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1、江蘇農(nóng)林職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 江蘇農(nóng)林職業(yè)技術學院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 題目： 底座焊接總成焊接夾具設計 專業(yè)： 班級： 學生姓名： 學號： 指導教師姓名： 職稱： 年 月 摘 要 隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，對焊接技術提出了多種多樣的要求。一方面由于工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展對焊接技術提出

2、了高要求，另一方面由于科學技術的發(fā)展又為焊接技術的進步開拓了新的途徑。為適應我國現(xiàn)代化建設的需要，相信焊接技術必將得到更迅速的發(fā)展，并在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)展發(fā)揮出更重要的作用。另外我們也在不斷探索新的焊接方法，從以前的幾種焊接方法到現(xiàn)在的很多中，從最原始的手工電弧焊到現(xiàn)在的窄間隙埋弧焊、機器人焊接，從以前的焊工保護差到現(xiàn)在的焊工保護好，種種的種種都可以看出，我們國家在發(fā)展，我們的焊接技術同樣在發(fā)展，在不久的將來更高端的焊接技術將被發(fā)現(xiàn)，該焊接技術價廉、勞動強度小，焊出來的東西更好更完美。 底座屬于支架類零件，不是傳動件，受力不高。根據(jù)Q235鋼選擇合適的成型工藝以及焊接方法、編制合理的工藝規(guī)程、選

3、擇正確的裝配方法、對焊接缺陷的預測、危害分析以及找出相關的補救措施。 關鍵詞：焊接工藝，焊接方法，焊接缺，焊接檢驗 目 錄 摘 要 II 目 錄 III 第1章 底座的制作工藝 5 1.1 母材的選擇 5 1.2各支撐件的制造 6 1.2.1劃線 6 1.2.2 號料 6 1.2.3 下料 6 1.3氣割 7 1.4 鉆孔 7 第2章 底座的裝配工藝 8 2.1坡口形式與焊接技術 9 2.1.1 坡口形式 9 2.1.2 坡口的加工方法 9 2.2 焊接工藝路線單 1

4、0 2.3焊接方法與設備 11 2.3.1手工電弧焊 11 2.3.2 CO2氣體保護焊 12 2.3.3 MAG焊 14 2.4 焊接接頭的常見缺陷與危害和補救措施 16 第3章 夾具的設計 17 3.1 焊接夾具的作用 17 3.2 夾具設計的要求 17 3.3 選擇與設計焊接夾具類型的依據(jù) 17 3.4 焊接夾具的使用 18 第4章 焊接檢驗 20 4.1 焊接檢驗的作用 20 4.2 焊接檢驗方法的確定 20 4.3 超聲波檢驗的優(yōu)點 20 4.4 采用超聲波探傷的方法及設備 20 4.5 超聲波探傷的實施步驟 20 結束語 22 致謝 23 參

5、考文獻 24 27 第1章 底座的制作工藝 1.1 母材的選擇 根據(jù)底座的結構強度要求及經(jīng)濟因素選擇母材Q235-A。 查圖紙，①②③④ 焊接零件使用的都是Q235A材料。 Q235-A鋼的化學成分如表1-1 化學成分（%） C Na Si S P Q235A 0.14~0.22 0.30~0.65 ≤0.30 ≤0.050 ≤0.045 Q235-A鋼的力學性能如表1-2 力學性能 δb/MPa δs/MPa δs（%） Q235-A 375~460

6、≥235 26 Q235-A是一種低碳鋼，低碳鋼中含碳較低，含錳、硅又少，所以在通常情況下不會因焊接而引起嚴重的硬化組織和淬化組織，這種鋼材的塑性和沖擊韌性優(yōu)良，焊成的接頭塑性和沖擊韌性也很好，焊接時一般不需要預熱、控制層間溫度和后熱，焊后也不必采用熱處理改善組織，可以說整個焊接過程中不需要特殊的工藝措施，其焊接性優(yōu)良，可以采用各種焊接方法焊接。 1.2各支撐件的制造 1.2.1劃線 劃線是根據(jù)設計圖樣上的圖形和尺寸，按1：1的比例在待下料的鋼材表面上劃出加工界限的過程。劃線是結構制造中較為細致的工作，要求所劃的零件尺寸和形狀正確，并合理的使用鋼材。因此劃線前應看圖樣，明確零

7、件的尺寸、形狀和技術要求。 対劃線的基本要求是線條清晰勻稱，定型、定位尺寸準確。由于劃線的線條有一定寬度，一般要求精度達到0.25-0.5mm。應當注意，工件的加工精度不能完全由劃線確定，而應該在加工過程中通過測量來保證把后板展開再按圖紙設計圖樣上的圖形和尺寸，按1:1的比例在待下料的鋼材上畫出加工界限，再經(jīng)過加工做出樣板，用樣品進行劃線。 1.2.2 號料 在成批生產(chǎn)和重復次數(shù)較多時，為了提高生產(chǎn)率和節(jié)約原材料，一般先做成樣板，用樣板進行劃線，即為號料。 1、號料的方法 號料的方法有很多，常用的有樣板號料和草圖號料。當圖形比較復雜、曲線較多時，通常利用樣板號料以提高質量和效率。而形

8、狀比較規(guī)則的矩形板、肋板等，則按草圖號料或按號料卡片直接在鋼材上號料。 2、樣板的分類 樣板按其用途可分為劃線樣板和檢測樣板兩種。劃線樣板按其用途可分為展開樣板、劃孔樣板和切口樣板。 3、號料的作用 節(jié)約原材料 提高生產(chǎn)率 1.2.3 下料 下料就是將毛坯或工件從原材料上分離下來的工序。 常用的下料方法有鋸割、砂輪切割、剪切、沖裁和熱切割。 我采取的下料方法為熱切割中的氧-乙炔氣體切割，所選用的設備是CG2—1520型搖臂式仿形氣割機，之所以選擇它是因為它的設備簡單，操作方便，生產(chǎn)效率高，切割質量較好，成本低，可以切割厚度大形狀復雜的零件。采用氣割將母材按樣板切割成40x30

9、的底板和100x50的橫板。 圖1-1 CG2型搖臂式仿形氣割機 對于成形方法我采取的是鍛壓成形，它是金屬壓力生產(chǎn)中的一部分。所謂金屬壓力加工即對胚料施加外力使其產(chǎn)生塑性變形，改變尺寸形狀以及改善性能用以制造機械零件或毛胚的成形加工方法。此次用的就是其中鍛壓成形工藝，它是鍛壓和沖壓的總稱。 按圖樣將材料鍛壓成形。 1.3氣割 氣割時，一般選切內(nèi)圓，然后再切外圓。 切割時首先要在鋼板上割個孔，切割方法是先對鋼板進行預熱，嘴頭要垂直于鋼板，至鋼板暗紅達到切割溫度時，將割嘴傾斜一些，便于氧化鐵渣的吹出，此時打開高壓氧將鐵渣吹出。開始切割時高壓氧不要開得太大，隨著割炬逐漸往后拖，將割

10、嘴傾斜相反方向的熔化金屬吹出。當氧化鐵渣的火花不再上飛時，說明正將鋼板切透。這時將嘴頭和鋼板垂直，割炬延內(nèi)圓線切割。 為了保證切口質量，切割速度不宜過快。 1.4 鉆孔 按圖紙要求在各零件上鉆出相應的孔，并攻出相應的螺紋。 第2章 底座的裝配工藝 裝配是將焊前加工好的零、部件，采用適當?shù)墓に嚪椒?，按生產(chǎn)圖樣和技術要求連接成部件或整個產(chǎn)品的工藝過程。 圖2-1 底座零件圖 由底座零件圖可以看出底座是由5件零件組成，下板、左右基柱、上板組成。焊接前要先進行組裝，進行裝配。 裝配工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或部件裝配工藝規(guī)程和操作方法等的工藝文件,是制訂裝配計劃

11、和技術準備,指導裝配工作和處理裝配工作問題的重要依據(jù)。它對保證裝配質量,提高裝配生產(chǎn)效率,降低成本和減輕工人勞動強度等都有積極的作用。 制定裝配工藝規(guī)程的原則 1、保證產(chǎn)品質量；延長產(chǎn)品的使用壽命 2、合理安排裝配順序和工序，盡量減少手工勞動量，滿足裝配周期的要求；提高裝配效率 3、盡量減少裝配占地面積，提高單位面積的生產(chǎn)率 4、盡量降低裝配成本。裝起來，并經(jīng)過調(diào)試、檢驗使之成為合格產(chǎn)品的過程 底座的裝配是指各零件間的裝配，即蓋板與軸承座之間的圓形直角焊縫，蓋板與肋板之間的直焊縫，軸承座與肋板之間的弧形直角焊縫裝配工藝。 1、蓋板座之間的

12、圓形直角焊縫 2、蓋板與肋板之間的直角焊縫 3、座與肋板之間的弧形直角焊縫 2.1坡口形式與焊接技術 2.1.1 坡口形式 坡口指的是為了保證焊接質量,在焊接前對工件需要焊接處進行的加工，可以氣割，也可以切削而成，一般為斜面，有時也為曲面。 開坡口可保證電弧能深入焊縫根部，保證焊縫焊透，便于消除夾雜，獲得較好的焊縫成行，而且能調(diào)節(jié)母材和填充金屬的融合比例。 在焊接時改變坡口的大小可以改變焊縫金屬的化學成分，因此，對焊接質量有很大的影響。在保證焊接質量的前提下坡口角度開的小點為好，這樣，可以減少工作量。坡口根據(jù)需要，有Y型坡口，Ｖ型坡口，Ⅰ型坡口，Ｕ型坡口等坡口形式，

13、但大多要求保留一定的鈍邊。 根據(jù)設計的需要，在焊件的待焊部位加工一定的幾何形狀的溝槽，即是坡口。手弧焊的坡口形式，應根據(jù)結構的形式、工件厚度、技術條件的要求而選擇。選擇坡口的形式時，在保證工件焊透的前提下，需考慮焊縫的融合比，坡口的形式是否容易加工，以及焊接生產(chǎn)率高低和和焊件變形大小等。手弧焊與氣體保護焊的坡口的基本形式如表2-1所示 序號 工件厚度δ（mm） 坡口形式 坡口尺寸（mm） 1 3 I形坡口 b:0-1.5 2 3 I形坡口 b:0-2 3 1.8 I形坡口 b:0-2 4 3 I形坡口 b:0-2 2.1.2 坡口的加工方

14、法 （1）刨削。 有角度要求的坡口，可用刨床或刨邊機對鋼板邊緣做刨削。 （2）車削。 圓形工件或管子開坡口，可用車床或管子坡口機、電動車管機等將邊緣車削。 （3）剪切。 對I形接頭較薄的鋼板，用剪切機剪切。 （4）氣割。 它是應用較多的坡口加工方法，可以得到直線形與曲線形任何角度的各種類型的坡口。但是，手工氣割焊件的尺寸和形狀精度較差，表面粗糙，需盡可能用半自動或自動化的切割方法。 焊前的清理 焊前，對熔化極惰性氣體保護焊應嚴格清楚金屬表面的氧化膜、油脂和水分等贓物，所有方法因材質不同而不同。 機械清理 對不銹鋼一般用紗布打磨清理，然后用丙酮或汽油去除油污。 2.2

15、焊接工藝路線單 表2-2 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 工藝裝備及設備 輔助材料 0 檢驗 材料應符合國家標準要求的質量證書 10 劃線 號料、劃線，按圖紙尺寸要求的尺寸在原材料上劃線 20 切割下料 按劃線尺寸切割下出所有配件的坯料 CG2型搖臂式仿形氣割機 30 刨邊 按圖要求刨坡口、加工邊緣 刨邊機 40 成形 將已下料的鋼板卷制成所需板樣 卷板機 50 裝配定位 按零件圖樣進行裝配并施定位焊，定位焊長度為5-8mm,間距為30-50mm 焊機 焊絲、焊條、保護氣體 60

16、 預熱 一般情況下不預熱，若在寒冷條件下，預熱至250℃ 70 焊接 將已裝配的焊件施連續(xù)焊 焊機 焊絲、焊條、保護氣體 80 檢驗 檢測焊縫的密封性焊縫外觀合格，按國家標準進行超聲波探傷 A型脈沖反射法探傷儀 90 焊后處理 清除焊件上的所有焊渣 角向打磨機 100 涂漆 將規(guī)定的油漆涂于產(chǎn)品上 110 包裝 2.3焊接方法與設備 用于低碳鋼的焊接方法很多，如氧乙炔焊、手工電弧焊、埋弧焊、氣體保護電弧焊、等離子弧焊、電渣焊、電阻焊、摩擦焊、熱劑焊、釬焊等，幾乎涉及所有的焊接方法。近年來，開發(fā)呢

17、各種高效率、高質量的焊接工藝和方法，如單面焊雙面成行，高效率鐵粉焊條和重力焊條電弧焊、氬弧焊封底-焊條電弧焊聯(lián)合實用法，采用燒結焊劑和快速焊劑的埋弧焊、窄間隙埋弧焊、藥芯焊絲氣體保護電弧焊、旋轉電弧加熱焊等。這些高效率、高質量的焊接方法在低碳鋼結構中獲的了日益廣泛的應用，下面主要從經(jīng)濟效益、效率、設備復雜程度、操作方便等方面來選擇焊接方法： 2.3.1手工電弧焊 手工電弧焊的焊接參數(shù)包括焊條種類和牌號、焊條直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接速度焊條電弧焊的優(yōu)點： （1）工藝靈活、適應性強對于不同的焊接位置、接頭形式，只要焊條所能達到的任何位置，均能進行方便的焊接。 （2）應用范圍廣 焊條電

18、弧焊的焊條能夠與大多數(shù)金屬性能相匹配，因而接頭的性能可以達到被焊金屬的性能。 （3）易于分散焊接應力和控制焊接變形 由于焊接是局部的不均勻加熱，所以在焊接過程都存在著焊接應力和變形。采用焊條電弧焊，可以通過改變焊接工藝，如采用跳焊、分段退焊、對稱焊等方法來減少變形和改善焊接應力的分布。 （4）設備簡單成本低 焊條電弧焊所用的設備結構都比較簡單，維護保養(yǎng)也方便，設備輕便而且易于移動，且焊接中不需要輔助氣體保護，并具有較強的抗風能力。投資少，成本相對較低。 （1）焊條種類和牌號的選擇 焊條的選擇因考慮焊縫金屬力學性能和化學成分，焊接構件使用性能和工作條件，焊接結構特點及受力條件以及施工

19、條件和經(jīng)濟效益。 低碳鋼Q235-A是一種普通結構鋼，它要求焊縫金屬和母材等強度，而從使用性能和工作條件考慮，支架要承受動載荷和沖擊載荷，除強度要滿足外，還要保證焊縫金屬具有較高的沖擊韌性和塑性，所以要選抗裂性好、工藝性好的酸性焊條。焊條牌號等如表2-3 牌號 國標 藥皮類型 焊接電流 主要用途 J422 E4303 鈦鈣型 交直流 焊接重要的低碳鋼結構和同強度等級的低合金鋼 （2）焊條直徑的選擇 根據(jù)焊件厚度選擇焊條直徑，焊條直徑焊件厚度的關系如表2-4 焊件厚度/mm 2 3 4-5 6-12 >13 焊條直徑/mm 2 3

20、.2 3.2-4 4-5 4-16 在板厚相同的條件下，平焊位置的焊接所選用的焊條直徑比其他位置大一些，立焊，橫焊和仰焊應選用較細的焊條，一般不超過4.0mm。第一層焊道應選用小直徑焊條焊接，以后各層可以根據(jù)焊件的厚度選用較大的焊條。T形接頭、搭接接頭都選用較大直徑的焊條。 （3）焊接電流的選擇 a根據(jù)焊條直徑選擇焊接電流。每種直徑的焊條都有合適的電流范圍。表2-5就是各種直徑焊條合適的焊接電流參考值 焊條直徑/mm 1.6 2.0 2.5 3.2 4 5 6 焊接電流/A 25-40 40-65 50-80 100-130 160-210 200-2

21、70 260-300 b根據(jù)焊接位置選擇焊接電流。平焊可選擇較大的電流焊接，橫焊、立焊、仰焊，其焊接電流較平焊位置小10%-20%。 （4）電弧電壓的選擇 選擇電弧電壓，主要由電弧長度決定。電弧的長度一般等于焊條直徑的1/2倍至1倍，相應的電弧電壓則為16-25v。酸性焊條弧長等于焊條直徑，堿性焊條弧長則為焊條直徑的1/2。 2.3.2 CO2氣體保護焊 CO2氣體保護焊的特點 1.焊接成本低 CO2氣體來源廣、價格低廉，而且消耗的焊接電能少，所以CO2焊的成本低，僅為埋弧焊及電弧焊的30%-50%。 2.生產(chǎn)率高 由于CO2焊的焊接電流密度大，

22、使焊縫厚度增加，焊絲的熔化率提高，熔敷速度加快；另外，焊絲又是連續(xù)送進，且焊后沒有焊渣，特別是多層焊接時，節(jié)省了清潔時間。所以生產(chǎn)率比焊條電弧焊高1-4倍。 3.焊接變形和焊接應力小 由于電弧熱量集中，焊件加熱面積小，同時CO2氣體具有較強的冷卻作用，因此，焊接應力和變形小。 4.操作性能好，適用范圍廣 焊絲 型號 送氣速度 電壓 送絲速度 ER49-1 6-12L/min 17-30V 1.5-9m.min-1 δ=1.0-2.0mm 拉絲式 焊絲R=0.8mm 伸長長度8m

23、m 短路過度 δ=2.0-12 拉絲式 焊絲R=1.2mm 伸長長度12mm 短路過度 焊接參數(shù)包括焊絲直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接速度、焊絲伸出長度、電源極性、氣體流量、裝配間隙與坡口尺寸、噴嘴到焊件的距離。 （1）焊絲直徑 焊絲型號：ER49-1 焊絲直徑一般根據(jù)焊件厚度、焊接空間位置及生產(chǎn)率的要求來選擇。當焊接薄板或中厚板的立、橫、仰焊時，多采用直徑1.6mm以下的焊絲；在平焊位置焊接中厚板時，可以采用直徑1.2mm 以上的焊絲，焊絲直徑的選擇如表3-6： 焊絲直徑/mm 熔滴過渡形式 焊件厚度/mm 焊縫位置 0.5-

24、0.8 短路過渡 1.0-2.5 全位置 顆粒過渡 2.5-4.0 平焊 1.0-1.4 短路過渡 2.0-8.0 全位置 顆粒過渡 2.0-12.0 平焊 1.6 顆粒過渡 3.0-12.0 全位置 >1.6 顆粒過渡 >6.0 平焊 （2）焊接電流。它的大小主要由送絲速度決定，送絲速度越快，則焊接電流越大。電流為：60-250A （3）電弧電壓。短路過渡時，電弧電壓計算式如下： V=0.04I-16+20+/-2.0(A) 焊接電流和電弧電壓最佳配合值如表3-7 平焊 立焊

25、仰焊 焊接電流（A） 70 130 180 220 18 19.5 20 18 18 18 電弧電壓（V） 120 170 210 260 21.5 23 24 19 21 22 （4）焊接速度。半自動焊時，熟練焊工的焊接速度為18-36m/h；自動焊時，焊接速度可高達150m/h。（5）焊絲伸出長度。焊絲伸出長度一般約為焊絲直徑的10倍，且隨焊接電流的增加而增加。 （6）電源極性。焊接一般結構用直流反極性。（7）氣體流量。CO2氣體流量因根據(jù)焊接電流、焊接速度、焊絲伸出長度及噴嘴直徑等選擇。在細絲CO2焊時，氣體流量約為8

26、-15L/min,粗絲CO2焊時，氣體流量約為15-25L/min。 （8）裝配間隙及坡口尺寸。由于CO2焊焊絲直徑比較細，電流密度大，電弧穿透力強，電弧熱量集中，對于8mm的焊件不開坡可焊透，對于必須開坡口的焊件，一般坡口角度可由焊條電弧焊的60左右減至30-40，鈍邊可相應增大2-3mm，根部間隙可相應減少1-2mm。 （9）噴嘴到焊件的距離 噴嘴與焊件間的距離應根據(jù)焊接電流來選擇，如下圖 2.3.3 MAG焊 MAG是熔化極活性氣體保護焊的簡稱，是采用在惰性氣體氬中加入少量的氧化性氣體（CO2、O2或其他混合氣體）的混合氣體作為保護氣體的一種熔化極氣體保護焊

27、方法。 MAG焊的特點 1.MAG焊的熔池、熔滴溫度較高，電流密度大，焊縫厚度大，熔敷效率高，有利于提高焊接生產(chǎn)效率。 2 . MAG焊具有一定的氧化性，克服了純氬保護時表面張力大、液態(tài)金屬黏稠、易咬邊及斑點漂移等問題。同時改善了焊縫成形，接頭力學性能好。 3.MAG焊由于電弧溫度高，易于形成噴射過渡，其電弧燃燒穩(wěn)定，飛濺減少，熔敷系數(shù)提高，節(jié)省焊接成本。 MAG焊用的設備 MAG焊的設備與CO2氣體保護焊的設備類似，它只是在CO2氣體保護系統(tǒng)中加入了氬氣源和氣體混合配比器。其型號為ZPG1—500。 MAG焊設備由氬氣瓶、二氧化碳氣瓶、干燥器、送絲小車、焊接電源、混合氣體配比

28、器、焊槍、減壓流量計等組成。 MAG焊接參數(shù)的選擇 MAG焊的工藝參數(shù)主要有焊絲的選擇、焊接電流、電弧電壓、焊接速度、焊絲伸出長度、氣體流量、電源種類極性等。 1.焊絲的選擇 MAG焊時，由于保護氣體有一定的氧化性必須使用含有Si、Mn等脫氧元素的焊絲。又因為支架1的母材為低碳鋼，則選用ER49—1的焊絲，其直徑為1.2mm。 2.焊接電流 焊接電流的大小應根據(jù)工件的厚度、坡口形狀、所采用的焊絲直徑以及所需要的熔滴過渡形式來選擇，又支架1所用的材料厚度為8mm,所以焊接電流在200

29、A左右。 3.電弧電壓 電弧電壓的高低決定了電弧長短與熔滴的過渡形式。只有當電弧電壓與焊接電流有機地匹配，才能獲得穩(wěn)定的焊接過程。當電流與電弧電壓匹配良好時，電弧穩(wěn)定、飛濺少、聲音柔和，焊縫熔合情況良好。根據(jù)材料厚度等選定電弧電壓為23V左右。 4.焊絲伸出長度 焊絲伸出長度一般為焊絲直徑的10倍左右，則伸出長度為10-15mm。 5.氣體流量 流量太小，起不到保護作用；流量太大，由于紊流的產(chǎn)生，保護效果亦不好，而且氣體的消耗太大，成本升高。一般對1.2mm的焊絲，選擇氣體流量為15L/min左右。 6.焊接速度 焊接過快可以產(chǎn)生很多缺陷，如未焊透、熔合情況不佳、焊道太薄、保護

30、效果差、產(chǎn)生氣孔等；焊接速度太慢則又可能產(chǎn)生焊縫過熱、甚至燒穿、成形不良、生產(chǎn)率太低等。因此，焊接速度確定應由操作者在綜合考慮板厚、電弧電壓及焊接電流、層次、坡口形狀及大小、熔合情況和施焊位置等因素來確定并時調(diào)整，選定焊接的速度為250mm/min左右。 7.電源種類極性 為了減少飛濺，一般均采用直流反接性焊接，即焊件接負極，焊槍接正極。 2.4 焊接接頭的常見缺陷與危害和補救措施 常見的缺陷為氣孔、夾渣、未焊透、未熔合和裂紋等。產(chǎn)生氣孔的原因是在焊前未烘干焊條、焊件表面污物清理不凈。產(chǎn)生為焊透未熔合的主要原因是電流過小、運條太快。夾渣是由于焊接電流過小、速度太快、清理不凈，致使渣或

31、非金屬夾雜物來不及浮出而形成。分為點狀和條狀。裂紋可分為熱烈紋、冷裂紋和再熱裂紋等。熱裂紋是由于焊接工藝不當在施焊時產(chǎn)生的。冷裂紋是焊接應力過高焊條中含氫太高或焊件剛性差異過大造成的。再熱裂紋一般是再次加熱而產(chǎn)生的。 氣孔和夾雜是焊接生產(chǎn)中常遇到的典型焊接缺陷，它不僅削弱焊縫的有效工件斷面，同時也會帶來應力集中，顯著降低焊縫金屬的強度和韌性，對動載強度和疲勞強度更為不利。在個別情況下，氣孔和夾雜會引起裂紋。裂紋的危害是可能導致破壞事故的發(fā)生，造成嚴重的事故性后果。未焊透、未熔合的危害是：未焊透和未熔合處易產(chǎn)生應力集中，使接頭力學性能下降。 為保證焊接結構的性能與質量，防止裂紋

32、發(fā)生，改善焊接接頭的韌性、消除焊接應力，可進行適當?shù)臒崽幚怼崽幚砉に嚳商幱诤附庸ば蛑盎蛑?，主要包括預熱、后熱及焊后熱處理。 通過適當?shù)臒崽幚恚梢猿浞职l(fā)揮鋼材的潛力，顯著提高鋼的力學性能延長零件的壽命; 還可以消除鑄、鍛等熱加工工藝造成的各種缺陷為后續(xù)工序做好組織準備。因此熱處理在機械制造中占有十分重要的地位.。 第3章 夾具的設計 3.1 焊接夾具的作用 （1）提高了產(chǎn)品的裝配精度,優(yōu)化產(chǎn)品質量。 （2）采用焊裝夾具可以精確地對零件定位并牢固的夾緊，保證裝配件的相對位置，減少了由于人工劃線的誤差帶來的不準確。同時焊裝夾具在焊裝過程中使零件的變形受到一定的限制，可以

33、大大減少焊接變形，使焊后零件的結構尺寸容易達到圖紙要求。 （3）焊接時間短，能夠批量生產(chǎn)，減少加工費，降低產(chǎn)品成本。 （4）采用了焊裝夾具，零件有定位元件定位，不用劃線，不用測量就能得到準確的裝配位置，加快了裝配作業(yè)的進程。另外在焊裝夾具上有擴力機構牢固夾緊，可減輕工人的體力勞動，提高裝配效率。 夾具可強行加固焊件或預先給于反變形，能控制和消除焊接變形，提高焊接質量，減少或取消焊后校正變形或修補工藝殘缺的工序，使整個產(chǎn)品的生產(chǎn)品縮短。 雖然制作焊裝夾具增加了產(chǎn)品的成本，但焊裝夾具的使用減少了焊接和裝配工時的消耗，提高了產(chǎn)量，易形成大批量生產(chǎn)，從而減少加工費，使產(chǎn)品總成本降低。 增加了

34、產(chǎn)品的均勻性，能得到具有互換性的產(chǎn)品。 采用焊裝夾具后，由于保證了裝配精度，控制了焊接變形，使焊接質量穩(wěn)定，所以可提高焊件的互換性能。減輕了工人勞動強度，使不熟練工人操作也成為可能。 如果不使用夾具，在裝配定位焊時，要求工人在生產(chǎn)節(jié)拍時間內(nèi)劃線來保證裝配焊接零件的相互位置是不可能的。在焊接時，裝配鉗工要始終扶持住工件，保證焊接時的裝配精度。 提高質量方面，一個焊件在自由狀態(tài)下焊接，焊后一般都會發(fā)生變形，如果變形超出技術要求，就會影響到后面的裝配工作，或者影響到產(chǎn)品將來的工作性能。利用焊接夾具，可以精確地對焊件定位和牢靠的夾緊，焊接時，它的變形就受到限制 擴大焊機的工作范圍，一臺效率高的

35、埋弧自動焊機，如果沒有夾具配合使用，它只能焊接平焊位置的直線焊縫 改善勞動條件，手工裝配的勞動強度大，焊接時靠人力去翻轉工件是不可能的，也不安全，而焊接夾具可以輕而易舉的做到 3.2 夾具設計的要求 1.保證夾具有一定的使用壽命 2.夾具本身必須有良好的制造工藝性和較高的機械效率 3.夾具的設計應保證標準化、規(guī)格化，以提高夾具的可維護性 4. 夾具設計須使被裝配酌零件或部件獲得正確的位置和可靠的夾緊，并且在焊接時它能夠防止焊件產(chǎn)生變形 5.夾具工藝性能應優(yōu)良，零部件裝配要容易，取出要方便 6.夾緊單元要靈活、可靠、拆卸方便，夾緊力適中，夾緊應

36、一次到位，不能碰傷及損壞零部件 7.夾具結構合理，工人操作方便、安全，有足夠的操作空間及良好的視野 3.2.1焊裝夾具的功用 （1）在汽車底座焊接過程中定位夾緊，保證底座零件之間正確的裝配關系，同時保證底座焊接質量及焊接過程順利 采用焊裝夾具可以精確地對零件進行定位并牢固的夾緊，保證裝配件的相對位置，減少了由于人工劃線的誤差帶來的定位不精確。同時焊裝夾具在焊接過程中使零件的變形受到一定的限制，可以大大減少焊接變形，使焊后零件的結構尺寸容易達到圖紙要求。 （2）縮短焊裝時間，能夠批量生產(chǎn)，減少加工費，降低產(chǎn)品成本 采用了焊接夾具，零件由定位元件定位，不用劃線，不用測量就能得到準

37、確的裝配位置，加快了裝配作業(yè)的進程。另外在焊裝夾具上備有擴力機構牢固夾緊，可減輕工人的體力勞動，提高裝配效率， 夾具可強行夾固焊件或預先給予反變形，能控制和消除焊接變形，提高焊接質量，減少或取消焊后矯正變形或修補工藝缺陷的工序，使整個產(chǎn)品的生產(chǎn)周期縮短。 雖然制作焊裝夾具增加了產(chǎn)品成本，但焊裝夾具的使用減少了裝配和焊接工時的消耗，提高了產(chǎn)量，易形成大批量生產(chǎn)，從而減少加工費用，使產(chǎn)品總成本降低。 （3）增加了產(chǎn)品的均勻性，能得到具有互換性的產(chǎn)品 采用焊裝夾具后，由于保證了裝配精度，控制了焊接變形，使焊接質量穩(wěn)定，所以可提高焊件的互換性能。 （4）減輕了工人勞動強度，使不熟練工人操作也

38、成為可能 如果不使用夾具，在裝配定位焊接時，要求工人在生產(chǎn)節(jié)拍時間內(nèi)劃線來保證裝配焊接零件的相互位置是不可能的。在焊接時，裝配鉗工要始終扶持住工件，保證其位置在焊接過程中不發(fā)生變動，這項工作也非常困難和疲勞。焊裝夾具的使用降低了對工人的技術要求，也減少了工人的勞動強度。 3.2.2焊裝夾具設計原則 （1）焊裝夾具必須保證焊件焊后能獲得正確的幾何形狀和尺寸，尤其是保證底座上門窗等孔洞的尺寸和形狀。在裝配時，夾具必須使被裝配的元件獲得正確的位置和可靠和夾緊，并且在焊接時能阻止焊件產(chǎn)生變形。 （2）焊裝夾具應動作迅速，操作方便。操作位置要處于工人容易接近．最宜操作的部位。特別是手動夾具，其操

39、作力不能過大，操作頻率不能過高，操作高度應設計在工人最易用力的部位。當夾具處于夾緊狀態(tài)時，應能自鎖。 （3）焊裝夾具的設置應便于施工，有足夠的裝配．焊接空間，不能影響間接操作和焊工觀察，不妨礙焊件的裝卸。所有的定位元件和夾緊機構應與焊點保持適當距離，或布置在焊件的下方或側面。夾緊機構的執(zhí)行元件應能夠或轉位。 （4）夾緊可靠，剛性適當。夾緊時不破壞焊件的定位位置和幾何形狀，以及焊件的表面質量。夾緊力適當，使夾緊后既不使焊件松動滑移，又不使焊件的拘束過大而產(chǎn)生較大的應力。 （5）為了保證使用安全，應設置必要的安全互鎖保護裝置。 （6）用于大型零件焊接的夾具，要有足夠的強度和剛度，特別是夾具

40、的剛度，對結構的形狀精度．尺寸精度影響較大。 （7）在同一個夾具上，定位元件和夾緊機構的結構形式不宜過多，并且盡量只選用一種動力源。 （8）焊裝夾具本身應具有較好的制造工藝性和較高的機械效率，盡量使制作時投資少成本低。 （9）盡量選用已通用化．標準化的夾緊機構及標準零部件來設計制造焊裝夾具。 上述這些原則是設計底座焊裝夾具時所必須考慮的，但具體到焊裝夾具的結構上卻是差異甚大，有的焊裝夾具只有一個簡單的框架，有的則相當復雜。一般來說，應根據(jù)生產(chǎn)批量的大小和產(chǎn)品結構的特點并結合本廠的生產(chǎn)條件來選擇焊裝夾具的類型，設計夾具。 3.3 選擇與設計焊接夾具類型的依據(jù) 1.夾具的可靠性 2

41、.對焊件的適用性 3.焊接方法對夾具的特殊要求 4.安裝、調(diào)試、維護的可行性 5.盡量選用已通用化、標準化的夾具 3.4 焊接夾具的使用 底座的焊接夾具有1個。 1.工件在夾具上要裝夾牢靠，如蓋板和肋板的焊接，這是角焊縫，應保證其的垂直度 2.焊接未完成時，一般不允許拆除夾具，以防焊件產(chǎn)生變形，影響裝配精度 3.當多人同時操作時，應注意操作安全 4.焊件在夾具上要夾緊，牢靠，不能有松動。 夾具裝配圖主視圖 夾具裝配圖俯視圖 夾具裝配圖左視圖 材料明細表 3.5 主要零件設計的說明 1、夾具體 綜合考慮結構的合理性、工藝性、經(jīng)濟型、標準化以及各種

42、夾具體的優(yōu)缺點等，夾具體制作材料選用鑄鐵，毛坯制造方法為鑄造夾具體；考慮到定位的精確度，要求定位器和螺旋夾緊器的螺孔在裝配時要與夾具體配作。 2、手動螺旋夾緊器 手動螺旋夾緊器選用Q235鋼，螺旋夾緊器件主體各部分通過焊接的方式連接在一起；焊接時，應先夾緊各部分元件，防止焊接時產(chǎn)生焊接變形。并且要求底座螺孔應與夾具體配作，螺旋夾緊器在夾緊狀態(tài)時應有自鎖性能。 手動螺旋夾緊器的工作過程：夾緊器底部用螺栓固定在夾具體上，工件定位好后，轉動螺旋裝置，螺桿向前移動夾緊工件；螺桿端部有可以相對轉動的底靴，它用于增加制品的受壓面積，減小螺桿與制品間的摩擦力，以及防止螺桿壓在與軸線不垂直的表面

43、上時螺桿可能出現(xiàn)的彎曲；各螺桿中心線應與主板縱向中心線垂直相交，以保證夾緊精度。 3、擋板 擋板選用Q235鋼制造，毛坯制造方法選用鑄造毛坯，成型性好，加工方便。擋板螺孔也應與夾具體配作，裝配時通過螺栓固定在夾具體上。 4、反變形裝置 反變形裝置采用Q235鋼。考慮到整體難于直接生產(chǎn)，所以反變形裝置彎曲部分與整體連接時采用型鋼拼焊，焊接時，先點固焊，再用支撐釘支撐彎曲部分，防止焊接變形，最后完成全部焊接。反變形裝置內(nèi)部間隙應比工件厚度大，以便于工件插入，間隙部分通過打入銷釘固定加緊。 5、墊板 墊板材料選用鑄鐵，制造方法為鑄造，成型后表面打磨平整。 6、銷釘

44、 銷釘45鋼制作，采用火焰表面淬火處理，以提高耐磨度。 7、螺栓 螺栓選用材料45鋼的標準件，螺栓連接時通過開口墊圈使應力均勻分布。 3.6裝焊夾具使用說明 1、夾具的操作步驟： （1）焊接前，先為兩塊肋板安裝反變形裝置，在夾具體上裝上定位的擋板、墊板和螺旋夾緊器，然后分別放上肋板和筋板，調(diào)整好位置，用螺旋夾緊器將其固定夾緊。 （2）在第一面焊縫焊接好后，松開螺旋夾緊器，翻轉工件并調(diào)整好位置，再用螺旋夾緊器夾緊工件，焊接另一面焊縫。 （3）當所有焊縫焊接好后，松開螺旋夾緊器，取出工件和反變形裝置，拆卸下固定在夾具體上的擋板和螺旋夾緊器，然后去除反變形裝置，取出成型工件

45、。 2、夾具的結構特點： （1）操作方便，工件易于裝卸； （2）該夾具結構簡單，容易生產(chǎn)制造； （2）該夾具能夠有效地夾緊工件和控制工件的反變形，使工件據(jù)有良好的成型性。 3、夾具使用注意事項、保養(yǎng)及維護 （1）使用前對限位尺寸檢查是否還保持正確位置； （2）使用后需要涂防銹油。 第4章 焊接檢驗 4.1 焊接檢驗的作用 為了確保焊接結構的完整性、可靠性、安全性和使用性。焊接檢測在生產(chǎn)中具有保證生產(chǎn)正常進行的職能，既有預防焊接缺陷的職能，具有提供質量管理信息的職能。 4.2 焊接檢驗方法的確定 支架1焊接的焊縫大多為直焊縫和角焊縫，首先采用最為簡單方便的外觀檢測，其

46、次超聲波探傷靈敏度高、設備輕巧、操作方便、探測速度快、成本低、對人體無害，是之為第二選擇，因此選擇的焊接檢驗方法首選外觀檢測，次選超聲波探傷檢驗。 4.3 超聲波檢驗的優(yōu)點 作用與材料的超聲強度足夠低，最大作用應力遠低于彈性極限 可用于金屬、非金屬、復合材料制件的無損評價 對確定內(nèi)部缺陷的大小、位置、取向、埋深、性質等參量較之其他無損方法有綜合優(yōu)勢 僅需從一側接近焊件 設備輕便，對人體及環(huán)境無害，可作現(xiàn)場檢驗 所用參數(shù)設置及有關波形均可存儲供以后調(diào)用 4.4 采用超聲波探傷的方法及設備 超聲波探傷的方法：直接接觸法 射線探傷的設備：A型脈沖反射法探傷儀;其操作方便、探傷圖形

47、簡單、判斷容易且探傷靈敏度高 4.5 超聲波探傷的實施步驟 1.對焊縫外觀和尺寸進行檢測 2.超聲波探傷檢驗等級的確定 3.超聲波探傷面及探傷方法的確定 4.探頭的選擇。探頭的選擇包括探頭形式的選擇、晶片尺寸的選擇、頻率的選擇以及探頭角度或K值的選擇。對支架焊縫的檢驗，采用頻率為2-2.5MHz、小晶片、大K值的斜探頭。 5.超聲波探傷儀的調(diào)節(jié) 探傷范圍和掃描速度的調(diào)節(jié) 探傷靈敏度的調(diào)節(jié) 現(xiàn)場粗探傷 以發(fā)現(xiàn)缺陷為主要目的，包括探測縱向、橫向缺陷和其他取向缺陷，以及鑒別假信號等現(xiàn)場精探傷針對粗探傷中發(fā)現(xiàn)的缺陷，進一步確切的測定缺陷的有關參數(shù)評定焊接缺陷

48、探傷記錄和報告。 結束語 本次設計主要學習了總成裝焊夾具設計過程中的設計方法、流程及關鍵技術，對夾具設計有了一定的接觸與認識，也了解到了汽車生產(chǎn)的工藝過程，設計的準則和夾具的柔性化的綜合運用，受益匪淺。 通過畢業(yè)設計，使自己對學習的各門課程有了進一步的理解，知識得到了系統(tǒng)化，同時自己在這次畢業(yè)設計中，學習到了焊接夾具的設計知識，但在基礎環(huán)節(jié)上存在許多不足之處，還需要不斷學習和完善，以適應學習和應用的緊密結合。特別是，在機械結構設計上應使零部件相對于整體結構更趨于優(yōu)化和實用。 總之，通過這次畢

49、業(yè)設計到現(xiàn)場調(diào)察研究，收集資料，閱讀文獻，設計方案，分析比較，在綜合能力上得到了訓練，我覺得是對個人綜合能力的培養(yǎng)，這對今后的工作和學習積累了寶貴的經(jīng)驗。 底座焊接總成焊接夾具設計 致謝 畢業(yè)設計是將大學所學的知識融合在一起，綜合運用所有的相關專業(yè)知識，是課本知識在實際中的應用。通過這次畢業(yè)設計，使我的專業(yè)知識在原有的基礎上得到更加的鞏固和提高，這離不開老師和同學們的幫助。本設計分析是在老師的指導下完成的，在分析的過程中，尹長城老師給了我很大的鼓勵，在設計分析中引導我去思考了更多的設計思路，增強了我的學習能力，與我們一起討論問題，使我對分析有了更清晰明確的認識，使我受益非淺。 畢業(yè)設計

50、是我們專業(yè)知識綜合應用的實踐訓練，這是我們邁向社會、從事職業(yè)工作前一個必不可少的過程。“千里之行始于足下”，通過這次課程設計，我深深體會到這句千古言的真正含義。我今天認真地進行課程設計，學會腳踏實地地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎。 說實話，畢業(yè)設計真是有點累。然而一著手清理自己的設計結果，仔細回味畢業(yè)設計的心路歷程，一種少有的成功喜悅即刻使我倦意頓消。雖然這是我剛學會走完的第一部，是我人生中的一點小小的勝利，然而它令我感到自己成熟了許多。 通過畢業(yè)設計，使我深深體會到，干任何事都必須耐心、細致。課程設計過程中，許多計算有時不免令我感到有些心煩意亂；有時應為不

51、小心計算出錯，只能毫不留情地重做。但一想起老師平時多耐心的教導，想到今后自己應當承擔的社會責任，想到世界上因為某些細小失誤而出現(xiàn)的令世人無比震驚的事故，我不禁時刻提醒自己，一定要養(yǎng)成一種高度負責、一絲不茍的良好習慣。 經(jīng)歷了畢業(yè)設計，使我我發(fā)現(xiàn)了自己所掌握的知識是真正的貧乏，自己綜合運用所學專業(yè)知識的能力是如此的不足，幾年來學習了那么多的課程，今天才知道自己并不會用。想到這里，我真的有點心急了。 由于畢業(yè)時間的倉促，很多本來應該弄懂弄透的地方都沒有時間去細細追究來源，比如網(wǎng)格劃分的控制、坐標系的理解、求解器的選擇等，這使我明白了大學里學的只是一個大體上的方向，離實際應用還有太遠的距離。但我

52、相信方向才是最重要的，因為方向確定了，就會用最少的精力做好事情，這對于我以后的工作至關重要。因為在實際生產(chǎn)生活中，要從事的工種是千差萬別的，只有從中找到自己最拿手，最有發(fā)展前途的崗位，個人才有更多的熱情，也最可能在自己的崗位做出一些貢獻。 參考文獻 【1】《焊接方法與設備》，邱葭菲，化學工業(yè)出版社，2008.10 【2】《金屬熔焊原理》馬文妹、白鳳臣，哈爾濱工業(yè)大學出版社，2007.8 【3】《弧焊電源》任廷春，機械工業(yè)出版社，2000.10 【4】《金屬材料焊接》，張連生，機械工業(yè)出版社，2004.7 【5】《焊接結構生產(chǎn)》，李莉，機械工業(yè)出版社，2008.3 【6】《焊接生產(chǎn)管理與檢測》，戴建樹，機械工業(yè)出版社，2007.2 【7】《焊接操作技巧與禁忌》徐佩蘭、石學軍，機械工業(yè)出版社，2008.5 【8】《焊接材料的選用》李亞江，化學工業(yè)出版社 ，2004.2 【9】《實用焊工手冊》孫景榮，化學工業(yè)出版社，2007.1 【10】《焊接工裝夾具及變位機械》王政，機械工業(yè)出版社，2001.6 【11】《金屬工藝基礎與實踐》，劉勁松，清華大學出版社2007.5