SW焊接件设计

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1、第12章焊接件设计 学习目标 焊件是由多个焊接在一起的零件组成的 尽管实际上焊件是一个装配体 但在实际的加工 运输和安装时 常将其作为一个 零件 处理 通过本章的学习焊件特征工具命令 焊件工程图以及课桌设计案例 能够全面掌握SolidWorks焊接件的相关知识和建模技能 知识要点 12 1焊件设计概述 12 1 1焊接工艺焊接是将零件的连接处加热熔化 或者加热加压熔化 用或不用填充材料 使连接处熔合为一体的制造工艺 焊接属于不可拆连接 焊接图纸是焊接加工时要求的一种图纸 焊接图应将焊接件的结构和焊接有关的技术参数表达清楚 国家标准中规定了焊缝的种类 画法 符号 尺寸标注方法以及焊缝标注方法 常

2、用的焊接方法有电弧焊 电阻焊 气焊和钎焊等 其中以电弧焊应用最广 1 焊缝常见的焊接接头形式有 对接 搭接和T形接等 焊缝又有对接焊缝 点焊缝和角焊缝等 如图12 1所示 在技术图纸中 一般采用GB T324 1998规定的焊缝 也可按制图标准中规定的图纸画法简易地绘制焊缝 12 1焊件设计概述 2 焊缝符号及其标注为了简化图纸上的焊缝 一般通过标注焊缝符号来表示焊缝 焊缝符号通常由基本符号与指引线组成 必要时还可以加上辅助符号 补充符号和焊缝尺寸符号 1 基本符号基本符号是表示焊缝横截面形状的符号 近似于焊缝横截面的形状 常见焊缝的基本符号见表12 1所示 线宽为标注字符高度的1 10 若字

3、高为3 5mm 则符号线宽为0 35mm 12 1焊件设计概述 2 辅助符号焊缝的辅助符号见表12 2所示 它是表示焊缝表面形状的符号 有平面 凸起 凹陷 当不需要确切地说明焊缝的表面形状时 可以不用辅助符号 12 1焊件设计概述 3 补充符号补充符号是为了补充说明焊缝的范围等特征而采用的符号 见表12 3 12 1焊件设计概述 4 焊缝标注a 指引线及焊缝基本符号的标注标注焊缝所用的指引线采用细实线绘制 一般由带箭头的指引线 称为箭头线 和两条基准线 其中一条为实线 另一条为虚线 基准线一般与图纸标题栏的长边平行 必要时可以加上尾部 90 夹角的两条细实线 如图12 2所示 12 1焊件设计

4、概述 b 箭头线直接指向焊缝时 可以指在焊缝的正面或反面 如图12 3中 a b 所示 但在标注单边V形焊缝 带钝边的单边V形焊缝 带钝边J形焊缝时 箭头线应指向带有坡口一侧的工件 如图12 3中 c d 所示 12 1焊件设计概述 c 当箭头直接指向焊缝时 焊缝基本符号应标注在基准线的实线侧 如图12 4中U形焊缝符号 图12 5中上方面的角焊缝符号 当箭头线指向焊缝的另一侧时 基本符号应标注在基准线的虚线侧 如图12 4中V形焊缝符号 图12 5中下方的角焊缝符号 12 1焊件设计概述 d 标注对称焊缝及双面焊缝时 可以加虚线 如图12 6所示 12 1焊件设计概述 3 焊接件图例图12

5、7所示为支架的焊件图 与一般装配图类似 焊件图中也包括基准视图 前视图 右视图 俯视图等 技术要求 零件序号 不同之处在于焊件图中包含焊接符号 焊接符号说明等焊件所特有的内容 12 1焊件设计概述 1 剖视图中的焊接符号说明竖板2与底板1之间采用焊角尺寸为10mm的对称角焊缝焊接 这样的焊缝共有两处 竖板有左 右两件 各有两条焊缝 焊缝基本符号的右侧无任何标注且又无其他说明 意味着焊缝在竖板2的全长上是连续的 2 左视图中的焊接符号说明扁钢6与支架左侧竖板也采用焊接 此处焊接在现场装配时进行 选用焊角尺寸为6mm的单面角焊缝 三角施焊 三面焊缝符号的开口方向与焊缝的实际方向一致 表明扁钢 6

6、与销轴3之间没有焊缝 技术要求中的第一条 指明上述几处焊缝的焊接方法均采用手工电弧焊 12 1焊件设计概述 12 1 2焊接技术要求1 焊接件的一般要求焊接件的一般要求如下 焊接件的制造应符合设计图纸 工艺文件和通用标准的要求 用于制造焊接件的原材料 钢板 型钢和钢管 的钢号 规格 尺寸应符合设计图纸要求 若不符合要求时 应根据工厂材料替换使用要求进行替换 用于焊接件的材料 钢板 型钢 铸钢 焊条 焊丝等 购进时 应有质量证明书 并按材料标准规定检验合格后 才能入库使用 严禁使用牌号不明 未经验收的材料 对于无牌号 无质证书的原材料和焊材 必须进行检验和鉴定 其成份和性能符合要求时才能使用 焊

7、工须经过专门培训 考核合格后方能从事焊接工作 焊接前应清除焊接区域的表面污物 如铁锈 氧化皮 油污 油漆等 且清理区域离焊缝边缘不小于10mm 对于结构件图纸焊缝注明不清或未标注处 均要求双面施焊 若无法双面施焊 可采用单面焊 焊脚大小 以两相邻零件较薄件的厚度决定 单面焊按较薄件的厚度的0 8倍计算 双面焊按较薄件的厚度的0 6倍计算 由于来料情况 需要对长尺寸零件进行对接时 要求对焊缝进行超声波探伤 执行GB11245 级标准合格 并出具报告 露天焊接时 若遇阴雨雾天等恶劣环境而未加保护措施 须停止焊接作业 12 1焊件设计概述 2 焊接件通用技术要求不同行业对焊接的技术要求也有差异 某标

8、准的焊接件通用技术要求如下 焊接结构件的长度尺寸公差和形位公差须符号标注 焊接件的直线度 平面度和平行度公差 焊接件结构件的尺寸公差于形位公差等级选用须满足相应标准 标注和未标注角度的偏差见1 246a角度偏差Plb 角度偏差的公差尺寸以短边为基准边 其长度从图纸标明的基准点算起 进行喷丸处理的焊接件 为了防止钢丸钻入焊缝 必须焊接内焊缝 并尽量避免内市和内腔 如果结构上必须有内市和内腔 则必须进行酸洗 以便达到表面除锈质量登记 由平炉钢制造的低碳钢结构件 可在任何温度下进行焊接 但为了避免焊接过程产生裂纹及脆性断裂 厚度较大的焊接件 焊削必须根据工艺要求 进行预热和缓冷 板厚超过30mm的重

9、要焊接结构 焊后应立即消除内应力 消除内应力采用550 600 回火 或200 局部低温回火 普通低合金结构制造的焊接件 必须按照焊接零件的碳当量和合金元素含量 零件的厚度 钢结构件的用途和要求进行焊前预热和焊后处理 见表12 4 12 1焊件设计概述 12 1焊件设计概述 有密封内腔的焊接件 在热处理之前 应在中间隔板上适当的位置加工 10mm孔 使其空腔与外界相通 需在外壁上钻孔的 在热处理后要重新堵上 焊缝射线探伤应符合GB3323 82的规定 要进行力学性能试验的焊接 应在图纸或订伙技术要求中注明 焊缝的力学性能试验种类 试样尺寸按GB2649 81 GB2656 81的规定 试样板焊

10、后与工件经过相同的热处理 并事先经过外观无损探伤检查 焊件要进行密封性检验和耐压试验时 应按本标准要求进行 对耐压试验有要求时 应在图纸或订货要求注明试验压力和试压时间 焊接件的结构设计焊接件的结构设计包含焊接结构材料的选择 焊接结构工艺性和焊接接头的形式与坡口 下面将分别介绍它们 12 1焊件设计概述 12 1 3焊接件的结构设计焊接件的结构设计包含焊接结构材料的选择 焊接结构工艺性和焊接接头的形式与坡口 下面将分别介绍它们 1 焊接结构材料的选择在满足结构使用要求的条件下 尽量选择焊接性能较好的材料 一般碳的质量分数小于0 25 的碳素钢和碳的质量分数小于0 20 的低合金都具有良好的焊接

11、性 应尽量采用 碳的质量分数大于0 50 的碳素钢和碳的质量分数大于0 40 的合金钢焊接性不好 应尽量避免采用 同一构件焊接时应尽量选用同种金属材料 12 1焊件设计概述 2 焊接结构的工艺性 1 焊接结构应尽量选用型材或冲压件设计焊接结构时应尽量采用工字钢 槽钢 角钢和钢管等成形材料以减少焊缝 简化工艺 2 合理布置焊缝 焊缝布置应尽量分散 且不宜过长 焊缝之间的距离应大于板厚的3倍 且不小于100mm 焊缝的位置应尽量对称布置 否则会由于焊缝不在中心引起弯曲变形 焊缝的布置不得交叉 应尽量减少构件或焊接接头部件的应力集中 避免尖角焊缝 焊缝应避开最大应力和应力集中的部件 焊缝设计应远离加

12、工表面 焊缝布置应满足焊接时运条角度的需要 12 1焊件设计概述 3 焊接接头的形式与坡口 1 焊接接头形式焊接接头形式的选择常见的焊接接头形式有对接 搭接 角接和T形接头 见图11 11 这四种接头形式中 对接接头节省材料 容易保证质量 应力分布均匀 应用最为广泛 但焊前准备及装配质量要求较高 搭接接头两焊件不在同一平面上 浪费金属且受力时将产生附加应力 适于薄板焊件 角接接头在构成直角连接时采用 一般只起连接作用而不承受工作载荷 T形接头是结构非直线连接中应用最广泛的连接形式 在结构焊接时具体采用哪种形式焊接接头 主要根据焊件结构形状 使用要求 焊件厚度进行选择 另外还应考虑坡口加工难易程

13、度 焊接方法的种类等其它因素的要求 2 坡口坡口形式的选择根据设计或工艺需要 在焊件的待焊部位加工并装配成一定几何形状的沟槽称为坡口 各种沟槽的形式参见GB T3375 94 用焊条电弧焊焊接板厚在6mm以下的对接焊缝时 一般可用I型坡口直接焊接 但当焊接厚度大于3mm的构件时 需开坡口 板厚在6mm 26mm时 常开单面坡口 板厚在12mm 60mm时 常开双面坡口 单面坡口的可焊性较好 但焊条消耗量大 且焊后易产生角变形 双面坡口受热均匀 变形较小 焊条消耗量也小 但必须两面施焊 有时受构件结构限制 不易实施 埋弧焊的接头形式与焊条电弧焊基本相同 但由于埋弧焊选用的电流大 熔深大 所以在板

14、厚小于12mm时可直接采用I形坡口单面施焊 板厚小于24mm时可直接采用I形坡口双面施焊 焊更厚构件时需开坡口 12 2焊件特征工具与命令 SolidWorks中焊件设计主要通过焊接技术将型材连接 达到设计所需的组件的目的 12 2 1调出焊接工具栏通过以下3种方法可以调出焊接工具栏 1 下拉菜单中勾选依次执行 工具 自定义 菜单命令 在弹出的 自定义 对话框中勾选 焊件 选项 如图12 8所示 勾选 焊件 选项后 焊件 工具栏变悬浮在SolidWorks界面 用户可将其拖动到界面的顶部 底部 左侧或右侧 将其潜入软件界面中 12 2焊件特征工具与命令 2 右击工具栏勾选将光标移至SolidW

15、orks工具栏区域任意位置 右击 在弹出的快捷菜单中勾选 焊件 选项 如图12 9所示 同上种方法一样 勾选 焊件 选项后 焊件 工具栏变悬浮在SolidWorks界面 用户可将其拖动到界面的顶部 底部 左侧或右侧 将其潜入软件界面中 12 2焊件特征工具与命令 3 功能面板右击勾选SolidWorks的功能面板区域集成了常用命令模块 同时用户也可以根据自己的需要增删功能模块 将光标移至SolidWorks功能面板区域 右击 在弹出的快捷菜单中勾选 焊件 选项 如图12 10所示 12 2焊件特征工具与命令 勾选 焊件 选项后 功能面板区域添加 焊件 模块 单击 焊件 模块即可将焊件的功能模块

16、命令展开 如图12 11所示 12 2焊件特征工具与命令 12 2 2焊接工具栏介绍 焊件 工具栏上包含焊件特有的工具和其它一些通用工具 如3D草图 圆角 倒角 拉伸 异型孔等 焊件工具栏如图12 12所示 12 2焊件特征工具与命令 12 2 3SolidWorks创建焊件的一般过程焊件是采用焊接技术将型材连接起来 形成所需组件 由于焊件处理灵活 取材方便 价格便宜 材料的利用率高 设计简便等特点 因而在工业设计中使用广泛 日常生活中也十分常见 如图12 13为几种常见焊件 12 2焊件特征工具与命令 SolidWorks创建焊件的一般过程如下 01新建零件文件 进入零件建模环境 02绘制2D或3D草图对焊件的框架进行布局 03根据布局框架草图建立结构构件 04对结构构件进行修剪 剪裁 延伸 05对结构构件进行分组管理 并创建子焊件 06创建焊件切割清单 07生成焊件工程图 12 3焊件特征工具的应用 SolidWorks中焊件特征工具 可以快速完成焊件特征的添加 创建结构构件 还能对创建的结构构件进行剪裁 延伸 以及添加顶端盖 角撑板 圆角焊缝和生成焊件切割清单 12 3 1结构构