1、目 錄第一章 支架焊接結構設計概述21.1支架焊接結構設計簡介31.2 支架材料的選擇3第二章 支架焊接工藝設計42.1確定焊縫的位置52.2焊接接頭形式的設計52.3焊接方法的選擇82.4焊接材料的選擇92.5焊接工藝參數的選擇92.6 確定焊接順序112.7焊接工藝卡片的制定11第三章 結構設計的工藝過程123.1焊接原材料的準備123.2焊前準備133.3焊接過程133.4焊后處理及檢驗13第四章 課程設計總結14第五章 參考文獻14附表一：15附表二：16附表三：17附表四：18附表五：19 第一章 支架焊接結構設計概述1.1支架焊接結構設計簡介 支架的結構組成及制造關鍵點（1） 組成

2、主要有底座、兩側支撐板、加強筋、圓筒體（2） 制造關鍵點支架上各個焊縫的焊接。 支架的簡介及設計要求（1）簡介： 支架是用于支承軸的機構，支架以30孔套在軸上，此支架既傳遞運動并保持其他零件工作方式和保持互相之間的正確位置。（2）設計要求：壁厚：底座20mm、圓筒10mm、肋板12mm、兩側板20mm 。生產類型：單件生產1.2 支架材料的選擇鑄件HT150的化學成分如下：C:3.2-3.8 Si%：2.1-2.7 Mn%：0.5-0.8 P%： 2 S%：0.15 在HT150中，由于片狀石墨的存在,使其抗拉強度和塑性大大低于鋼材，但抗壓強度和硬度均接近于鋼材，屬于中強度鑄鐵件，有一定機械強

3、度和良好的減震性和消磨性，用于制造承受中等載荷的零件。 由以上敘述可知，如果將材料為HT150的鑄造支架改為焊接結構，可采用物理性能和力學性能與HT150鑄件相似的材料，并且具有良好的焊接性能。支架是一種全焊結構，支架材料作為一種支撐軸的結構材料，應具有一定的抗壓強度、減震性和消磨性。其次材料應具有良好的焊接性能。 支架材料的性能要求（1） 對強度性能的要求由于支架是承受中等載荷的零件，因此采用屈服強度約大于150MPa的碳素結構鋼，即可滿足支架材料對強度性能的要求。（2） 對支架材料化學成分的要求 由于碳素結構鋼的性能主要取決于鋼的含碳量及顯微組織。在退火和熱軋狀態下，隨含碳量的增加，剛的強

4、度和硬度升高，而塑性和沖擊韌性下降，焊接性變差，所以選擇支架材料應限制含碳量，所以選用低碳鋼較為合適。 材料的確定綜上所述，在支架用原材料中，選擇普通碳素結構鋼中的低碳鋼，其中Q235、Q255、Q275均能滿足強度、硬度、減震性和消磨性以及焊接性等要求，但支架材料只需承受中等強度載荷，而Q275常用于制造強度要求高的零件，Q235和Q255均滿足作為承受中等強度載荷的零件材料，因此，選擇Q235的鋼板作為支架底座、兩側板、加強筋的原材料，選材料為Q235的壁厚為10mm的鋼帶為圓筒體的原材料。底座以及兩側板用厚度為20mm的鋼板，加強筋用厚度為12mm的鋼板。 第二章 支架焊接工藝設計2.1

5、確定焊縫的位置如下圖所示，圖1為支架的示意圖，圖2為支架的焊縫位置示意圖。圖1 支架示意圖圖2 支架焊縫位置示意圖2.2焊接接頭形式的設計在此支架結構中，焊接接頭的形式有兩種，對接接頭和角接接頭。焊接接頭的選擇（1） 底板與兩側板之間的連接應采用全焊透的單面角接接頭，如圖3所示。圖3 底板與側板之間的角接頭（2）兩側板與圓筒形結構之間的連接應采用單面焊T形接頭，如圖4所示。圖4 側板與圓筒體之間的角接頭（2） 加強筋與兩側板之間的連接應采用雙面焊縫的T型接頭，如圖5所示。圖5 肋板與側板之間的角接頭（3） 加強筋與底板之間的連接應采用雙面焊縫的T型接頭，如圖6所示。圖6 肋板與底板之間的角接頭

6、（4） 加強筋與圓筒形結構之間的連接應采用雙面焊縫的T型接頭，如圖7所示。圖7 肋板與圓筒體之間的角接頭（5） 圓筒體上的縱焊縫應采用對接接頭，如圖8所示。圖8 圓筒體上的對接接頭坡口的設計由于底板與兩側板的板厚均為20mm，屬于中厚板；圓筒形結構壁厚為10mm，屬于薄板；加強筋板厚為12mm，也屬于薄板。（1） 若采用I形坡口，如果預留間隙過小，則出現未焊透；預留間隙過大，則容易焊穿，裝配間隙要求精度嚴格，難以控制。（2） 若采用U形坡口，坡口制備困難，成本高；（3） 若采用單面V形坡口，并留有一定間隙，焊接過程中金屬填充量少，易于焊透。綜上所述，底板與兩側板之間的連接應采用帶鈍邊單邊V形坡

7、口，兩側板與圓筒之間的連接應采用帶鈍邊單邊V形坡口，肋板與底板、兩側板、圓筒體之間的連接均采用帶鈍邊雙單邊V形坡口，圓筒體上的縱焊縫開V形坡口。2.3焊接方法的選擇在支架制造中，生產中常用的焊接方法有焊條電弧焊、埋弧焊、電渣焊、熔化極氣體保護焊、鎢極惰性氣體保護焊、藥芯焊絲電弧焊和等離子弧焊等。擬采用的焊接方法主要根據被焊鋼種、接頭厚度、焊縫位置和坡口形式以及對接頭的質量要求等來選擇，同時還應考慮到該種焊接方法的效率和生產成本。由于支架材料為Q235，且底板與兩側板的板厚均為20mm，肋板板厚為12mm，圓筒體壁厚為10mm，都屬于中厚板。所以采用焊條電弧焊，其工藝簡單，特點如下：（1）焊接設

8、備簡單，成本低；（2）工藝靈活，貨源充足；（3）對工作場地無特殊要求；（4）可在任何位置焊接；（5）對各種鋼材的適應性強，可焊接碳鋼、低合金鋼、不銹鋼和耐熱鋼等。（6）焊條的品種齊全，可按技術要求選擇與母材性能相配的焊條；（7）焊縫金屬的力學性能良好，特別是低溫沖擊韌性相當高；（8）操作方便，容易控制焊接變形。2.4焊接材料的選擇焊接材料的選擇依據是所焊焊縫與母材等強度等化學成分。 焊接材料選擇原則如下:等強度原則:選用含彩焊材熔敷金屬的抗拉強度與被焊母材的抗拉強度相等或相近，這是焊接結構鋼最常用的原則；等韌性原則：選用焊材熔敷金屬的韌性與被焊母材的韌性相等或相近，在高強度鋼焊接時常采用強度等

9、級略低于木材但韌性相等的焊材；等強度原則：熔敷金屬的化學成分符合或接近母材金屬，這是不銹鋼和耐熱鋼焊接是選材的最主要原則；焊條電弧焊使用焊條按所焊鋼種類別可分碳鋼焊條、低合金焊條和不銹鋼焊條。由于本次設計所選用的母材為碳鋼，因此選擇焊接材料只需要考慮抗拉強度，可不考慮熔敷金屬的化學成分與母材匹配。由于此次設計母材為Q235，其抗拉強度值為235Mpa，因此選用與此強度相近的GB/T51171995碳鋼焊條J422，其熔敷金屬抗拉強度不低于420Mpa。2.5焊接工藝參數的選擇 焊條直徑的選擇焊條直徑的選擇主要取決與焊件厚度、接頭形式、焊縫位置及焊接層數等因素。在一般情況下，可按照焊件厚度選擇焊

10、條直徑。由于底板與側板的板厚為20mm，肋板板厚為12mm，圓筒體厚度為10mm。根據1表2-26焊條直徑與焊件厚度的關系，可選擇如下直徑的焊條：底板與側板之間的焊接選用直徑為5.0mm的焊條，底板與肋板以及側板與肋板之間的焊接、側板與圓筒體之間的焊接、肋板與圓筒體之間的焊接、圓筒體上的焊接均選用直徑為4.0mm的焊條。 焊接電流的選擇 焊接電流的選擇應根據焊條的類型、直徑、焊件的厚度、接頭形式、焊縫空間位置等因素來考慮，其中焊條直徑和焊縫空間位置最為關鍵，在一般鋼結構的焊接中，焊接電流大小與焊條直徑關系可用以下經驗公式進行試選：I=（3555）d² 由于底板與側板的板厚為20mm，

11、肋板板厚為12mm，圓筒體厚度為10mm。底板與側板之間的焊接、底板與肋板以及側板與肋板之間的焊接均為橫焊，側板與圓筒體之間的焊接、肋板與圓筒體之間的焊接均為仰焊，圓筒體上的焊接為平焊。所以，根據1表2-27，底板與側板之間的焊接電流選用220-280A, 底板與肋板以及側板與肋板之間的焊接電流選用160-200A，側板與圓筒體之間的焊接電流選擇140-160A, 肋板與圓筒體之間的焊接電流選擇120-160A，圓筒體上的焊接電流選擇160-200A。 電弧電壓的選擇根據電源特性，由焊接電流決定相應的電弧電壓。此外電弧電壓還與弧長有關，電弧長則電弧電壓高，電弧短則電弧電壓低，由于此次設計選用的

12、是酸性焊條，焊接為長弧焊，因此電弧電壓相對較高。綜上所述，底板與側板之間的焊接電弧電壓選用16-25V，底板與肋板以及側板與肋板之間的焊接、側板與圓筒體之間的焊接、肋板與圓筒體之間的焊接、圓筒體上的焊接，其電弧電壓均選用11-12V。 焊接速度的選擇由于本次設計選用手工電弧焊，所以焊接速度均由人為控制。 焊接層數的選擇 焊接層數應視焊件的厚度而定。由于底板與側板的板厚為20mm，肋板板厚為12mm，圓筒體厚度為10mm。所以，底板與側板之間的焊接、底板與肋板以及側板與肋板之間的焊接、側板與圓筒體之間的焊接、肋板與圓筒體之間的焊接均采用多層焊，焊接層數為4。 電源種類及極性的選擇 由于直流電源電

13、弧穩定，飛濺小。所以可選BX1-315型弧焊變壓器，其極性為直流反接，即DCEP。2.6 確定焊接順序第一步：圓筒體上的對接接頭的焊接。第二步：底板與兩側板之間的角接接頭的焊接。第三步：側板與圓筒體之間角接接頭的焊接。第四步：肋板與底板之間的焊接。第五步：肋板與側板之間的焊接。第六步：肋板與圓筒體之間的焊接。2.7焊接工藝卡片的制定 焊接工藝卡制定的具體內容（1）合理的選擇焊接方法及相應的焊接設備與焊接材料。（2）合理地選擇焊接工藝參數。（3）合理地選擇焊接材料。（4）合理地選擇焊接工藝措施。（5）選擇或設計合理的焊接工藝裝備。（6）合理地選擇焊縫質量檢驗方法及控制焊接質量措施。 焊接工藝制定

14、的原則：（1）技術上的可行性（2）經濟上的合理性（3）技術上的可行性（4）良好的勞動條件焊條電弧焊的工藝卡片如附表一至附表五所示。底板與側板之間的角接接頭焊接工藝卡片如附表一所示。底板與肋板的角接接頭、側板與肋板的角接接頭焊接工藝卡如附表二所示。側板與圓筒體的角接接頭焊接工藝卡如附表三所示。肋板與圓筒體的角接接頭焊接工藝卡如附表四所示。圓筒體上的對接接頭焊接工藝卡如附表五所示。 第三章 結構設計的工藝過程3.1焊接原材料的準備（1） 圓筒形支撐座的準備將前面所選的材料為Q235、厚度為10mm的鋼帶截成兩個寬為50mm，長為157mm矩形材料。（2） 底座的準備將前面所選的材料為Q235、厚度

15、為20mm的鋼板截成長為450mm，寬為200mm的矩形材料。（3） 兩側板的準備 將前面所選的材料為Q235、厚度為20mm的鋼板截成如下形狀與尺寸的鋼材，如圖9所示。圖9 側板示意圖（3） 肋板的準備 將前面所選的材料為Q235、厚度為12mm的鋼板截成如下形狀與尺寸的鋼材，以作備用，如圖10所示。圖10 肋板示意圖3.2焊前準備（1） 坡口的加工制備（2） 工件的清理與裝配（3） 焊條烘干（4） 焊機的檢查及調試3.3焊接過程（1） 底座與兩側板的裝配焊接（2） 圓筒體上縱焊縫的焊接（3） 圓筒體與兩側板的裝配焊接（4） 肋板與兩側板、底座、圓筒體之間的焊接3.4焊后處理及檢驗（1） 采

16、用熱處理工藝對焊縫進行焊后處理；（2） 采用射線探傷對焊縫進行焊接檢驗。第四章 課程設計總結1.通過支架的焊接結構課程設計的實訓學習，不僅鞏固了所學的專業知識，也學到了很多新的相關知識。2.通過課程設計綜合運用焊接結構學課程及相關選修課程的知識，起到鞏固、深化、融會貫通及擴展有關焊接方面知識的作用。3.重要的是，通過本次焊接結構課程設計，樹立了正確的設計思想。4.通過焊接結構課程設計的實踐學習，培養了分析和解決工程實際問題的能力，同時也使自己掌握了焊接各方面的專業知識。5.通過這次焊接 結構課程設計，提高了自己的有關設計能力，如思考能力、繪圖能力等，并熟悉使用焊接手冊及相關標準。 第五章 參考

17、文獻(資料的編號X及作者、書名、出版單位、出版年月)1 邱葭非、蔡彬英；實用焊接技術；湖南科學技術出版社；2010.7。2 周紅、項瀲、陶燕華；焊接結構設計及應用；北京：化學工業出版社；2009.5。3 方洪淵；焊接結構學；機械工業出版社；2005。4 賀文雄、張洪濤、周利；焊接工藝及應用；國防工業出版社；2010.11。附表一：焊接工藝卡（1）單位：蘭州交通大學工程名稱：支架焊接結構設計工藝卡編號：01部位（件）名稱：底板與側板的角接接頭焊接設備型號：BX1-315-2執行標準：焊接方法：焊條電弧焊生產方式單件生產材料： Q235 厚度級別：底座20mm、兩側板20mm 填充焊縫金屬厚度級別

18、:2.5mm。接頭型式：角接接頭接頭型式簡圖： 角接接頭角接接頭焊接位置： 垂直固定、水平固定焊接順序：1-2-3-4預熱及中間熱處理： 無焊后熱處理： 無焊接材料及要求：焊條：E4303 規格：GB/T5117-1995焊前準備：1.焊接接頭和坡口的設計2.焊接材料的選擇原則3.在制造過程中所選用的焊接方法技術要求： 1坡口采用機械加工，坡口保持平整不得有裂紋、分層、夾渣物等缺陷，坡口邊緣20mm處應呈金屬光澤，不得有油脂、油漆、涂層等污物； 2采用手工電弧焊。厚度大于5mm的焊縫，焊接層（道）數不少于2層（道），且層（道）之間的接頭要錯開，起、收弧處要填滿，并及時清除焊渣和缺陷；3板厚大于

19、3mm時焊槍傾角為70°75°，采用左向焊，劃擦式引弧，焊接時稍作擺動。 終止處多添加些金屬，弧坑填滿后停止送進。注意事項：1、焊前清理是否符合要求；2、焊接電極選用是否取用正確，夾頭是否過熱； 焊接層數焊接方法填 充 金 屬電 流電 壓（V）焊接速度（cm/min）焊接線能量焊接擺動參數牌號直徑極性大?。ˋ）1手工電弧焊J4225.0mmDCEP 220-28016-25人為控制輕微擺動2手工電弧焊J4225.0mmDCEP 220-28016-25人為控制3手工電弧焊J4225.0mmDCEP220-28016-25人為控制4手工電弧焊J4225.0mmDCEP220-

20、28016-25人為控制焊縫檢查：焊后按規范對焊縫進行外觀檢查，不得有裂紋、咬邊、氣孔、未焊透等缺陷，對有缺陷的焊縫及時返修。編 制審批日 期2011-12-10附表二：焊接工藝卡（2）單位：蘭州交通大學工程名稱：支架焊接結構設計工藝卡編號：02部位（件）名稱：底板與肋板的角接接頭、側板與肋板的角接接頭焊接設備型號：BX1-315-2執行標準：焊接方法：焊條電弧焊生產方式單件生產材料： Q235 厚度級別：底座20mm、兩側板20mm、肋板12mm 填充焊縫金屬厚度級別:2.5mm。接頭型式：角接接頭接頭型式簡圖： 角接接頭角接接頭焊接位置： 垂直固定、水平固定焊接順序：1-3-4-2預熱及中

21、間熱處理： 無焊后熱處理： 無焊接材料及要求：焊條：E4303 規格：GB/T5117-1995 焊前準備：1.焊接接頭和坡口的設計2.焊接材料的選擇原則3.在制造過程中所選用的焊接方法技術要求： 1坡口采用機械加工，坡口保持平整不得有裂紋、分層、夾渣物等缺陷，坡口邊緣20mm處應呈金屬光澤，不得有油脂、油漆、涂層等污物； 2采用手工電弧焊。厚度大于5mm的焊縫，焊接層（道）數不少于2層（道），且層（道）之間的接頭要錯開，起、收弧處要填滿，并及時清除焊渣和缺陷，。3板厚大于3mm時焊槍傾角為70°75°，采用左向焊，劃擦式引弧，焊接時稍作擺動。 終止處多添加些金屬，弧坑填滿

22、后停止送進。注意事項：1、焊前清理是否符合要求；2、焊接電極選用是否取用正確，夾頭是否過熱； 焊接層數焊接方法填 充 金 屬電 流電 壓（V）焊接速度（cm/min）焊接線能量焊接擺動參數牌號直徑極性大?。ˋ）1手工電弧焊J4224.0mmDCEP160-20011-12人為控制輕微擺動2手工電弧焊J4224.0mmDCEP160-20011-12人為控制3手工電弧焊J4224.0mmDCEP160-20011-12人為控制4手工電弧焊J4224.0mmDCEP160-20011-12人為控制焊縫檢查：焊后按規范對焊縫進行外觀檢查，不得有裂紋、咬邊、氣孔、未焊透等缺陷，對有缺陷的焊縫及時返修。

23、編 制審批日 期2011-12-10附表三：焊接工藝卡（3）單位：蘭州交通大學工程名稱：支架焊接結構設計工藝卡編號：03部位（件）名稱：側板與圓筒體的角接接頭焊接設備型號：BX1-315-2執行標準：焊接方法：焊條電弧焊生產方式單件生產材料： Q235 厚度級別：側板20mm 、圓筒體10mm 填充焊縫金屬厚度級別:2.5mm。接頭型式：角接接頭接頭型式簡圖： 角接接頭角接接頭焊接位置： 垂直固定、水平固定焊接順序：1-2-3-4預熱及中間熱處理： 無焊后熱處理： 無焊接材料及要求：焊條：E4303 規格： GB/T5117-1995焊前準備：1.焊接接頭和坡口的設計2.焊接材料的選擇原則3.

24、在制造過程中所選用的焊接方法技術要求： 1坡口采用機械加工，坡口保持平整不得有裂紋、分層、夾渣物等缺陷，坡口邊緣20mm處應呈金屬光澤，不得有油脂、油漆、涂層等污物； 2采用手工電弧焊。厚度大于5mm的焊縫，焊接層（道）數不少于2層（道），且層（道）之間的接頭要錯開，起、收弧處要填滿，并及時清除焊渣和缺陷，。3板厚大于3mm時焊槍傾角為70°75°，采用左向焊，劃擦式引弧，焊接時稍作擺動。 終止處多添加些金屬，弧坑填滿后停止送進。注意事項：1、焊前清理是否符合要求；2、焊接電極選用是否取用正確，夾頭是否過熱； 焊接層數焊接方法填 充 金 屬電 流電 壓（V）焊接速度（cm/

25、min）焊接線能量焊接擺動參數牌號直徑極性大小（A）1手工電弧焊J4224.0mmDCEP140-16011-12人為控制輕微擺動2手工電弧焊J4224.0mmDCEP140-16011-12人為控制3手工電弧焊J4224.0mmDCEP140-16011-12人為控制4手工電弧焊J4224.0mmDCEP140-16011-12人為控制焊縫檢查：焊后按規范對焊縫進行外觀檢查，不得有裂紋、咬邊、氣孔、未焊透等缺陷，對有缺陷的焊縫及時返修。編 制審批日 期2011-12-10附表四：焊接工藝卡（4）單位：蘭州交通大學工程名稱：支架焊接結構設計工藝卡編號：04部位（件）名稱：肋板與圓筒體的角接接頭

26、焊接設備型號：BX1-315-2執行標準：焊接方法：焊條電弧焊生產方式單件生產材料： Q235 厚度級別：肋板12mm 、圓筒體10mm 填充焊縫金屬厚度級別:2.5mm。接頭型式：角接接頭接頭型式簡圖： 角接接頭角接接頭焊接位置： 垂直固定、水平固定、全位置焊接順序：1-3-4-2預熱及中間熱處理： 無焊后熱處理： 無焊接材料及要求：焊條：E4303 規格：GB/T5117-1995 焊前準備：1.焊接接頭和坡口的設計2.焊接材料的選擇原則3.在制造過程中所選用的焊接方法技術要求： 1坡口采用機械加工，坡口保持平整不得有裂紋、分層、夾渣物等缺陷，坡口邊緣20mm處應呈金屬光澤，不得有油脂、油

27、漆、涂層等污物； 2采用手工電弧焊。厚度大于5mm的焊縫，焊接層（道）數不少于2層（道），且層（道）之間的接頭要錯開，起、收弧處要填滿，并及時清除焊渣和缺陷，。3板厚大于3mm時焊槍傾角為70°75°，采用左向焊，劃擦式引弧，焊接時稍作擺動。 終止處多添加些金屬，弧坑填滿后停止送進。注意事項：1、焊前清理是否符合要求；2、焊接電極選用是否取用正確，夾頭是否過熱； 焊接層數焊接方法填 充 金 屬電 流電 壓（V）焊接速度（cm/min）焊接線能量焊接擺動參數牌號直徑極性大小（A）1手工電弧焊J4224.0mmDCEP120-16011-12人為控制輕微擺動2手工電弧焊J4224.0m