件的过程称为部件装配；将零件或部件总装成产品则称为总装配，即“零件—部件—结构”【案例】由两根工字钢搭接可构成另一种形式的结构梁。

我们下一章节将要介绍的焊接梁、柱（桥式起重机）、桁架（大型建筑设备、桥梁）就是这个原理。

3.按工作地点分类

1）工件固定式装配

适用于装配重型焊接结构和产量不大的情况。

【案例】焊接梁的装配

2）工件移动式装配

适用于产量较大的流水线生产【案例】埋弧焊（固定的专用设备），机器人

二、装配的基本条件

【导入问题】装配的基本条件是组成结构的零件在装配前应达到的要求？

【问题解析】是指零件在装配中应遵循的基本原则。

1.焊接结构装配的基本工艺流程。

【互动法】请学生到黑板上简述工字梁或支架构件（图3-1-1）的装配工艺。

1）划定位线（要求能识别简单的三视图）

2）对位

3）定位焊

4）检验

5）校正

2.焊接结构装配的基本条件

任何零件的装配都必须先将其放至正确的位置并将其固定下来，然后实施定位焊，最后再测量装配位置的准确性。

此三步正好体现了装配的基本条件，及定位、夹紧和测量。

1）定位

确定零件在空间的位置或零件间的相对位置。

零件的正确定位，不一定与产品设计图上定位一致，应考虑焊后的焊接变形。

【案例】教材图3-1-2，重点分析工艺尺寸和设计尺寸不一样。

（可以引导学生在不看解析的情况下判断a,b图哪个是正确的定位。

【引申】定位器

1．定位原理

零件在空间的定位是利用六点定位法则进行的，即限制每个零件在空间的六个自由度，使零件在空间有确定的位置，这些限制自由度的点就是定位点

2.定位基准的选择，应着重考虑以下几点：

1）装配定位基准尽量与设计基准重合，这样可以减少基准不重合所带来的误差。

2）同一构件上与其它构件有连接或配合关系的各个零件，应尽量采用同一定位基准，这样能保证构件安装时与其它构件的正确连接和配合。

3）应选择精度较高，又不易变形的零件表面或边棱作定位基准，这样能够避免由于基准面、线的变形造成的定位误差。

4）所选择的定位基准应便于装配中的零件定位与测量。

2）夹紧

就是借助通用和专用夹具的外力将已定位的零件加以固定的过程。

【引申】压夹器具、专用胎架

3）测量

是指在装配过程中，对零件间的相对位置和各部件尺寸进行一系列的技术测量，从而鉴定定位的正确性和夹紧力的效果，以便调整。

【引申】量具

线性尺寸、平行度、垂直度、同轴度、角度的测量（公差与配合）

上述三个基本条件不是孤立的，而是相辅相成的，定位是整个装配工序的关键，定位后不进行夹紧就难以保证和保持定位的可靠与准确；夹紧是在定位的基础上得夹紧，如果没有定位，夹紧就失去了意义；测量是为了保证装配的质量。

D总结

本节课主要是帮助学生了解焊接结构装配的分类和基本条件

E课余作业

1.焊接装配方式按生产批量分可分为？

2.焊接装配的基本条件是什么？

F后记

划线素材：

科目

焊接结构与检测

授课日期

章节（或课题）

§1-2

课时

4

授课方式

互动式教学法

班级

2011春高级焊工、焊钳班

选用教具挂图

教学目的

使学生熟悉焊接结构生产中常用的工具、量具、夹具和有关工艺装备

教学重点

焊接结构生产中常用的工具、量具、夹具和有关工艺装备

教学难点

焊接结构生产中常用的工艺装备

A组织教学

【复习提问】

1.焊接结构装配的基本条件是什么？

2.零件的正确定位，是否一定与产品设计图上定位一致，是否应考虑焊后的焊接变形？

3.试举几个焊接结构的实例？

B引入新课

【导入问题】在大家实习过程中，都用到了哪些工具、量具及设备。

【问题解析】测量类型：

参考教材108页

●线性尺寸的测量

●平行度的测量

●垂直度的测量

●同轴度的测量

●角度的测量

C教学内容

§3-2焊接结构装配工具及设备

各种测量类型实际应用：

●线性尺寸的测量

卷尺、

●平行度的测量

相对平行度【案例】水平度－水平尺、软管水平仪；水准仪（电子水准仪、自动安平水准仪）

水准仪

●垂直度的测量【案例】90度角尺；测量铅垂度的吊线锤；垂直度测量仪

●同轴度的测量

●角度的测量

一、装配用的工具与量具

常用的工具：

大锤、小锤、錾子、砂轮、撬杠、扳手和各种划线工具

【

常用的量具：

钢卷尺、钢直尺、水平尺、大平尺、90度角尺、吊线锤以及各种专用样板。

焊接装配用工具：

液压千斤顶

二、定位器

起到限制零件自由度和夹紧零件的作用。

1.挡铁

一个挡铁能限制一个自由度，多个配合使用。

定位原理

分为：

固定式、组合式、永磁式、活动式

2.支撑板（钉）

用于平面的定位，通常承受一定的重力

3.定位销

定位圆孔类零件

分为：

固定式、可调式、插销式

4.V形架

用于具有圆外表面的零件的定位，具有两个成一定角度的斜面。

分为：

固定式、可调式活动式，角度有60度、90度、120度。

5.定位样板

是一种可对多个零件进行定位的高效的定位器具。

一、压夹器具

1.螺旋式夹具

1）弓形螺旋夹具

能对零件产生压和夹得作用

2）螺旋拉紧器

通过两端头部产生相对运动来减小两端距离从而产生拉力。

3）螺旋压紧器

4）螺栓推撑器

作用与螺旋拉紧器的作用相反，产生推力。

3.楔形夹具

利用斜面和外力转变成压力

4.杠杆夹具

利用杠杆的增力作用来对零件施力。

5.偏心轮压夹器

6.气压和液压压夹器

二、装配用设备

1.装配用平台

一般作为结构件的水平基准和装配基准，支撑焊接和夹具

1）钢结构平台

2）铸铁平台

3）导轨平台

4）水泥平台

5）电磁平台

2.专用胎架

优点：

针对组成结构件的零件专门设计的，能对各个零件进行高效、精确的定位和可靠的夹紧。

缺点：

设计、制造周期长，费用较大，且占用面积。

选用时要从技术和经济两方面考虑。

3.旋转台架

具有使工件变位的能力，常用于工序的焊接。

D总结

本节课主要是使学生熟悉焊接结构生产中常用的工具、量具、夹具和有关工艺装备

E课余作业

1．焊接结构装配用工具和量具常用的有哪些？

2.装配用设备主要有哪些？

F后记

科目

焊接结构与检测

授课日期

章节（或课题）

§2-1

课时

2

授课方式

互动、案例教学法

班级

2011春高级焊工、焊钳班

选用教具挂图

教学目的

使学生熟悉焊接结构工艺性审查的基本知识

教学重点

焊接结构工艺性审查的内容

焊接结构工艺性审查的步骤

教学难点

焊接结构工艺性审查的内容

A组织教学

一、焊接结构工艺性审查概念及审查的目的

二、焊接结构工艺性审查的内容

三、焊接结构工艺性审查的步骤

B引入新课

为了提高设计产品的工艺性，工厂应对所有新设计的产品和改进设计的产品以及外来产品图样，在首次生产前均需进行结构工艺性审查。

本章主要介绍结构工艺性审查的目的、内容及步骤。

C教学内容

§2-1焊接结构工艺性审查

一、焊接结构工艺性审查概念及审查的目的

定义：

焊接结构的工艺性，是指所设计的焊接结构在具体的生产条件下能否经济地制造出来并采用最有效的工艺方法的可靠性。

【问题导入】要设计好焊接结构，要注意哪些方面？

【问题解析】

用户要求；

工艺性

【案例引入】双孔叉的连杆结构

图4-1-1所示双孔叉的连杆结构形式

【案例解析】采用锻焊组合，焊缝为对接形式，保证了强度和质量，而采用正面和侧面的角焊缝连接形式，虽然装配＼焊接方便，但由于是搭接焊缝，会影响强度。

【课后思考】以下弯头哪一种工艺性好？

【解析】

又如图4-1-2平板拼接形式所示，工艺布置的不同，是否便于是自动焊，可能会影响到生产率。

结论：

从上例分析可见：

焊接结构工艺性审查，是在满足产品设计使用要求的前提下分析其结构形式能否适应具体的生产工艺。

再如图4-1-3所示，可见，审查焊接结构的工艺性主要目的是：

保证产品结构设计的合理性，工艺的可行性，结构使用的可靠性和经济性。

焊接结构是否经济合理，还与该产品的生产批量及生产厂家的设备条件有关。

二、焊接结构工艺性审查的内容

1.从满足焊接结构强度的可行性分析结构的合理性

1）.从焊接接头的强度分析【互动法】

以4-1-4所示的铆接改为焊接结构为例，说明把铆接接头换成焊接接头，应根据接头承载状态及焊接生产特点，在保证强度和使用寿命的条件下选择合理的接头形式。

还有的焊接结构是从铸件或锻硬度件改变的，不能盲目参照原有的结构形式，而应有焊接结构本身的独特结构形式，从壁厚、内部构造、加强筋的分布等都将发生改变。

2）.从焊接结构的接头形式和布置方面分析【互动法】

焊接结构的接头形式中对接接头较理想，其受力均匀，应力集中小。

对接接头焊缝的布置合理与否对结构的强度也有较大影响。

3）.从焊接结构工作环境分析

当焊接结构在腐蚀介质中工作时应力求采用对接焊，焊缝焊透，同时要避免接缝隙形成尖角和结构死区，以便流体介质排放与清洗，防止底部沉积。

另外，在焊缝接近非介质接触面时，应选用合理焊接方法和相应的焊接参数，并保证壁厚，避免热影响区的影响。

２.从焊接结构的生产工艺分析结构的合理性

1）.从保证接头的可焊到性分析

如图4-1-8所示，焊条电弧焊可焊到性比较；

2）.从保证接头的可探伤性分析

图4-1-9所示，射线探伤可探到性比较

3）.从保证材料焊接性良好获得高质量焊缝分析

在结构选材时，首先应满足结构工作条件和使用性能的需要，在保证第一个需要的前提下，优先考虑的是材料的焊接性，再考虑材料的强度。

３.从结构焊接应力和变形方面分析结构的合理性

１）.从降低结构残余应力方面分析

（1）尽量避免焊缝过于集中

（２）焊缝位置应远离加工位置和工作受力部位

（３）尽量避免构件几何不连续性

２）.从减小焊接变形分析

（１）合理划分焊接结构装配顺序

（2）合理安排焊缝

（３）尽可能减少结构上的焊缝数量和焊缝的填充金属

4.从焊接结生产的经济性分析结构的合理性

1）.提高材料利用率

一般来说，零件的形状越简单，材料的利用率就越高。

2）.减少焊接辅助时间

（1）尽量取消多余加工

（2）减少焊接量

（3）减少调整量

（4）尽量利用型钢和标准件

3）.采用先进焊接技术，提高自动化程度

当产品批量大，数量多的时候，应该考虑制造过程的机械化和自动化。

原则上应减少零件的数量，减少短焊缝，增中长焊缝，尽量便焊缝排列规则和采用同一种接头形式。

三、焊接结构工艺性审查的步骤

1.产品结构图审查

对图样的基本要求：

绘制的焊接结构图样，应符合机械制图国家标准中的有关规定。

图样应当齐全，除焊接结构的装配图外，还应有必要的部件图和零件图。

由于焊接结构一般都比较大，结构复杂，所以图样应选用适当的比例，也可在同一图中采用不同的比例绘出。

当产品结构较简单时，可在装配图上直接把零件的尺寸标注出来。

图样上的技术要求应该齐全合理，若不能用图形、符号表示时，应在技术要求中加以说明。

2.产品结构技术要求审查

焊接结构的技术要求，一般包括使用要求和工艺要求。

使用要求：

是指结构的强度、刚度、耐久性，以及在环境介质和温度的相对条件下的几何尺寸与力学性能、物理性能、致密性要求等；

工艺要求：

是指组成产品结构材料的焊接性及结构合理性、生产的方便性和经济性。

D总结

本节课重点讲解了焊接结构工艺性审查的内容

和步骤，让学生重视焊接结构的工艺性审查

E课余作业

1.焊接结构工艺性审查的内容有哪些方面？

2.焊接结构工艺性审查的步骤是什么？

F后记

科目

焊接结构与检测

授课日期

章节（或课题）

§2-2

课时

2

授课方式

讲授、案例教学法

班级

2011春高级焊工、焊钳班

选用教具挂图

教学目的

使学生熟悉焊接结构加工工艺过程的概念

了解工艺规程的制定

教学重点

焊接结构加工工艺过程的概念及组成

焊接结构加工工艺规程的制定

教学难点

焊接结构加工工艺规程的制定

A组织教学

一、焊接结构加工工艺过程的概念及组成

二、焊接结构加工工艺规程的制定

B引入新课

【案例引入】飞机制造过程与制造工艺流程的区别。

先根据设计图纸由各地工厂生产零件，然后由各地工厂组装成大的部件（机翼、尾翼等等）。

金属轧制的型材及金属坯料,经过多道工序的加工后,成为半成品或成品,这之间所有劳动过程的总和是什么过程呢？

C教学内容

§2-2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

所谓生产过程是指由金属轧制的型材及金属坯料,经过多道工序的加工后,成为半成品或成品,这之间所有劳动过程的总和.

【案例】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，如划线下料、成型加工、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、零部件运输保管、质量检验、技术准备等。

前者称为工艺过程，后者称为辅助生产过程。

所谓工艺过程,焊接配件,是逐步改变其工件（原材料、毛坯、零件、半成品或成品）的几何形状、尺寸、力学性能、化学性能等的生产过程,它是在生产过程中完成工艺技术要求的技术措施的过程.

主要包括：

（见教材）

2.工艺过程的基本组成

1）工序

在一个工作地点,连续完成一个零件（或同时几个零件）的那部分工艺过程,称为工序.划分工序的主要依据是工作地点是否改变和加工是否连续完成.

工序是工艺过程的基本组织部分,并且是生产计划的基本单元.

【知识衔接】焊接结构生产工艺过程的主要工序有:

划线、下料、成形、边缘加工、制孔、装配、焊接、矫正、成品检验、涂漆等.

【案例】①炼钢工序（连铸工序）、②钢箱梁工地焊接工艺流程图

2）工位

工件在加工设备所占的每个工作位置称为工位.

【案例】

3）工步

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

【案例】厚板开坡口对接多层焊时，打底焊用CO2气体保护焊，中间层和盖面层均用焊条电弧焊，一般情况下，盖面层选择的焊条直径较粗，电流也大一些，则这一焊接工序是由三个不同的工步组成。

二、焊接结构加工工艺规程的制定

1．编制工艺规程的原则

保证四个方面的要求：

安全、质量、成本、生产率，即在保证安全的条件下，用最低的成本，高效率地生产出质量质量优良的有竞争力的产品。

①技术上的先进性

②经济上的合理性

③技术上的可行性

④良好的劳动条件

2.工艺规程的主要内容

①工艺过程卡

②加工工序卡

③绘制简图

3.编制工艺规程的依据

①产品图样

②国际和部颁标准

3产品的生产纲领和生产类型

【案例】不同的生产类型、其特点是不一样的，因此所选择的加工路线、设备情况、人员素质、工艺条件等也是不同的。

生产类型的划分见下图

④工厂或车间现有的生产条件

【知识链接】车间现有的生产设备（主要包括卷板机、剪板机、焊接、冲压设备、胎夹具、工艺装备等）、车间的辅助能力（如起重能力和运输能力等）、材料的储备情况、人员状况和管理水平。

4.编制工艺规程的步骤

①技术准备

1）对产品所执行的标准要消化理解

2）对经过工艺性审查的图纸，再进行一次分析

3）熟悉产品验收的质量标准

4）要掌握产品验收的质量标准

5）要掌握工厂的生产条件

6）掌握产品生产纲领与生产类型

②产品的工艺过程分析

③拟定工艺路线

1）加工方法的选择

2）加工顺序的安排

3）确定各工序所使用的设备

④编写工艺规程

D总结

本节课重点讲解焊接结