焊接工艺辽宁工程技术大学材料科学与工程学院金属材料加工系二 OO 九年十一月、课程设计的目的与任务课程设计是一个重要的教学环节，是对学生进行焊接工程师基本训练的重要组成部分，通过课程设计，使学生具有综合运用所学知识和独立进行焊接工艺设计的基本技能，培养 学生理论联系实际和分析问题解决问题的能力，同时根据具体产品结构的生产技术条件， 在掌握生产条件的前提下，正确的进行焊接工艺设计通过课程设计也可以对学生进行收 集技术资料、查找参考文献等方面的综合训练本次课程设计的任务是：1、根据课程设计题目的要求，制定产品的主要零部件的下料、加工工艺方案，确定零 件的下料、加工方法及规范，编制施工工艺文件；2、根据产品技术条件，制定出装配与焊接工艺，并编制指导生产的施工工艺方案；3、进行装配与焊接工艺装备设计（包括选择典型工夹具），并绘制出工装工作图；4、编写课程设计说明书，阐述工艺设计内容、步骤、工艺设计所遵循的原则及所做工 艺设计的合理性和实用性；5、根据产品结构特点和所选材质，在确定焊接工艺方案的条件下，提出焊接性试验、 接头的机械性能试验、焊接检验的方案以及焊接工艺试验方案二、焊接生产简介（一） 焊接生产及其在工业生产中的地位焊接时金属连接的一种工艺方法。
采用焊接的工艺方法把毛坯或零件、部件连结起来，成为所要求的焊接构件，这样的生产过程叫做焊接生产主要在焊接生产中可能包含着其 它工艺方法，如机械加工、铸造、锻压等，但焊接工艺占据着主要地位，它的生产量（吨 数）往往是各种工艺方法中最大的据统计目前各国的焊接结构的用钢量，均已占其钢材 消费的40〜60%焊接生产和所有生产一样，由劳动者（体力劳动者，脑力劳动者）利用工具、机器设 备在一定生产场所，将原材料或零件毛坯，经过一系列的加工过程，共中包括装配焊接过 程，制成焊接结构—焊接生产的产品其中许多是最终的产品，如大型球罐、广播电视塔 煤气柜、热风炉、洗涤塔、钢水包等更多是最终产品的主要部件，如焊接船壳、压力容 器承压壳、油罐及底架、工业锅炉炉体、龙门起重机的钢桥梁等也可以是最终产品的零 件，如内燃机车柴油机的机体、核电站压力壳、水轮机的主轴、转轮和座环等这些产品 的加工工艺过程包括：原材料的检验（复验）入库，按产品技术要求合格的材料才许可转 入下一道工序；接着按按图纸划线（号料）、下料（冲剪或切割）、校正、坡口加工、卷板 （弯曲）或冲压（成形）以及号孔、钻孔等零件加工过程；再将上述加工合格的零件、毛 坯实行装配焊接。
进一步充分体现了焊接成产的特点是其中心环节由产品结构、生产规 模以及焊接技术的发展情况决定采用何种装配焊接工艺和力法如汽车驾驶室是薄板结构， 大量生产、大多采用冲压件，它决定了应采用专用胎卡具的高效率装配，应采用快速、高 质量的电阻焊焊接工艺又如对水轮机转轮这种单件生产的巨型铸焊复合结构，采用高生 产率的电渣焊焊接工艺较为合理，如果限于条件也可应用手工焊、半自动和自动焊工艺 装配焊接工艺对前期加工提出了要求，如轿车外壳，为外形美观、做到准确的装配焊接和 高生产效率，必须采用冲压工艺加工零件改进装配焊接工艺则可大大提高整个焊接生产 的水平，达到高质量、低消耗，所谓“低投入、高产出”——获得好的经济效益水轮机 转轮由手工焊改为电渣焊就是这方面的一个典型例证贯穿整个生产过程的还有检验工序在生产加工的年工序之后都要进行检验，称为工 间的检验最后，制成品还要进行总检——成品检验检验是对生产实行有效监督，从而 保证产品质量的重要手段日前工业生产（包括焊接生产）的质量管理已经内最初的质量 检验阶段（1920〜1945）经质量控制阶段（1945〜I960）发展到全面质量管理阶段（1961 年后）其要的内容有：① “设计过程的质量管理”包括制定产品质量目标（产品应达到的质量标准、为达到 该标准需进行的技术改进措施等）；设计（达到质量目标的）审查和工艺验证；组织新产品 的鉴定；产品质量的经济分析以及技术文件的质质量保证。
② “制造过程的质量管理”主要包括质量“把关”和“预防”所谓“把关”即通过各 种技术检验，保证不合格的原材料、毛坯和半成品不投产，不合格的零部件不转下道工序 保证最终产品达到质量标准；所谓“预防”就是在检验工件的基础上通过工序、工艺质量 控制和验证、质量分析等手段减少不合格品，形成稳定生产合格品的制造过程它通过严 格执行工艺规程、合理选择检验方法、选用合格的检验人员和掌握质量动态进行工作③ “辅助过程的质量管理”指物资供应的控制、工具供应质量管理和设备保养维修质 量等④ “使用过程的质量管理”，指售后服务，如对用户技术服务、产品使用效果和用户需 要的调查等焊接生严质量检验中发现的不合格工艺、工序及成品，一般可以进行改进或修整在 推行全面质量管理的条件下，依靠改进生产工艺、修改设计、改进原材料供应等措施，返 修率可缩减到最小在焊接车间中生产的产品即焊接构件可以是成品的零件，或者成品的部件，也可能是产品的主要部分焊接工艺过程可用下面的框图表示：焊接生产是从材料入库开始，不论是基本材料或是辅助材料（如焊条、焊剂等）都要 按照设计的要求进行验收对于重要的产品材料还应该根据规定进行化学成分分析与力学 性能试验，验收合格后分类储存。
零件的加工是按照产品的设计图纸和焊接工艺要求确定的，包括划线（号料）、切割、 校正、坡口加工、钻孔等工序中间仓库用于存放加工好的半成品 装配焊接时焊接生产的中心环节，一般情况下这两个工序是交错进行的，装配－焊接 的次序及所用的方法，一方面决定于产品，另一方面决定于生产的性质，改进装配－焊接 工艺是提高焊接生产水平的关键焊接检验和修整是根据产品的技术条件进行的，检验分工序间的检验和成品检验两个 主要方面，它是保证产品质量的重要措施焊接生产以涂装和安装成成品结束二）焊接生产的组成及设计的基本任务焊接生产的基本组成是：制造产品所需的材料；加工产品（改变金属形状、尺寸、性 能和状态）以及保持流水生产必需的设备，供开动生产及运输设备和进行金属加工的各种 动力；进行上述各项工作并合理组织工作人员；以及供产品、设备、工作人员等组织生产 的场地面积材料”包括成为焊接结构主体的金属材料及填充材料、辅助材料其中有各种金属 板材和型材；其它加工及外购的零件毛坯和标淮件；焊丝、焊条、焊剂、保护气体、燃烧 气体以及为冷却机器所用的水设备”不仅有主要的生产设备，如各种下料、成型机床，各种焊机，清涂机械及检 验机器等，还有辅助设备，如装配焊接用的辅助器具和工艺装备。
动力”指各种形式的能量如开动各种机器、焊接设备的电能；金属热成形的燃料 压缩空气及蒸汽等工作人员”包括①直接生产人员：基本工人一电焊工、气焊（割）工、铆工（放样、剪切、下料、成形、装配等）等，辅助工人—设备维修工、运输起重工、电工等；技术人员一工程师、技术员、技师等②非直接生产人员：管理人员；服务人员一勤杂工、 仓库保管员、后勒人员等③技术检验人员：检验工，检验技术人员等完成生产工艺过程，制造产品全部必需的材料、设备和工作人只必须在一个严格按生 产合理部署的场地里组织起来，完成焊接生产、制造焊接结构三） 焊接生产的类别及其特点根据不同类型产品的数量和每种产品的重复生产数，可以把焊接生产分为：单件小批、 中批、大批和大量生产当所设计的焊接生产大批量生产时，生产产品的数量愈多，类型 愈少生产工艺过程应拟定得很详细，以便于采用专门、复杂而高效率的设备和装备，采 用高生产率的装配焊接方法，采用各种机械化的起重运输设备快速移动生产的结构和部件； 生产的组织与调整也更先进所有这些都能导致获得较高的技术经济指标愈接近单件生产，产品数量愈少、类型愈多，因而大多采用通用的装配焊接或起重运 输设备及各种用途的其它装备；由于工人对产品熟悉程度和经验不足，从而需要技术等级 较高的工人，设备负荷也不均衡，这些都使其技术经济指标较低。
工业生产常按产品组织生产，组成车间如汽车厂，往往分为总装配车间（分厂）、车 身车间（分厂）、底盘车间（分厂）、发动机车间（分厂）、车箱车间（分厂）等等在这些 车间里往往设有焊接作业线、焊接工段或焊接工位，这些作业线、工段、工位和其他加工 工艺（如冲压、成形、清洗、喷漆等）的作业线、工段和工位混杂排列，组成产品的总的 流水线，这是大批量生产按流水线法制造产品时采用的生产组织方式而在单件小批（或 中批）生产条件下，大多以生产工艺组成车间，如大电机厂、压力容器厂、金属结构厂等 全厂的主要焊接工作都是在装焊车间里完成四） 焊接结构生产的材料加工工艺焊接结构的零件绝大多数以金属轧制材料（板料和型材）为坯料，少部分以铸件、锻 件和冲压件为毛坯后者除部分需机加工外，大多数可直接焊接，而不需要准备工但用 轧制材料制造焊接结构零件毛坯，在装配焊接之前必须经过一系列的加工，包括矫正（校 直）、划线（号料）、切割（下料）、边缘加工、成形及弯曲、焊前坡口清理等这些工序是 必不可少的，其重要性在于材料准备加加工的质量将直接影响产品质量和生产效率零件毛坯加工质量不良时，将增加装配工作的困难如毛坯件不符合图纸要求，缺乏 互换性，装配前需要修整，这将大大降低生产效率。
装配质量不好及坡口不合适（角度、 钝边、间隙等是符合要求）使焊接质量降低，还可使结构的外形尺寸、形状不符要求当采用先进的焊接工艺时，要求尤为严格，否则将产生焊接缺陷因此为获得优良的焊接产 品和稳定的焊接生产过程，应制定合理的材料加工工艺金属材料加工的工作量在焊接生产中占有相当大的比重，如在重型机械焊接结构中， 约占全部加工工时的25〜60%因此提高材料加上工艺的机械化水平，采用先进的加工方 法，改善加工质量，对提高劳动生产率有重要作用各种加工工艺方法如下：1、钢材矫正由于冷却、储存及运输等环节组织不当使轧制材料发生所不希望的变形，如局部凸起， 波浪、整体弯曲、板边折弯、局部折弯等变形的钢材会影响到后续的划线、号料、切割 等工序的精确度因此在制造结构之前需对钢材进行矫正根据工经验， 10〜100%的钢板 和扁钢和15〜20%的型材（角钢、槽钢、工字钢）需要矫正而材料加工过程中可能引起 零件毛坯产生变形（如切割加热引起的扭曲变形），对这种变形的矫正称为第二次矫正经矫 正，下料成形后送往装配焊接工序的零件就是符合图纸要求的零件矫正是利用钢材局部发生塑性变形来消除原来所不希望的变形由于矫正通常是在冷 态下进行，为避免钢材冷矫量过大而丧失其塑性，《钢结构制造规范》中对冷矫正和冷弯曲 量作了限制。
通常规定冷矫正和冷弯曲的延伸率不得大于某一数值，如冷矫正相对变形量 不大 1%为防止低温下矫正和弯曲发生脆裂，规范还规定普通碳素结构钢在低于一16°C，低合 金结构钢在低于一12C时，不得冷矫正和冷弯曲超过上述范围的矫正和弯曲，材料变形过大会影响其机械性能并使矫正和弯曲机床负 荷过大，此时可采用加热矫正和弯曲通常加热不超过900C加热矫正后的低合金钢必 须缓慢冷却，使金属发生重结晶，塑性不会降低图2钢飯及型钢矫正示意图钢材厚度从0.5〜50mm,通常利用 多辊钢板矫正机进行矫正，如图2a）所 示，辊子数目为 5〜11 个钢板在空隙 较板厚略小（可以调节）的两排辊子中 间通过在垂直板的平面内反复弯曲， 使钢板整体均匀的伸长，此伸长消除原 有的不平处，达记到矫正的目的有一 些钢板（如 4.5mm 厚板）是从工厂成卷 供应的，在投入焊接生产之前必须经钢 板矫正机进行矫正矫正小的或中等的型材和轧制型材的机床同钢板矫正机类似，如图2b）所示图中是角 钢的矫正，对于两翼分开或并合，局部弯曲部可以使用该矫正机但对于工字钢和槽。