1、安徽煤田地質(zhì)局第二勘探隊(duì)支架焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)支架焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) PPT/工藝設(shè)計(jì)： 馮本存 王圣平 組員： 佘濤 張瑞 陳晨一一. 支架焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述支架焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述 1.11.1支架焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介支架焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 1.1.1 1.1.1 支架的結(jié)構(gòu)組成及制造關(guān)鍵點(diǎn)支架的結(jié)構(gòu)組成及制造關(guān)鍵點(diǎn) （1） 組成 主要有底座、兩側(cè)支撐板、加強(qiáng)筋、圓筒體 （2） 制造關(guān)鍵點(diǎn) 支架上各個(gè)焊縫的焊接。1.1.2 支架的簡(jiǎn)介及設(shè)計(jì)要求支架的簡(jiǎn)介及設(shè)計(jì)要求 （1）簡(jiǎn)介： 支架是用于支承軸的機(jī)構(gòu)，支架以30孔套在軸上，此支架既傳遞運(yùn)動(dòng)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(shè)計(jì)要求： 壁厚：

2、底座20mm、圓筒10mm、肋板12mm、兩側(cè)板20mm 。 生產(chǎn)類型：?jiǎn)渭a(chǎn)1.2 支架材料的選擇支架材料的選擇 鑄件HT150的化學(xué)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(qiáng)度和塑性大大低于鋼材，但抗壓強(qiáng)度和硬度均接近于鋼材，屬于中強(qiáng)度鑄鐵件，有一定機(jī)械強(qiáng)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(jié)構(gòu)，可采用物理性能和力學(xué)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(jié)構(gòu)，支架材料作為

3、一種支撐軸的結(jié)構(gòu)材料，應(yīng)具有一定的抗壓強(qiáng)度、減震性和消磨性。其次材料應(yīng)具有良好的焊接性能。二二、支架焊接工藝設(shè)計(jì)支架焊接工藝設(shè)計(jì) 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。2.2焊接接頭形式的設(shè)計(jì)焊接接頭形式的設(shè)計(jì) 在此支架結(jié)構(gòu)中，焊接接頭的形式有兩種，對(duì)接接頭和角接接頭。 2.2.1焊接接頭的選擇焊接接頭的選擇（1）底板與兩側(cè)板之間的連接應(yīng)采用全焊透的單面角接接頭，如圖3所示。 （2）兩側(cè)板與圓筒形結(jié)構(gòu)之間的連接應(yīng)采用單面焊T形接頭，如圖4所示。焊接接頭的選擇焊接接頭的選擇圖3 底板與側(cè)板之間的角接頭圖4 側(cè)板與圓筒體之間的角接頭焊接接頭的選擇焊接接頭的選擇 （2）加強(qiáng)筋與

4、兩側(cè)板之間的連接應(yīng)采用雙面焊縫的T型接頭，如圖5所示。 （3）加強(qiáng)筋與底板之間的連接應(yīng)采用雙面焊縫的T型接頭，如圖6所示。焊接接頭的選擇焊接接頭的選擇圖6 肋板與底板之間的角接頭圖5 肋板與側(cè)板之間的角接頭焊接接頭的選擇焊接接頭的選擇 （4） 加強(qiáng)筋與圓筒形結(jié)構(gòu)之間的連接應(yīng)采用雙面焊縫的T型接頭，如圖7所示。圖圖7 肋板與圓筒體之肋板與圓筒體之間的角接頭間的角接頭2.2.22.2.2坡口的設(shè)計(jì)坡口的設(shè)計(jì) 由于底板與兩側(cè)板的板厚均為20mm，屬于中厚板；圓筒形結(jié)構(gòu)壁厚為10mm，屬于薄板；加強(qiáng)筋板厚為12mm，也屬于薄板。 （1） 若采用I形坡口，如果預(yù)留間隙過(guò)小，則出現(xiàn)未焊透；預(yù)留間隙過(guò)大，

5、則容易焊穿，裝配間隙要求精度嚴(yán)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(guò)程中金屬填充量少， 易于焊透。 綜上所述，底板與兩側(cè)板之間的連接應(yīng)采用帶鈍邊單邊V形坡口，兩側(cè)板與圓筒之間的連接應(yīng)采用帶鈍邊單邊V形坡口，肋板與底板、兩側(cè)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(kāi)V形坡口2.32.3焊接方法的選擇焊接方法的選擇 在支架制造中，生產(chǎn)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(hù)焊、鎢極惰性氣體保護(hù)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(jù)被焊鋼種、接頭厚度、焊縫位置和

6、坡口形式以及對(duì)接頭的質(zhì)量要求等來(lái)選擇，同時(shí)還應(yīng)考慮到該種焊接方法的效率和生產(chǎn)成本。 由于支架材料為Q235，且底板與兩側(cè)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(jiǎn)單，特點(diǎn)如下：焊接方法的選擇焊接方法的選擇 （1）焊接設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低； （2）工藝靈活，貨源充足； （3）對(duì)工作場(chǎng)地?zé)o特殊要求； （4）可在任何位置焊接； （5）對(duì)各種鋼材的適應(yīng)性強(qiáng)，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(shù)要求選擇與母材性能相配的焊條； （7）焊縫金屬的力學(xué)性能良好，特別是低溫沖擊韌性相當(dāng)高； （8）操作方便，容易控制焊

7、接變形。2.42.4焊接材料的選擇焊接材料的選擇 焊接材料的選擇依據(jù)是所焊焊縫與母材等強(qiáng)度等化學(xué)成分。 焊接材料選擇原則如下: 等強(qiáng)度原則:選用含彩焊材熔敷金屬的抗拉強(qiáng)度與被焊母材的抗拉強(qiáng)度相等或相近，這是焊接結(jié)構(gòu)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(qiáng)度鋼焊接時(shí)常采用強(qiáng)度等級(jí)略低于木材但韌性相等的焊材； 等強(qiáng)度原則：熔敷金屬的化學(xué)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。2.42.4焊接材料的選擇焊接材料的選擇 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(shè)計(jì)所選用的母材為碳鋼，因此選擇焊

8、接材料只需要考慮抗拉強(qiáng)度，可不考慮熔敷金屬的化學(xué)成分與母材匹配。 由于此次設(shè)計(jì)母材為Q235，其抗拉強(qiáng)度值為235Mpa，因此選用與此強(qiáng)度相近的GB/T51171995碳鋼焊條J422，其熔敷金屬抗拉強(qiáng)度不低于420Mpa。2.5.2 2.5.2 焊接電流的選擇焊接電流的選擇焊接電流的選擇應(yīng)根據(jù)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(lái)考慮，其中焊條直徑和焊縫空間位置最為關(guān)鍵，在一般鋼結(jié)構(gòu)的焊接中，焊接電流大小與焊條直徑關(guān)系可用以下經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行試選：I=（3555）d 由于底板與側(cè)板的板厚為20mm，肋板板厚為12mm，圓筒體厚度為10mm。底板與側(cè)板之間的焊接、底板與肋板以

9、及側(cè)板與肋板之間的焊接均為橫焊，側(cè)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(jù)1表2-27，底板與側(cè)板之間的焊接電流選用220-280A, 底板與肋板以及側(cè)板與肋板之間的焊接電流選用160-200A，側(cè)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。2.5.3 2.5.3 電弧電壓的選擇電弧電壓的選擇. .選擇壓的選擇選擇壓的選擇5 5電弧電弧23.33.323.33.3電壓的選擇電壓的選擇 根據(jù)電源特性，由焊接電流決定相應(yīng)的電弧電壓。此外電弧電壓還與弧長(zhǎng)有關(guān)，電弧

10、長(zhǎng)則電弧電壓高，電弧短則電弧電壓低，由于此次設(shè)計(jì)選用的是酸性焊條，焊接為長(zhǎng)弧焊，因此電弧電壓相對(duì)較高。 綜上所述，底板與側(cè)板之間的焊接電弧電壓選用16-25V，底板與肋板以及側(cè)板與肋板之間的焊接、側(cè)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。 2.5.4 2.5.4 焊接速度的選擇焊接速度的選擇 由于本次設(shè)計(jì)選用手工電弧焊，所以焊接速度均由人為控制。2.5.5 2.5.5 焊接層數(shù)的選擇焊接層數(shù)的選擇 焊接層數(shù)應(yīng)視焊件的厚度而定。 由于底板與側(cè)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(cè)板之間的焊接、底板與肋板以及

11、側(cè)板與肋板之間的焊接、側(cè)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(shù)為4。 2.5.6 2.5.6 電源種類及極性的選擇電源種類及極性的選擇 由于直流電源電弧穩(wěn)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 2.6 確定焊接順序確定焊接順序 第一步：底板與兩側(cè)板之間的角接接頭的焊接。 第二步：側(cè)板與圓筒體之間角接接頭的焊接。 第三步：肋板與底板之間的焊接。 第四步：肋板與側(cè)板之間的焊接。 第五步：肋板與圓筒體之間的焊接。 2.72.7焊接工藝卡片的制定焊接工藝卡片的制定 2.7.1 2.7.1 焊接工藝卡制定的具體內(nèi)容焊接工藝卡制定的

12、具體內(nèi)容 （1）合理的選擇焊接方法及相應(yīng)的焊接設(shè)備與焊接材料。 （2）合理地選擇焊接工藝參數(shù)。 （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(shè)計(jì)合理的焊接工藝裝備。 （6）合理地選擇焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)方法及控制焊接質(zhì)量措施2.7.2 2.7.2 焊接工藝制定的原則：焊接工藝制定的原則： （1）技術(shù)上的可行性 （2）經(jīng)濟(jì)上的合理性 （3）技術(shù)上的可行性 （4）良好的勞動(dòng)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(cè)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(cè)板與肋板的角接接頭焊接工藝卡如附表二所示。 側(cè)板與圓筒體的角接接頭焊接工藝卡如附表

13、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。三三 、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工藝過(guò)程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工藝過(guò)程 3.13.1焊接原材料的準(zhǔn)備焊接原材料的準(zhǔn)備 （1） 圓筒形支撐座的準(zhǔn)備圓筒形支撐座的準(zhǔn)備 將前面所選的材料為Q235、厚度為10mm的鋼帶截成兩個(gè)寬為50mm，長(zhǎng)為157mm矩形材料。 （2） 底座的準(zhǔn)備底座的準(zhǔn)備 將前面所選的材料為Q235、厚度為20mm的鋼板截成長(zhǎng)為450mm，寬為200mm的矩形材料。 （3）兩側(cè)板的準(zhǔn)備）兩側(cè)板的準(zhǔn)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 （4 4）肋板的準(zhǔn)備肋板的準(zhǔn)備 將前面所選的材料為Q235、厚度

14、為12mm的鋼板截成如下形狀與尺寸的鋼材，以作備用，圖10所示。三三、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工藝過(guò)程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工藝過(guò)程圖圖9 側(cè)板示意圖側(cè)板示意圖 圖圖10 肋板示意圖肋板示意圖3.23.2焊前準(zhǔn)備焊前準(zhǔn)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(jī)的檢查及調(diào)試3.33.3焊接過(guò)程焊接過(guò)程（1） 底座與兩側(cè)板的裝配焊接（2） 圓筒體上縱焊縫的焊接（3） 圓筒體與兩側(cè)板的裝配焊接（4） 肋板與兩側(cè)板、底座、圓筒體之間的焊接3.43.4焊后處理及檢驗(yàn)焊后處理及檢驗(yàn)（1） 采用熱處理工藝對(duì)焊縫進(jìn)行焊后處理；（2） 采用射線探傷對(duì)焊縫進(jìn)行焊接檢驗(yàn)。設(shè)計(jì)總結(jié)設(shè)計(jì)總結(jié)通過(guò)多次討論與研究

15、，我們組最終得出以下結(jié)論通過(guò)多次討論與研究，我們組最終得出以下結(jié)論： （1）支架材料）支架材料：選擇Q235的鋼板作為支架底座、兩側(cè)板、加強(qiáng)筋的原材料，選材料為Q235的壁厚為10mm的無(wú)縫鋼管為原材料。底座以及兩側(cè)板用厚度為20mm的鋼板，加強(qiáng)筋用厚度為12mm的鋼板。 （2）接頭形式）接頭形式：底板與兩側(cè)板之間的連接應(yīng)采用全焊透的單面角接接頭 ；兩側(cè)板與圓筒形結(jié)構(gòu)之間的連接應(yīng)采用單面焊T形接頭；加強(qiáng)筋與兩側(cè)板之間的連接應(yīng)采用雙面焊縫的T型接頭；加強(qiáng)筋與底板之間的連接應(yīng)采用雙面焊縫的T型接頭； 加強(qiáng)筋與圓筒形結(jié)構(gòu)之間的連接應(yīng)采用雙面焊縫的T型接頭。設(shè)計(jì)總結(jié)設(shè)計(jì)總結(jié)（3）坡口形式）坡口形式：底

16、板與兩側(cè)板之間的連接應(yīng)采用帶鈍邊單邊V形坡口，兩側(cè)板與圓筒之間的連接應(yīng)采用帶鈍邊單邊V形坡口，肋板與底板、兩側(cè)板、圓筒體之間的連接均采用帶鈍邊雙單邊V形坡口。 （4）焊接方法）焊接方法：焊條電弧焊（5）焊接材料：）焊接材料：J422 焊條 （6）焊條直徑）焊條直徑：底板與側(cè)板之間的焊接選用直徑為5.0mm的焊條，底板與肋板以及側(cè)板與肋板之間的焊接、側(cè)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。設(shè)計(jì)總結(jié)設(shè)計(jì)總結(jié)（7）焊接電流）焊接電流 ：底板與側(cè)板之間的焊接電流選用220-280A, 底板與肋板以及側(cè)板與肋板之間的焊接電流選用160-200A，側(cè)板與圓筒體之間的焊接電流選擇1