1、焊接结构工艺性审查及典型生产工艺 5.1 焊接结构工艺性审查 5.1.1 焊接结构工艺性概念及审查的目的 5.1.2 焊接结构工艺性审查的内容 5.1.3 焊接结构工艺性审查的步骤 5.1.4 焊接结构工艺性审查的实例 5.1.1 焊接结构工艺性概念及审查的目的焊接结构的工艺性，是指设计的焊接结构在具体的生产条件下能否经济地制造出来，并采用最有效的工艺方法的可行性。为了提高设计产品结构的工艺性，工厂应对所有新设计的产品和改进设计的产品以及外来产品图样，在首次生产前进行结构工艺性审查。焊接结构的工艺性审查时要多分析比较，以便确定最佳方案。如图51（a）所示的带双孔叉的连杆结构形式，装配和焊接不方
2、便。图51（b） 所示结构是采用正面和侧面角焊缝连接的，虽然装配和焊接方便，但因为是搭接接头，疲劳强度低，也不能满足使用性能的要求。图51（c）所示结构是采用锻焊组合结构，使焊缝成为对接形式，既保证了焊缝强度，又便于装配焊接，是合理的接头形式。 焊接结构是否经济合理，还不能脱离产品的数量和生产条件。如图52所示的弯头，有三种形式，每种形式的工艺性都适应一定的生产条件。图52（a）是由两个半压制件和法兰组成，如果是大量生产又有大型压床的条件下，工艺性是好的。图52（b）是由两段钢管和法兰组成，在流速低、单件生产或缺设备的条件下，工艺性是好的。图52（c）是由许多环形件和法兰组成，在流速高又是单件
3、生产的条件下，工艺性是好的。以上例子说明，结构工艺性的好坏，是相对某一具体条件而言的，只有用辩证的观点才能更有效地评价。 图5-1 双孔叉连杆的结构形式 图5-2 弯头形式 5.1.2 焊接结构工艺性审查的内容 1. 是否有利于减少焊接应力与变形2. 是否有利于减少生产劳动量 3. 是否有利于施工方便和改善工人的劳动条件 4. 必须有利于减少应力集中 5. 是否有利于节约材料和合理使用材料 1. 是否有利于减少焊接应力与变形（1）尽量减少焊缝数量 （2）选用对称的构件截面 （3）尽量减小焊缝尺寸 （4）尽量减少焊缝数量 （5）避免焊缝相交 （6）采用合理的装配焊接顺序 （1）尽量减少焊缝数量尽
4、可能地减少结构上的焊缝数量和焊缝的填充金属量，这是设计焊接结构时一条最重要的原则。图53所示的框架转角，就有两个设计方案，图53（a) 设计是用许多小肋板，构成放射形状来加固转角。图53（b)设计是用少数肋板构成屋顶的形状来加固转角，这种方案不仅提高了框架转角处的刚度与强度，而且焊缝数量又少，减少了焊后的变形和复杂的应力状态。 图5-3 框架转角处加强肋布置的比较 （2）选用对称的构件截面 尽可能地选用对称的构件截面和焊缝位置。这种焊缝位置对称于截面重心，焊后能使弯曲变形控制在较小的范围。图54为各种截面的构件，图54（a）构件的焊缝都在xx轴一侧，焊后由于焊缝纵向收缩，最容易产生弯曲变形，图
5、54(b）构件的焊缝位置对称于xx轴和yy轴，焊后弯曲变形较小，且容易防止，图54（c）构件由两根角钢组成，焊缝位置与截面重心并不对称，若把距重心近的焊缝设计成连续的，把距重心远的焊缝设计成断续的，就能减少构件的弯曲变形。 图5-4 构件截面和焊缝位置与焊接变形的关系 （3）尽量减小焊缝尺寸 在不影响结构的强度与刚度的前提下，尽可能地减小焊缝截面尺寸或把连续角焊缝设计成断续角焊缝，减小了焊缝截面尺寸和长度，能减少塑性变形区的范围，使焊接应力与变形减少。 （4）尽量减少焊缝数量 对复杂的结构应采用分部件装配法，尽量减少总装焊缝数量并使之分布合理，这样能大大减少结构的变形。为此，在设计结构时就要合
6、理的划分部件，使部件的装配焊接易于进行和焊后经矫正能达到要求，这样就便于总装。由于总装时焊缝少，结构刚性大，焊后的变形就很小。图55所示为800t压床底座的焊接结构示意图，左侧方案比右侧方案的总装焊缝少，而且施焊方便，容易控制变形。因此，按左侧方案设计划分部件是合理的。 图5-5 800t压床底座结构方案比较 （5）避免焊缝相交尽量避免各条焊缝相交，因为在交点处会产生三轴应力，使材料塑性降低，并造成严重的应力集中。如图56所示三条角焊缝在空间相交，图56（a）在交点处会产生三轴应力，使材料塑性降低，同时可焊到性也差，并造成严重的应力集中。若把它设计成图56（b）所示的形式，能克服以上缺点。 图
7、5-6 空间相交焊缝方案比较 （6）采用合理的装配焊接顺序 对复杂的结构应采用分部件装配法，尽量减少总装焊缝数量并使之分布合理，这样能大大减少结构的变形。为此，在设计结构时就要合理地划分部件，使部件的装配焊接易于进行和焊后经矫正能达到要求，这样就便于总装。由于总装时焊缝少，结构刚性大，焊后的变形就很小。 2. 是否有利于减少生产劳动量（1）合理的确定焊缝尺寸 （2）尽量取消多余的加工 （3）尽量减少辅助工时 （4）尽量利用型钢和标准件 （5）尽量利用复合结构和继承性强的结构 （6）有利于采用先进的焊接方法 （1）合理的确定焊缝尺寸确定工作焊缝的尺寸，通常用强度原则来计算求得。但只靠强度计算有时
8、还是不够的，还必须考虑结构的特点及焊缝布局等问题。如焊脚小而长度大的角焊缝，在强度相同情况下具有比大焊脚短焊缝省料省工的优点，图57中焊脚为K长度为2L和焊脚为2K长度为L的角焊缝强度相等，但焊条消耗量前者仅为后者的一半。在板料对接时，应采用对接焊缝，避免采用斜焊缝。 图5-7 等强度的长短角焊缝 （2）尽量取消多余的加工 对单面坡口背面不进行清根焊接的对接焊缝，若通过修整焊缝表面来提高接头的疲劳强度是多余的，因为焊缝反面依然存在应力集中。对结构中的联系焊缝，若要求开坡口或焊透也是多余的加工，因为焊缝受力不大。钢板拼接后能达到与母材等强度，有些设计者偏偏在接头处焊上盖板，以提高强度，如图58中
9、工字梁的上下翼板拼接处焊上加强盖板，就是多余的，由于焊缝集中反而降低了工字梁承受动载荷的能力。 图5-8 工字梁示意图 （3）尽量减少辅助工时 焊接结构生产中辅助工时一般占有较大的比例，减少辅助工时对提高生产率有重要意义。结构中焊缝所在位置应使焊接设备调整次数最少，焊件翻转的次数最少。图59为箱形截面构件，图59（a）设计为对接焊缝，焊接过程翻转一次，就能焊完四条焊缝，图59（b）设计为角焊缝，如果采用“船形”位置焊接，需要翻转焊件三次，若用平焊位置焊接则需多次调整机头。 图5-9 箱形截面构件 （4）尽量利用型钢和标准件 型钢具有各种形状，经过相互结合可以构成刚性更大的各种焊接结构，对同一结
10、构如果用型钢来制造，则其焊接工作量会比用钢板制造要少得多。图510所示为一根变截面工字梁结构，图510（a) 是用三块钢板组成，如果用工字钢组成，可将工字钢用气割分开，见图510（c)，再组装连接起来，见图510（b)，就能大大减少焊接工作量。 图5-10 型钢组合工字梁 （5）尽量利用复合结构和继承性强的结构 复合结构具有发挥各种工艺长处的特点，它可以采用铸造、锻造和压制工艺，将复杂的接头简化，把角焊缝改成对接焊缝。图511所示为采用复合结构把T形接头转化为对接接头的应用实例，不仅降低了应力集中，而且改善了工艺性。在设计新结构时，把原有结构成熟部分保留下来，称继承性结构。继承性强的结构一般来
11、说工艺性是比较成熟的，有时还可利用原有的工艺设备，所以合理利用继承性结构对结构的生产是有利的。 图5-11 采用复合结构的应用实例a)原设计的板焊结构； b)改进后的复合结构 （6）有利于采用先进的焊接方法 埋弧焊的熔深比手工电弧焊大，有时不需要开坡口，从而节省工时；采用二氧化碳气体保护焊，不仅成本低、变形小而且不需清渣。在设计结构时应使接头易于使用上述较先进的焊接方法。图512（a) 箱形结构可用焊条手工电弧焊焊接，若作成图512（b) 形式，就可使用埋弧焊和二氧化碳气体保护自动焊。 图5-12 箱形结构 3. 是否有利于施工方便和改善工人的劳动条件（1）尽量使结构具有良好的可焊到性和可探性
12、 （2）尽量有利于焊接机械化和自动化 （1）尽量使结构具有良好的可焊到性和可探性可焊到性是指结构上每一条焊缝都能得到很方便的施焊，在审查工艺性时要注意结构的可焊到性，避免因不好施焊而造成焊接质量不好。如厚板对接时，一般应开成X形或双U形坡口，若在构件不能翻转的情况下，就会造成大量的仰焊焊缝，这不但劳动条件差，质量还很难保证，这时就必须采用V形或U形坡口来改善其工艺性。图513所示构件，图513（a）所示三个结构都没有必要的操作空间，很难施焊，如果改成图513（b）的形式，就具有良好的可焊到性。又如厚板对接时，一般应开成X形或双U形坡口，若在构件不能翻转的情况下，就会造成大量的仰焊焊缝，这不但劳
13、动条件差，质量还很难保证，这时就必须采用V形或U形坡口来改善其工艺性。 可探伤性是指结构上每一条焊缝都能得到很方便的严格的检验。对于结构上需要检验的焊接接头，必须考虑到是否检验方便。对高压容器，其焊缝往往要求100%射线探伤。图514（a）所示接头无法进行射线探伤或探伤结果无效，应改为图514（b）的接头形式。 图5-13 可焊到性比较 图5-14 射线探伤可探伤性比较 （2）尽量有利于焊接机械化和自动化 当产品批量大、数量多的时候，必须考虑制造过程的机械化和自动化。原则上应减少零件的数量，减少短焊缝，增加长焊缝，尽量使焊缝排列规则和采用同一种接头形式。如采用焊条手工电弧焊时，图515（a）中
14、的焊缝位置较合理，当采用自动焊时，则以图515（b)为好。 图5-15 焊接位置和焊接方法的关系 4. 必须有利于减少应力集中（1）尽量避免焊缝过于集中 （2）尽量使焊接接头形式合理，减小应力集中 （3）尽量避免构件截面的突变 （1）尽量避免焊缝过于集中图516（a)用八块小肋板加强轴承套，许多焊缝密集在一起，存在着严重的应力集中，不适合承受动载荷。如果采用图516（b)的形式，不仅改善了应力集中的情况，也使工艺性得到改善。图517（a）中焊缝布置，都有不同程度的应力集中，而且可焊到性差，若改成图517（b）所示结构，其应力集中和可焊到性都得到改善。 图5-16 轴承座的加固形式 图5-17
15、焊缝布置与应力集中的关系 （2）尽量使焊接接头形式合理，减小应力集中 对于重要的焊接接头应采用开坡口的焊缝，防止因未焊透而产生应力集中。是否开坡口除与板厚有关以外，还取决于生产技术条件。应设法将角接接头和T形接头，转化为应力集中系数较小的对接接头。图518（a）中的接头转化为图518（b）的形式，实质上是把焊缝从应力集中的位置转移到没有应力集中的地方，同时也改善了接头的工艺性。 应当指出，在对接接头中只有当力能够从一个零件平缓地过渡到另一个零件上去时，应力集中才是最小的，如果按图519所示结构，将搭接接头改为对接接头，并不能减少应力集中，在焊缝端部因截面突变，存在着严重的应力集中，极易产生裂纹
16、。 图5-18 接头转化的应用实例 图5-19 不合理的对接接头 （3）尽量避免构件截面的突变 在截面变化的地方必须采用圆滑过渡，不要形成尖角。例如，搭接板存在锐角时，如图520（a），应把它改变成圆角或钝角，图520（b）。又如肋板存在尖角时，如图221（a），应将它改变成图521（b)的形式。在厚板与薄板或宽板与窄板对接时，均应在接合处有一定的斜度，使之平滑过渡。 图5-20 搭接接头中搭板的形式 a)不合理； b)合理图5-21 肋板的合理形式 5. 是否有利于节约材料和合理使用材料(1) 尽量选用焊接性好的材料来制造焊接结构 (2) 使用材料一定要合理 (1) 尽量选用焊接性好的材料来
17、制造焊接结构在结构选材时首先应满足结构工作条件和使用性能的需要，其次是满足焊接特点的需要。在满足第一个需要的前提下，首先考虑的是材料的焊接性，其次考虑材料的强度。 (2) 使用材料一定要合理一般来说，零件的形状越简单，材料的利用率就越高。图522为法兰盘备料的三种方案，图522（a）是用冲床落料制作，图522（b）是用扇形片拼接，图522（c）是用气割板条热弯而成，材料的利用率按a、b、c顺序提高，但生产的工时也按此顺序增加，哪种方案好要综合比较才能确定。通常是法兰直径小，生产批量大时，可选用a方案；尺寸大、批量大时，采用b方案能节约材料，经济效果好；法兰直径大且窄，批量小，宜选用c方案。 图
18、523（b)所示为锯齿合成梁，如果用工字钢通过气割，见图523（a)，再焊接成锯齿合成梁，就能节约大量的钢材和焊接工时。 图5-22 法兰盘的备料方案比较 图5-23 锯齿合成梁 5.1.3 焊接结构工艺性审查的步骤 1. 产品结构图样审查 2. 产品结构技术要求审查 1. 产品结构图样审查产品结构图样审查主要包括新产品设计图样、继承性设计图样和按照实物测绘的图样等。由于它们工艺性完善程度不同，因此工艺性审查的侧重点也有所区别。但是，在生产前无论哪种图样都必须按以下内容进行图面审查，合格后才能交付生产准备和生产使用。对图样的基本要求：（1）绘制的焊接结构图样，应符合机械制图国家标准中的有关规定
19、；（2）图样应当齐全，除焊接结构的装配图外，还应有必要的部件图和零件图；（3）由于焊接结构一般都比较大，结构复杂，所以图样应选用适当的比例，也可在同一图中采用不同的比例绘出；（4）当产品结构较简单时，可在装配图上直接把零件的尺寸标注出来；（5）根据产品的使用性能和制作工艺需要，在图样上应有齐全合理的技术要求，若在图样上不能用图形、符号表示时，应有文字说明。 2. 产品结构技术要求审查产品结构技术要求审查主要包括使用要求和工艺要求。使用要求一般是指结构的强度、刚度、耐久性（抗疲劳、耐腐蚀、耐磨和抗蠕变等），以及在工作环境条件下焊接结构的几何尺寸、力学性能、物理性能等。而工艺要求则是指组成产品结构
20、材料的焊接性及结构的合理性、生产的经济性和方便性。产品结构技术要求审查，主要从这几方面入手：（1）分析产品的结构，了解焊接结构的工作性质及工作环境；（2）然后必须对焊接结构的技术要求以及所执行的技术标准进行熟悉、消化理解；（3）结合具体的生产条件来考虑整个生产工艺能否适应焊接结构的技术要求，这样可以做到及时发现问题，提出合理的修改方案，改进生产工艺，使产品全面达到规定的技术要求。审查完毕后，无修改意见的，审查者应在“工艺”栏内签字，对有较大修改意见的，暂不签字，审查者应填写“产品结构工艺性审查记录”与图样一并交设计部门。设计者根据工艺性审查记录上的意见和建议进行修改设计，修改后工艺未签字的图样
21、返回工艺部门复查签字。若设计者与工艺员意见不一，由双方协商解决。若协商不成，由厂技术负责人进行协调或裁决。 5.1.4 焊接结构工艺性审查的实例1. 焊接齿轮的工作特点 2. 焊接齿轮的结构特点 图5-24 辐板式圆柱焊接齿轮 1. 焊接齿轮的工作特点焊接齿轮在工作时可能受到下列几种力的作用：齿轮自身转动时产生的离心力；由传动轴传来的转动力矩或由外界作用的圆周力；由于工作部分结构形状和所处的工作条件不同而引起的轴向力和径向力；由于各种原因引起的振动和冲击力。 2. 焊接齿轮的结构特点 焊接齿轮分为工作部分和基体部分。工作部分是指直接与外界接触并实现功能的部分，如轮齿；基体部分由轮缘、轮辐和轮毂
22、三者组成，主要对工作部分起支撑和传递力的作用。制造时可选用不同的材料以满足齿轮各部位的工作要求。如轮缘、轮毂的表面受力大，可选用强度高的低合金钢生产；而辐板传递载荷，需要足够的韧性，强度要求可低些，选用Q235低碳钢制造。基体部分的毛坯全部采用焊接方法制造，其中考虑到齿轮的厚度、直径和设备能力，轮缘毛坯可以采用如图525所示的几种生产方式制备。图525（a）为分段锻造后拼焊，图525（b）为利用钢板气割下料后拼焊，图为525（c）为钢板卷圆后焊成筒体，然后逐个切割下来。单辐板式圆柱齿轮的轮辐，多采用等厚度的圆钢板制作。轮毂是基体与轴相连的部分，是简单的圆筒体结构。转动力矩通过它与轴之间的过盈配
23、合或键进行传递。轮毂毛坯用锻造或铸造制备，也可锻成两半圆片，再用电渣焊接等方法拼焊起来。 图5-25 轮缘毛坯的制备 2. 焊接齿轮的结构特点 从以上分析可以看出：（1）焊接齿轮的整体结构应做到匀称和紧凑，轮体上焊缝分布相对于转动轴线应均匀对称以保证机械的平衡。（2）根据轮体上各组成部分所处的地位和工作特点不同，对材料要求不同，因此应按实际需要选择材料，同时注意材料的焊接性。（3）由于齿轮采用辐板式焊接结构，轮缘和轮毂对焊缝刚性约束大，基体上两条环行封闭的焊缝在焊接过程中最容易产生裂纹，因此应选用抗裂性能较好的低氢型焊接材料，并在工艺上采用预热或对工件实施对称焊接等措施。（4）从焊接齿轮受力上
24、分析，基体是在动载荷下工作，其破坏形式主要是疲劳破坏。因此基体的焊接结构需要尽量避免一切引起应力集中的因素。如接头应开坡口并两面施焊、焊缝避开应力集中区、在应力集中部位采用大圆弧过渡等。（5）焊接齿轮的结构形式不应受传统结构的影响，在受力分析的基础上发挥焊接工艺的特长，通过对各构件的合理组合，有可能会获得强度高、刚性好和重量轻的新结构。 5.2 焊接结构加工工艺过程5.2.1 焊接结构加工工艺过程的概念及组成5.2.2 焊接结构加工工艺规程的制定5.2.3 制定工艺规程的主要依据和步骤5.2.4 工艺文件及制定工艺过程实例5.2.1 焊接结构加工工艺过程的概念及组成1工序2工位3工步1工序由一
25、个或一组工人，在一台设备或一个工作地点对一个或同时几个焊件所连续完成的那部分工艺过程，称为工序。工序是工艺过程的最基本组成部分，是生产计划的基本单元，工序划分的主要依据是加工工艺过程中工作地是否改变和加工是否连续完成。焊接结构生产工艺过程的主要工序有放样、划线、下料、成形加工、边缘加工、装配、焊接、矫正、检验、油漆等。在生产过程中产品由原材料或半成品所经过的毛坯制造、机械加工、装配焊接、油漆包装等加工所通过的路线叫工艺路线或工艺流程，它实际上是产品制造过程中各种加工工序的顺序和总和。 2工位工位是工序的一部分。在某一工序中，工件在加工设备上所占的每个工作位置称为工位。例如在转胎上焊接工字梁上的
26、四条焊缝，如用一台焊机，工件需转动四个角度，即有四个工位，图526（a）所示。如用两台焊机，焊缝1、4同时对称焊翻转焊缝2、3同时对称焊，工件只需装配两次，即有两个工位，如图526（b）所示。 图5-26 工字梁焊接 3工步工步是工艺过程的最小组成部分，它还保持着工艺过程的一切特性。在一个工序内工件、设备、工具和工艺规范均保持不变的条件下所完成的那部分动作称为工步。构成工步的某一因素发生变化时，一般认为是一个新的工步。例如厚板开坡口对接多层焊时，打底层用CO2气体保护焊，中间层和盖面层均用焊条电弧焊，一般情况下，盖面层选择的焊条直径较粗，电流也大一些，则这一焊接工序是由三个不同的工步组成。 5
27、.2.2 焊接结构加工工艺规程的制定1. 编制工艺规程的原则 2. 工艺规程的主要内容1. 编制工艺规程的原则（1）技术上的先进性在编制工艺规程时，要了解国内外本行业工艺技术的发展情况，对目前本厂所存在的差距要心中有数。要充分利用焊接结构生产工艺方面的最新科学技术成就，广泛地采用最新的发明创造、合理化建议和国内外先进经验。尽最大可能保持工艺规程技术上的先进性。（2）经济上的合理性在一定生产条件下，要对多种工艺方法进行对比与计算，尤其要对产品的关键件、主要件、复杂零部件的工艺方法，采用价值工程理论，通过核算和方案评比，选择经济上最合理的方法，在保证质量的前提下以求成本最低。（3）技术上的可行性编
28、制工艺规程必须从本厂的实际条件出发，充分利用现有设备，发掘工厂的潜力，结合具体生产条件消除生产中的薄弱环节。由于产品生产工艺的灵活性较大，在编制工艺规程时一定要照顾到工序间生产能力的平衡，要尽量使产品的制造和检测都在本厂进行。（4）良好的劳动条件编制的工艺规程必须保证操作者具有良好而安全的劳动条件，应尽量采用机械化、自动化和高生产率的先进技术，在配备工装时应尽量采用电动和气动装置，以减轻工人的体力劳动，确保工人的身体健康。 2. 工艺规程的主要内容（1）工艺过程卡将产品工艺路线的全部内容，按照一定格式写成的文件，它的主要内容有：备料及成形加工过程，装配焊接顺序及要求，各种加工的加工部位，工艺余
29、量及精度要求，装配定位基准、夹紧方案，定位焊及焊接的方法，各种加工所用设备和工艺装备，检查和验收标准，材料的消耗定额以及工时定额等。（2）加工工序卡除填写工艺过程卡的内容外，尚须填写操作方法、步骤及工艺参数等。（3）绘制简图为了便于阅读工艺规程，在工艺过程卡和加工工序卡中应绘制必要的简图。图形的复杂程度，应能表示出本工序加工过程的内容、本工序的工序尺寸、公差及有关技术要求等，图形中的符号应符合国家标准。 5.2.3 制定工艺规程的主要依据和步骤1. 编制工艺规程的依据2. 编制工艺规程的步骤1. 编制工艺规程的依据（1）产品图样（2）国标和部颁标准（3）产品的生产纲领和生产类型（4）工厂或车间
30、现有的生产条件（1）产品图样产品图样是制定焊接工艺规程的基础，图样包括焊接结构总装图和零部件图。从总装图中可以掌握结构的技术要求和特点、焊缝的位置、材料的牌号及壁厚、检验的方法和验收标准等。从零、部件图可以掌握零、部件的焊接方法、材料、坡口形式等资料。编制人员在掌握这些资料后就可对设计图样和技术要求进行分析，认为不妥之处应与用户或设计者及时沟通，双方共同协商解决，根据最终图样和技术要求确定制造工艺。 （2）国标和部颁标准目前，关于焊接方面的国家标准和行业标准已经很多，内容涉及到与产品研制、开发、生产、检验有关的方方面面。要求工艺人员在编制工艺规程时，查阅相关规定与标准（见1.5 焊接标准简介）
31、，使工艺规程符合这些规定与标准。 （3）产品的生产纲领和生产类型生产纲领是指某产品或零、部件在一年内的产量（包括废品）。按照生产数量的大小，焊接生产可分为三种类型：单件生产、成批生产、大量生产。生产类型的划分见表51。不同的生产类型，其特点是不一样的，因此所选择的加工路线、设备情况、人员素质、工艺文件等也是不同的。 生 型品型及同种零件的年量（件）重型中型型件生5以下10以下100以下成批生小批生510010200100500中批生1003002005005005000大批生30010005005000500050000大量生1000以上5000以上50000以上表5-1 生产类型的划分 （3
32、）产品的生产纲领和生产类型 单件生产 当产品的种类繁多，数量较小，重复制造较少时，其生产性质可认为是单件生产，编制工艺规程时应选择适应性较广的通用装配焊接设备、起重运输设备和其他工装设备，这样可以在最大程度上避免了设备的闲置。使用机械化生产是得不偿失的，所以可选择技术等级较高的工人进行手工生产。应充分挖掘工厂的潜力，尽可能降低生产成本。编制的工艺规程应简明扼要，只需粗定工艺路线并制定必要的技术文件。 大量生产 当产品的种类单一，数量很多，工件的尺寸和形状变化不大时，其性质接近于大量生产。因为要长时间重复加工，所以宜采用机械化、自动化水平较高的流水线生产，每道工序都由专门的机械和工装完成，加工同
33、步进行，生产设备负荷越大越好。对于大量生产的产品，要求制订详细的工艺规程和工序，尽可能实现工艺典型化、规范化。 成批生产 成批生产的产品具有周期性重复加工的特点，机械化程度介于单件生产和大量生产之间。应部分采用流水线作业，但加工节奏不同步。应有较详细的工艺规程。（4）工厂或车间现有的生产条件编制工艺规程的目的是指导生产，能更好地把产品制造出来。工艺规程应切实可行，不切合工厂生产实际的工艺规程，即使再先进、再合理也是不可取的。制订工艺规程是不能脱离工厂或车间现有的生产条件的，现有生产条件包括车间现有的生产设备（主要包括卷板机、剪板机、焊机、冲压设备、胎夹具、工艺装备等）、车间的辅助能力如起重能力
34、和运输能力等、材料的储备情况、人员状况和管理水平。 2. 编制工艺规程的步骤（1）技术准备（2）产品的工艺过程分析（3）拟定工艺路线（4）编写工艺规程（1）技术准备 对产品所执行的标准要消化理解，并在熟悉的基础上掌握这些标准；要研究产品各项技术要求的制定依据，以便根据这些依据在工艺上采取不同的措施；找出产品主要技术要求和关键零、部件的关键技术，以便采用合适的工艺方法，采取稳妥可靠的措施。 对经过工艺性审查的图纸，再进行一次分析。其作用是通过再消化分析，可以发现遗漏，尽量把问题和不足暴露在生产前，使生产少受损失；另一个作用是通过分析，明确产品的结构形状，各零、部件间的相对位置和连接方式等，作为选
35、择加工方法的基础。 熟悉产品验收的质量标准，它是对产品装配图和零件工作图技术要求的补充，是工艺技术、工艺方法及工艺措施等决策的依据。 要掌握工厂的生产条件，这是编制切实可行工艺规程的核心问题。要深入现场了解设备的规格与性能，工装的使用情况及制作能力，工人的技术素质等。 掌握产品生产纲领与生产类型，根据它来确定工艺类型和工艺装备等。 （2）产品的工艺过程分析在技术准备的基础上，根据图纸深入研究产品结构及备料、成形加工、装配及焊接工艺的特点，对关键零、部件或工序应进行深入的分析研究。考虑生产条件、生产类型，通过调查研究从保证产品技术条件出发，在尽可能采用先进技术的条件下，提出几个可行的工艺方案，然
36、后经过全面的分析、比较或经过试验，最后选出一个最好的工艺路线方案。 （3）拟定工艺路线 加工方法的选择 确定各零、部件在备料、成形加工、装配和焊接等各工序所采用的加工方法和相应的工艺措施。选择加工方法要考虑各工序的加工要求、材料性质、生产类型以及本厂现有的设备条件等。 加工顺序的安排 焊接结构生产是一个多工种的生产过程，根据产品结构特点，考虑到加工方便，焊接应力与变形以及质量检查等方面问题，合理安排加工顺序。在大多数情况下，将产品分解成若干个工艺部件，要分别制定它们的装配、焊接顺序和它们之间组装成产品的顺序。 确定各工序所使用的设备 应根据已确定的备料、成形加工、装配和焊接等工序的加工方法，选
37、用设备的种类和型号，对非标准设备应提出简图和技术要求。（4）编写工艺规程在拟定了工艺路线并经过审核、批准后，就可着手编写工艺规程。这一步的工作是把工艺路线中每一工序的内容，按照一定的规则填写在工艺卡片上。编写工艺规程时，语言要简明易懂，工程术语统一，符号和计量单位应符合有关标准，对于一些难以用文字说明的内容应绘制必要的简图。在编写完工艺规程后，工艺人员还应提出工艺装备设计任务书，编制工艺管理性文件，如：材料消耗定额，外购件、外协件、自制件明细表、专用工艺装备明细表等。 5.2.4 工艺文件及制定工艺过程实例 1常用工艺文件种类2制定加工工艺过程的实例1常用工艺文件种类（1）工艺过程卡片 是描述
38、零件整个加工工艺过程全貌的一种工艺文件。它是制定其他工艺文件的基础，也是进行技术准备、编制生产计划和组织生产的依据。通过工艺过程卡可以了解零件所需的加工车间、加工设备和工艺流程。表52所示为装配工艺过程卡。（2）工艺卡片 它是以工序为单位来说明零件、部件加工方法和加工过程的一种卡片。工艺卡片表示了每一工序的详细情况，所需的加工设备以及工艺装备。如表53所示为焊接工艺卡片。（3）工序卡片 它是在工艺卡片的基础上为某一道工序编制的更为详细的工艺文件。工序卡片上须有工序简图，表示本工序完成后的零件形状、尺寸公差、零件的定位和装配装夹方式等。表54所示为装配工序卡。（4）工艺守则 是焊接结构生产过程中
39、的各个工艺环节应遵守和执行的制度。主要包括守则的适用范围，与加工工艺有关的焊接材料及配方，加工所需设备及工艺装备，工艺操作前的准备以及操作顺序、方法、工艺参数、质量检验和安全技术等内容。如表55所示为工艺守则格式。 表5-2 装配工艺过程卡注：表中（）填写内容： （1）工序号； （5）各工序所使用的设备和工艺装备； （2）工序名称； （6）各工序所需使用的辅助材料；（3）各工序装配内容和主要技术要求； （7）各工序的工时定额。（4）装配车间、工段或班组；表5-3 焊接工艺过程卡注：表中（ ）填写内容： （1）序号用阿拉伯数字1、2、3填写； （8）、（9）设备和工艺装备分别填写其型号或名称，必
40、要时写其编号；（2）（5）分别填写焊接的零、部件图号名称，材料牌号和件数； （10）（16）可根据实际需要填写；（6）工序号； （17）绘制焊接简图。（7）每工序的焊接操作内容和主要技术要求表5-4 装配工艺卡注：表中（ ）填写内容： （1）工序号； （5）本工序所使用的设备名称； （9）各工步名称、操作内容和主要技术要求；（2）装配本工序的名称； （6）本工序工时定额； （10）各工步所需使用的工艺装备型号名称或其编号；（3）执行本工序的车间名称或代号； （7）绘制装配简图和装配系统图； （11）各工步所需使用的辅助材料。（4）执行本工序的工段名称或代号； （8）工步号；表5-5 工艺守则
41、注：表中填写内容：（1）工艺守则的类别，如“焊接”、“热处理”等；（2）工艺守则的编号（按JB/Z254规定）；（3）（4）该守则的总页数和顺页数；（5）工艺守则的具体内容；（6）（15）填写内容同“表头、表尾及附加栏”的格式；（16）编写该守则的参考技术资料；（17）编写该守则的部门；（18）（22）责任者签字；（23）各责任者签字后填写日期。 2制定加工工艺过程的实例筒体加工工艺过程的制定。如图527所示为一冷却器的筒体。 图5-27 圆筒形筒体 2制定加工工艺过程的实例（1）主要技术参数筒节数量：4（整个筒体由4个筒节组成）。材料：Ni-Cr不锈钢。椭圆度（Dmax-Dmin）：6mm。
42、内径偏差：mm。组对筒体：长度公差为5.9mm，两端平行度公差为2mm。检验：试板作晶间腐蚀试验；焊缝外观合格后，进行100%射线探伤。（2）筒体制造的工艺过程该筒体为圆筒形，结构比较简单。筒体总长5936mm，直径为600mm，分为4段筒节制造。由于筒节直径小于800mm，可用单张钢板制作，筒节只有一条纵焊缝。各筒节开坡口、卷制成形，纵缝焊完成后按焊接工艺组对环焊，并进行射线探伤。具体内容填入筒体加工工艺过程卡，如表65所示。 筒体加工工 程卡品型号部件号共 品名称筒体部件名称第 工序工序名称工序内容工装及助材料工定0材料符合国家准要求的材10 划号料、划、筒体由4 成，同划出400（500
43、）135 一付划20切割下料按划尺寸切割下料下料等离子切割机30刨按要求刨各筒坡口机加刨机40成型卷制成型成型卷板机50接 和板，除去坡口及两的油漆；按接工板机自表5-6 筒体加工工艺过程卡 601. 外合格，按GB3323准行100%射 合格2.板按“程”附二要求合格3.按GB1223作晶腐射探70校型校：e3mm成型80按接工自90 外合格后，按GB3323准行100%射探合格射探100接在筒1的右端，要求 与筒体5.3 典型焊接结构的生产工艺 5.3.1 桥式起重机箱型桥架的生产工艺5.3.2 典型压力容器的生产工艺 5.3.1 桥式起重机箱型桥架的生产工艺1. 桥式起重机的基本知识2.
44、 主梁及端梁的制造工艺3.桥架的装配与焊接工艺1. 桥式起重机的基本知识（1）桥式起重机桥架的组成及常见形式（2）主要部件（1）桥式起重机桥架的组成及常见形式桥式起重机的桥架结构如图528所示，它主要由主梁（或桁梁）、栏杆（或辅助桁架）、端梁、走台（或水平桁架）、轨道及操纵室等组成。桥架的外形尺寸取决于起重量、跨度、起升高度及主梁结构形式。 桥式起重机桥梁架常见的结构形式有中轨箱形梁桥架如图529（a）所示，偏轨箱形梁桥架如529（b）所示，偏轨空腹箱形梁桥架如图529（c）所示，箱形单主梁桥架如图529（d）所示。上述几种桥架形式中，以中轨箱形梁桥架最为典型，应用最为广泛，本节所涉及的内容均
45、为该结构。 图5-28 桥式起重机桥架1-主梁； 2-栏杆； 3-端梁； 4-走台； 5-轨道； 6-操纵室 图5-29 桥式起重机桥架结构形式1-箱形主梁； 2-轨道； 3-走台； 4-工字形主梁； 5-空腹梁 （2）主要部件 主梁 主梁是桥式起重机桥架中主要受力部件，箱形主梁的一般结构如图530所示，由左右两块腹板，上下两块翼板以及若干长、短筋板组成。当腹板较高时，尚需加水平筋板，以提高腹板的稳定性，减小腹板的波浪变形；长、短肋板主要是提高梁的稳定性及上翼板承受载荷的能力。 端梁 端梁是桥式起重机桥架组成部分之一，一般采用箱形结构，并在水平面内与主梁刚性连接，端梁按受载情况可分为下述两类：
46、端梁受有主梁的最大支承压力，即端梁上作用有垂直载荷。结构特点是大车车轮安装在端梁的两端部，如图531（a）所示。此类端梁应计算弯矩，弯矩的最大截面是在与主梁连接处AA、支承截面BB和安装接头螺孔削弱的截面。 端梁没有垂直载荷，结构特点是车轮或车轮的平衡体直接安装在主梁端部，如图531（b）所示。此类端梁只起联系主梁的作用，它在垂直平面几乎不受力，在水平面内仍属刚性连接并受弯矩的作用。依据桥架宽度和运输条件，在端梁上设置一个或两个安装接头，如图531（b）中为两个接头，即将端梁分成两段或三段，安装接头目前都采用高强螺栓连接板。 小车轨道 起重机轨道有四种：方钢、铁路钢轨、重型钢轨和特殊钢轨。中小
47、型起重机采用方钢和轻型铁路钢轨；重型起重机采用重轨和特殊钢轨。中轨箱形梁桥架的小车轨道安放在主梁上翼板的中部。轨道多采用压板固定在桥架上，如图532所示。 图5-30 箱形主梁 图5-31 端梁的两种结构形式1-连接板； 2-端梁； 3-主梁 图5-32 轨道压板形式（a=10mm，无斜度）a）焊接压板； b）螺栓压板 2. 主梁及端梁的制造工艺（1）主梁制造工艺要点（2）端梁的制造工艺要点 （1）主梁制造工艺要点 拼板对接焊工艺 腹板的上挠度 装焊形梁 下翼板的装配 主梁纵缝的焊接 流水线生产主梁实例 拼板对接焊工艺主梁长度一般为1040m，腹板与上下翼板要用多块钢板拼接而成。肋板是一个长方
48、形，长肋板中间一般开有减轻孔。短肋板用整料制成，长肋板也可用整料制成。所有拼缝均要求焊透，并要求通过超声波或射线检验，其质量应满足起重机技术条件中的规定。当采用双面拼接焊时，一面拼焊好后，必须把焊件翻转进行清根等工序。如拼板较长，翻转操作不当，会引起翘曲变形。若采用单面焊双面成形具有焊缝一次成形时，不需翻转清根、对装配间隙和焊接参数要求不十分严格，钢板厚度在512mm之间时，单面焊双面成形应用十分广泛。考虑到焊接时的收缩，拼板时应留有一定的余量。为避免应力集中，保证梁的承载能力，翼板与腹板的拼接接头不应布置在同一截面上，错开距离不得小于200mm；同时，翼板及腹板的拼板接头不应安排在梁的中心附
49、近，一般应离中心2m以上。为防止拼接板时角变形过大，可采用反变形法。双面焊时，第二面的焊接方向要与第一面的焊接方向相反，以控制变形。 腹板的上挠度可根据生产条件和所用的工艺程序等因素来确定，一般跨中上挠度的预制值fm可取（1/3501/450）L。目前，上挠曲线主要有二次抛物线、正弦曲线以及四次函数曲线等，如图533所示。 图5-33 预制腹板上挠曲线 装焊形梁 形梁由上翼板、腹板和筋板组成。该梁的组装定位焊分为机械夹具组装和平台组装两种，目前应用较广的是采用平台组装工艺，又以上翼板为基准的平台组装居多。装配时，先在上翼板上的划线定位的方式装配肋板，用90角尺检验垂直度后进行点固，为减小梁的下
50、挠变形，装好肋板后应进行筋板与上翼板焊缝的焊接。如翼板未预制旁弯，焊接方向应由内侧向外侧，如图534（a），以满足一定旁弯的要求；如翼板预制有旁弯，则方向应如图534（b）所示，以控制变形。 腹板装好后，即应进行筋板与腹板的焊接。焊前应检查变形情况以确定焊接次序。如旁弯过大，应先焊外腹板焊缝；如旁弯不足，应先焊内腹板焊缝。为使型梁的弯曲变形均匀，应沿梁的长度由偶数焊工对称施焊。 图5-34 肋板焊接方向 下翼板的装配 下翼板装配时，先在下翼板上划出腹板的位置线，将型梁吊装在下翼板上，两端用双头螺杆将其压紧固定，如图535；然后用水平仪和线锤检验梁中部和两端的水平和垂直度及拱度，如有倾斜或扭曲时
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