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畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 題目：客車CW-200K轉(zhuǎn)向架構(gòu)架制造工藝設(shè)計 專業(yè)： 班級： 學(xué)生姓名： 學(xué)號： 指導(dǎo)教師姓名： 職稱： 年 月 摘 要 為適應(yīng)我國現(xiàn)代化建設(shè)的需要，相信焊接技術(shù)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。隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，對焊接技術(shù)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(shù)提出了高要求，另一方面由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展又為焊接技術(shù)的進(jìn)步開拓了新的途徑。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(hù)差到現(xiàn)在的焊工保護(hù)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(shù)同樣在發(fā)展，在不久的將來更高端的焊接技術(shù)將被發(fā)現(xiàn)，該焊接技術(shù)價廉、勞動強度小，焊出來的東西更好更完美。 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、選擇正確的裝配方法、對焊接缺陷的預(yù)測、危害分析以及找出相關(guān)的補救措施。 關(guān)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 轉(zhuǎn)向架的制作工藝 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 轉(zhuǎn)向架的裝配工藝 8 2.1坡口形式與焊接技術(shù) 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 10 2.3焊接方法與設(shè)備 11 2.3.1手工電弧焊 11 2.3.2 CO2氣體保護(hù)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(shè)計 17 3.1 焊接夾具的作用 17 3.2 夾具設(shè)計的要求 17 3.3 選擇與設(shè)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(shè)備 20 4.5 超聲波探傷的實施步驟 20 結(jié)束語 22 致謝 23 參考文獻(xiàn) 24 第1章 緒論 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(zhì)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(zhǔn)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，可以大大減少焊接變形，使焊后零件的結(jié)構(gòu)尺寸容易達(dá)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(zhǔn)確的裝配位置，加快了裝配作業(yè)的進(jìn)程。另外在焊裝夾具上有擴力機構(gòu)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(yù)先給于反變形，能控制和消除焊接變形，提高焊接質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(shù)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(zhuǎn)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(shè)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(shè)計應(yīng)保證標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化，以提高夾具的可維護(hù)性 4. 夾具設(shè)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(yīng)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(yīng)一次到位，不能碰傷及損壞零部件 7.夾具結(jié)構(gòu)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）在汽車轉(zhuǎn)向架焊接過程中定位夾緊，保證轉(zhuǎn)向架零件之間正確的裝配關(guān)系，同時保證轉(zhuǎn)向架焊接質(zhì)量及焊接過程順利 采用焊裝夾具可以精確地對零件進(jìn)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(jié)構(gòu)尺寸容易達(dá)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(zhǔn)確的裝配位置，加快了裝配作業(yè)的進(jìn)程。另外在焊裝夾具上備有擴力機構(gòu)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(yù)先給予反變形，能控制和消除焊接變形，提高焊接質(zhì)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(zhì)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(shù)要求，也減少了工人的勞動強度。 3.2.2焊裝夾具設(shè)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，尤其是保證轉(zhuǎn)向架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(yīng)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，其操作力不能過大，操作頻率不能過高，操作高度應(yīng)設(shè)計在工人最易用力的部位。當(dāng)夾具處于夾緊狀態(tài)時，應(yīng)能自鎖。 （3）焊裝夾具的設(shè)置應(yīng)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(gòu)應(yīng)與焊點保持適當(dāng)距離，或布置在焊件的下方或側(cè)面。夾緊機構(gòu)的執(zhí)行元件應(yīng)能夠或轉(zhuǎn)位。 （4）夾緊可靠，剛性適當(dāng)。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(zhì)量。夾緊力適當(dāng)，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(yīng)力。 （5）為了保證使用安全，應(yīng)設(shè)置必要的安全互鎖保護(hù)裝置。 （6）用于大型零件焊接的夾具，要有足夠的強度和剛度，特別是夾具的剛度，對結(jié)構(gòu)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(gòu)的結(jié)構(gòu)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)化的夾緊機構(gòu)及標(biāo)準(zhǔn)零部件來設(shè)計制造焊裝夾具。 上述這些原則是設(shè)計轉(zhuǎn)向架焊裝夾具時所必須考慮的，但具體到焊裝夾具的結(jié)構(gòu)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(dāng)復(fù)雜。一般來說，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)批量的大小和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的特點并結(jié)合本廠的生產(chǎn)條件來選擇焊裝夾具的類型，設(shè)計夾具。 3.3 選擇與設(shè)計焊接夾具類型的依據(jù) 1.夾具的可靠性 2.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(hù)的可行性 5.盡量選用已通用化、標(biāo)準(zhǔn)化的夾具 37 第1章 轉(zhuǎn)向架的制作工藝 1.1 母材的選擇 根據(jù)轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)強度要求及經(jīng)濟因素選擇母材16MN。 查圖紙，①②③④ 焊接零件使用的都是16MN材料。 16MN鋼的化學(xué)成分如表1-1 化學(xué)成分（%） C Na Si S P 16MN 0.14~0.22 0.30~0.65 ≤0.30 ≤0.050 ≤0.045 16MN鋼的力學(xué)性能如表1-2 力學(xué)性能 δb/MPa δs/MPa δs（%） 16MN 375~460 ≥235 26 16MN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(yán)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(yù)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(shè)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(jié)構(gòu)制造中較為細(xì)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(yīng)看圖樣，明確零件的尺寸、形狀和技術(shù)要求。 対劃線的基本要求是線條清晰勻稱，定型、定位尺寸準(zhǔn)確。由于劃線的線條有一定寬度，一般要求精度達(dá)到0.25-0.5mm。應(yīng)當(dāng)注意，工件的加工精度不能完全由劃線確定，而應(yīng)該在加工過程中通過測量來保證把后板展開再按圖紙設(shè)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(jìn)行劃線。 1.2.2 號料 在成批生產(chǎn)和重復(fù)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(jìn)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(dāng)圖形比較復(fù)雜、曲線較多時，通常利用樣板號料以提高質(zhì)量和效率。而形狀比較規(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(shè)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(shè)備簡單，操作方便，生產(chǎn)效率高，切割質(zhì)量較好，成本低，可以切割厚度大形狀復(fù)雜的零件。采用氣割將母材按樣板切割成40x30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(jìn)行預(yù)熱，嘴頭要垂直于鋼板，至鋼板暗紅達(dá)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，將割嘴傾斜相反方向的熔化金屬吹出。當(dāng)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(zhì)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(yīng)的孔，并攻出相應(yīng)的螺紋。 第2章 轉(zhuǎn)向架的裝配工藝 裝配是將焊前加工好的零、部件，采用適當(dāng)?shù)墓に嚪椒?，按生產(chǎn)圖樣和技術(shù)要求連接成部件或整個產(chǎn)品的工藝過程。 由轉(zhuǎn)向架零件圖可以看出轉(zhuǎn)向架是由5件零件組成，下板、左右基柱、上板組成。焊接前要先進(jìn)行組裝，進(jìn)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,是制訂裝配計劃和技術(shù)準(zhǔn)備,指導(dǎo)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(zhì)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(zhì)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 轉(zhuǎn)向架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(shù) 2.1.1 坡口形式 坡口指的是為了保證焊接質(zhì)量,在焊接前對工件需要焊接處進(jìn)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(xué)成分，因此，對焊接質(zhì)量有很大的影響。在保證焊接質(zhì)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，但大多要求保留一定的鈍邊。 根據(jù)設(shè)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(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的形式、工件厚度、技術(shù)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(hù)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(yīng)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(hù)焊應(yīng)嚴(yán)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(zhì)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 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(shè)備 輔助材料 0 檢驗 材料應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求的質(zhì)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(jìn)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(hù)氣體 60 預(yù)熱 一般情況下不預(yù)熱，若在寒冷條件下，預(yù)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(hù)氣體 80 檢驗 檢測焊縫的密封性焊縫外觀合格，按國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)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(shè)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(hù)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)呢各種高效率、高質(zhì)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(jié)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(hù)電弧焊、旋轉(zhuǎn)電弧加熱焊等。這些高效率、高質(zhì)量的焊接方法在低碳鋼結(jié)構(gòu)中獲的了日益廣泛的應(yīng)用，下面主要從經(jīng)濟效益、效率、設(shè)備復(fù)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(yīng)性強對于不同的焊接位置、接頭形式，只要焊條所能達(dá)到的任何位置，均能進(jìn)行方便的焊接。 （2）應(yīng)用范圍廣 焊條電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(dá)到被焊金屬的性能。 （3）易于分散焊接應(yīng)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(yīng)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(yīng)力的分布。 （4）設(shè)備簡單成本低 焊條電弧焊所用的設(shè)備結(jié)構(gòu)都比較簡單，維護(hù)保養(yǎng)也方便，設(shè)備輕便而且易于移動，且焊接中不需要輔助氣體保護(hù)，并具有較強的抗風(fēng)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(xué)性能和化學(xué)成分，焊接構(gòu)件使用性能和工作條件，焊接結(jié)構(gòu)特點及受力條件以及施工條件和經(jīng)濟效益。 低碳鋼16MN是一種普通結(jié)構(gòu)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(biāo) 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(jié)構(gòu)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(guān)系如表2-4? ? ? 焊件厚度/mm 2 3 4-5 6-12 >13 焊條直徑/mm 2 3.2 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(yīng)選用較細(xì)的焊條，一般不超過4.0mm。第一層焊道應(yīng)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 50-80 100-130 160-210 200-270 260-300 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(yīng)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(hù)焊 CO2氣體保護(hù)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，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(jìn)，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(yīng)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(yīng)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8mm 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(dāng)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 0.5-0.8 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 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(dá)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(jié)構(gòu)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(xì)絲CO2焊時，氣體流量約為8-15L/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(xì)，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(yīng)增大2-3mm，根部間隙可相應(yīng)減少1-2mm。 （9）噴嘴到焊件的距離 噴嘴與焊件間的距離應(yīng)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(hù)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(hù)氣體的一種熔化極氣體保護(hù)焊方法。 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(hù)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(xué)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(shè)備 MAG焊的設(shè)備與CO2氣體保護(hù)焊的設(shè)備類似，它只是在CO2氣體保護(hù)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(shè)備由氬氣瓶、二氧化碳?xì)馄俊⒏稍锲?、送絲小車、焊接電源、混合氣體配比器、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(hù)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(yīng)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200A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(dāng)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(dāng)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(hù)作用；流量太大，由于紊流的產(chǎn)生，保護(hù)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(hù)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(yīng)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(fù)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(dāng)在施焊時產(chǎn)生的。冷裂紋是焊接應(yīng)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(yīng)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(dǎo)致破壞事故的發(fā)生，造成嚴(yán)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(yīng)力集中，使接頭力學(xué)性能下降。 為保證焊接結(jié)構(gòu)的性能與質(zhì)量，防止裂紋發(fā)生，改善焊接接頭的韌性、消除焊接應(yīng)力，可進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚怼崽幚砉に嚳商幱诤附庸ば蛑盎蛑?，主要包括預(yù)熱、后熱及焊后熱處理。 通過適當(dāng)?shù)臒崽幚?，可以充分發(fā)揮鋼材的潛力，顯著提高鋼的力學(xué)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(zhǔn)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(shè)計 3.4 焊接夾具的使用 轉(zhuǎn)向架的焊接夾具有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(yīng)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(dāng)多人同時操作時，應(yīng)注意操作安全 4.焊件在夾具上要夾緊，牢靠，不能有松動。 3.2.2 焊接方法的選擇 轉(zhuǎn)向架都是由型鋼、板材和沖壓件組焊而成的焊接結(jié)構(gòu)，合理的選擇焊接方法對保證轉(zhuǎn)向架鋼結(jié)構(gòu)的制造質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率及降低成本，都有重要的意義。 現(xiàn)在車輛焊接中主要采用的焊接方法有：手弧焊，電弧焊和數(shù)控龍門焊接機床焊接。 手弧焊是車體鋼結(jié)構(gòu)制造中使用最早的一種焊接方法，主要優(yōu)點是焊接靈活，但生產(chǎn)效率不高，已逐漸被其他焊接方法所取代。但在焊接小部件，如中側(cè)門折頁座、下側(cè)門折頁座、吊環(huán)等還是采用手弧焊。 電弧焊已越來越廣泛的使用，它是利用氣體作為保護(hù)氣體的電弧焊。這種焊接方法具有生產(chǎn)效率高（比焊條電弧焊高13倍），成本低（是埋弧焊和焊條電弧焊的40%50%），焊接質(zhì)量好的特點。在焊接轉(zhuǎn)向架比較長的焊縫時， 采用自動焊接小車，不僅提高焊接效率，而且提高的焊接的質(zhì)量，焊縫均勻。 數(shù)控機床焊接主要是針對兩條相互對稱的焊縫采用的焊接方法，它的機器手兩個焊接噴嘴，可以同時焊兩條焊縫，而且都很均勻，能很好的滿足對稱性。在兩個焊槍中間還有一個壓緊器，可以相當(dāng)于一個夾緊器來用。在轉(zhuǎn)向架焊接中主要用于側(cè)柱焊接和斜撐焊接。 數(shù)控龍門焊專機的特點 （1）數(shù)控龍門焊專機主要由雙驅(qū)動龍門架、滑動小車、機頭、焊接電源、數(shù)字控制系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)等組成。該設(shè)備縱向行走(數(shù)控平車移動)和橫向行走(滑動小車移動)采用2軸聯(lián)動數(shù)控交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)，故能對轉(zhuǎn)向架帽形鋼橫縫、側(cè)板縱縫、斜撐縫進(jìn)行焊接。 （2）焊縫跟蹤。機頭運動軌跡(對準(zhǔn)焊縫川要由2軸數(shù)控聯(lián)動控制實現(xiàn)(即xoy平面插補)，機頭可上下升降。同時配置焊縫自動跟蹤系統(tǒng)，以補償加工誤差造成的焊逍偏差。并根據(jù)用戶不同需要配置自動跟蹤系統(tǒng)。 （3）數(shù)控系統(tǒng)。人機界面為工控觸摸屏，采用32位R1SC處理器，高可靠的觸摸面板，超強的清晰度和寬的視角，是一個功能強大、操作簡便的屏幕編輯器。主控采用YLC系列，具有小烈化、高速度、高性能，自帶兩軸數(shù)控控制功能，能夠高精度控制x軸、y軸的定位位置和運行方式。伺服驅(qū)動系統(tǒng)，具有高穩(wěn)定性和輸出精度高等特點。數(shù)控系統(tǒng)除控制焊槍運動軌跡外，還可以預(yù)置位置和速度、對水冷裝置的起停、焊接電源的引弧—焊接—收弧等進(jìn)行自動控制，具有多種檢測控制功能。 （4）操作系統(tǒng)。人機界面隨時監(jiān)控x軸y軸的運行方向和數(shù)據(jù)，且可以根據(jù)加工需要改變x軸y軸的定位變量和速度，達(dá)到焊接工藝要求的軌跡、長度、方式、速度。系統(tǒng)具有自動、于動、中步功能，單動每操作一次對編入PLC的焊接工序進(jìn)行中步執(zhí)行;而自動操作是在機頭定位工作完成后，起動命令系統(tǒng)，系統(tǒng)就全部按照設(shè)定的運行軌跡和焊接工藝參數(shù)完成全部操作。 3.3 轉(zhuǎn)向架焊接工位劃分 現(xiàn)在很多工廠為了提高生產(chǎn)效率普遍采用流水生產(chǎn)線，這樣可以提高生產(chǎn)效率，對工人的技術(shù)要求也比較單一，工人的熟練度就會提高，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。為了使每步工序的生產(chǎn)節(jié)奏差別不大，現(xiàn)在對將轉(zhuǎn)向架焊接劃分為組裝工位、側(cè)柱焊工位、斜撐焊工位、轉(zhuǎn)向架反面焊工位。工件組裝工序完工后，由各胎架上的輸送系統(tǒng)傳送工件，并在側(cè)柱焊工位、斜撐焊工位上依次完成側(cè)柱、斜撐、側(cè)板與轉(zhuǎn)向架板縫的焊接。附件焊胎上的工件人工完成附件組焊后，通過轉(zhuǎn)向架翻轉(zhuǎn)機翻轉(zhuǎn)后實現(xiàn)轉(zhuǎn)向架反面焊接，最后由天車將工件吊離生產(chǎn)線。 1. 轉(zhuǎn)向架組裝工位 轉(zhuǎn)向架組裝工位（第一工位）主要由轉(zhuǎn)向架組對胎、側(cè)柱連鐵料架、側(cè)板料架等組成，所完成的工作時將側(cè)板、上轉(zhuǎn)向架和連鐵組對焊接（見圖3—2）。組對胎架主要由定位夾緊單元、上下連接單元、可移連鐵定位槽、輸送系統(tǒng)等組成。 (1)將側(cè)柱連鐵吊上組裝胎上,并調(diào)整使其靠緊縱向定位塊,然后將側(cè)柱連鐵夾緊。 (2)將側(cè)板吊上組裝胎,并使其靠齊側(cè)柱連外側(cè)翼邊及縱向定位塊,與側(cè)柱連鐵點固。 (3)將側(cè)板吊至轉(zhuǎn)向架組裝胎對應(yīng)位置,使用專用氣缸將定位機構(gòu)伸出,將側(cè)板縱向定位,組裝完后定位機構(gòu)縮回到腔體內(nèi)。 (4)側(cè)板采用自動焊接小車進(jìn)行焊接。 圖3—2 轉(zhuǎn)向架組焊第一工位工件 1—側(cè)板；2—上轉(zhuǎn)向架；3—連鐵 2. 點焊側(cè)柱工位 側(cè)柱焊工位（第二工位）主要由側(cè)柱焊胎架、側(cè)柱料架，下轉(zhuǎn)向架料架組成，所要完成的工作是將下側(cè)門折頁座、下轉(zhuǎn)向架、吊環(huán)和側(cè)柱與第一工位的工件焊接成形（見圖3—3）。完成側(cè)柱與轉(zhuǎn)向架板的焊接采用點焊固定，到第三工位在用數(shù)控機床焊接。 圖3—3 轉(zhuǎn)向架組焊第二工位工件 1—下轉(zhuǎn)向架板；2—吊環(huán)；3—下側(cè)門折頁座；4—側(cè)柱 （1）第一工位焊接后的工件傳輸過來后，停在規(guī)定的位置，按擋鐵的位置放上下側(cè)板，經(jīng)圓柱定位銷把側(cè)柱放上平臺。 （2）用側(cè)板夾具夾注側(cè)柱的上邊，用側(cè)柱夾具夾住側(cè)柱的下邊緣。點焊下轉(zhuǎn)向架板和側(cè)柱。 （3）根據(jù)樣板定位焊接小部件，吊環(huán)，下側(cè)門折頁座。 3. 斜撐組焊工位 斜撐焊工位（第三工位）主要由斜撐焊胎架、數(shù)控專用焊接設(shè)備（可配備機器人焊接系統(tǒng)或半自動焊系統(tǒng)）、斜撐料架組成，所進(jìn)行的工作是用數(shù)控機床焊接斜撐和側(cè)柱（圖3—4）。 （1）第二工位傳輸來的工件，停在規(guī)定的位置，用側(cè)板夾具夾住側(cè)板。 （2）用數(shù)控龍門機床焊接，兩把焊槍同時焊接側(cè)柱的兩條焊縫，并且側(cè)柱上方有壓力器，保證焊縫的緊密性。 （3）焊接斜撐與（2）的焊接類似，都是兩條焊縫同時焊接 圖3—4 轉(zhuǎn)向架組焊第三工位工件 5. 該自動焊接生產(chǎn)線的特點 (1)生產(chǎn)線采用組合式、模塊化設(shè)計。具有一定范圍的柔性功能，通過各模塊間的組和、調(diào)節(jié)和少量構(gòu)件(如壓頭)的更換，能適應(yīng)轉(zhuǎn)向架、無門轉(zhuǎn)向架、有小門無中門轉(zhuǎn)向架、無斜撐轉(zhuǎn)向架、無側(cè)柱連鐵的轉(zhuǎn)向架等不同車型的轉(zhuǎn)向架生產(chǎn)需要。 (2) 工件在各個工位均采用拘束焊接方式。即在側(cè)柱上下端、側(cè)板端部、連鐵端部均設(shè)氣動夾緊機構(gòu)，從而大大減小了焊接變形。采用氣動夾緊，造價較低，清潔無污染。 (3)工件輸送平穩(wěn)。各胎位均設(shè)有獨立的雙輸送鏈輸送系統(tǒng)，實現(xiàn)工件的自動傳輸。各胎位輸送可實現(xiàn)全線聯(lián)動，同時也可以分胎位單獨操作控制。由輸送鏈導(dǎo)軌承載工件質(zhì)量，故輸送過程平穩(wěn)可靠。 (6)安全可靠性高。工件輸送及翻轉(zhuǎn)時設(shè)置聲光報警。翻轉(zhuǎn)變位機設(shè)氣動安全圓錐插銷，所有夾緊氣缸均帶磁控開關(guān)，升降平臺設(shè)位置開關(guān)，實現(xiàn)安全聯(lián)鎖保護(hù)。整條生產(chǎn)線設(shè)置了短路、斷電、漏電、停電或意外停機等保護(hù)裝置 (7)數(shù)控自動焊專機技術(shù)先進(jìn)。生產(chǎn)線所配置的帽形鋼數(shù)控龍門式自動焊機、斜撐數(shù)控龍門式自動焊機，采用進(jìn)口數(shù)控系統(tǒng)，具有示教功能、原軌跡倒退功能、中斷記忘功能，2把焊槍可同時焊接，配置自動跟蹤機頭和快速坐標(biāo)定位機構(gòu)，故生產(chǎn)線焊接質(zhì)量可靠、焊接效率高。 第4章 轉(zhuǎn)向架組焊夾具設(shè)計 轉(zhuǎn)向架的組裝焊接是一個多工位的加工過程，如上章所介紹的，可以將其劃分為四個工位，分別是組裝工位，側(cè)柱焊接工位，斜撐焊接工位和反面焊接工位，轉(zhuǎn)向架夾具的設(shè)計是按照這四個工位不同的生產(chǎn)要求進(jìn)行的夾具設(shè)計。 4.1 第一工位夾具設(shè)計 第一工位所完成的工作就是將側(cè)板，連鐵組對、點固。結(jié)構(gòu)如圖3—3所示，轉(zhuǎn)向架夾具的平面布置要根據(jù)焊接時可能產(chǎn)生變形的情況來選擇夾具的裝夾位置。主要是兩塊轉(zhuǎn)向架接觸的地方，容易在焊接時膨脹，時轉(zhuǎn)向架發(fā)生彎曲。主要要保證的尺寸是孔的距離，它的尺寸不能保證就可能導(dǎo)致中側(cè)門配合不緊密。焊側(cè)板和上轉(zhuǎn)向架時用焊接小車，減少工作量，同時提高焊縫質(zhì)量。具體情況如4-1圖所示， 4.1.1 定位方案確定 根據(jù)第一工位的加工順序，是先放上連鐵、轉(zhuǎn)向架，最后放側(cè)板。在轉(zhuǎn)向架焊接中要保證兩側(cè)門柱之間的距離和轉(zhuǎn)向架與側(cè)板的相對位置。因為側(cè)門和轉(zhuǎn)向架是分別加工后組裝的，側(cè)門的寬度已確定，只有保證兩側(cè)門柱的距離才能保證他們的完整配合。轉(zhuǎn)向架與側(cè)板的相對位置主要是保證轉(zhuǎn)向架在車體組裝時側(cè)板兩端多出的部分的尺寸。 1. 連鐵定位 連鐵的定位主要是靠加工臺上的定位槽和定位銷來定位的，定位槽與連鐵的外表面接觸，可以限制連鐵沿x、y、z軸的轉(zhuǎn)動和朝x軸的反向位移、z軸的反向位移，定位釘靠在連鐵的垂直面上，可以限制連鐵朝x軸的正向位移，在y方向上沒有力作用，不會發(fā)生位移，不需要定 2. 轉(zhuǎn)向架的定位 轉(zhuǎn)向架的六個面都是平面，所以主要采用平面定位。底面放在工件平臺上，限制，轉(zhuǎn)向架沿z軸的位移和轉(zhuǎn)動；左邊緣與擋鐵相接觸，限制轉(zhuǎn)向架在x軸的位移；下邊緣與定位釘接觸，限制了轉(zhuǎn)向架沿y軸的位移。擋鐵由于不是受力件，強度可以不用太高，考慮到經(jīng)濟性，材料選用Q235（后面的擋鐵全部選擇Q235，不用再敘述）。擋鐵焊接在平臺上，定位銷安裝在轉(zhuǎn)向架的夾具體上（如圖4—3），按照定位要求已基本限制了工件加工時可能發(fā)生位移的方向。 3.側(cè)板的定位 側(cè)板是采用冷彎矩形鋼管。側(cè)板是用天車吊是工作臺，人工調(diào)整位置的，位置偏移會很大，所以采用三個平面的定位。左邊緣與擋鐵相接觸，限制側(cè)板沿x軸的位移；側(cè)板的下表面與工作臺相靠，限制了側(cè)板沿z軸的位移和沿3個軸的旋轉(zhuǎn)自由度。 定位誤差的分析計算：上述的三種工件都是以平面定位為主，這樣定位誤差的大小取決于工件上定位基準(zhǔn)平面的質(zhì)量以及定位表面對于規(guī)定的位置尺寸公差。當(dāng)工件用平面作為定位基準(zhǔn)時，通?；鶞?zhǔn)和定位表面接觸較好，誤差很小，可以忽略不計，即認(rèn)為=0。 4.1.2 夾緊器設(shè)計 第一工位在前面定位工序的基礎(chǔ)上進(jìn)行焊接，相對位置如圖4—5所示。由于焊縫的位置關(guān)系，焊縫2比較容易焊，采用連續(xù)焊。焊縫4在背面采用點固，等到反面焊接時再采用連續(xù)焊。 1.側(cè)板夾緊器設(shè)計 （1）側(cè)板夾具所需夾緊力計算 側(cè)板在焊接可能發(fā)生以下形式的變形(圖4—6)，梁的中間向上拱起，夾具的作用力應(yīng)該是垂直向下作用。夾緊力在這個是后是一個范圍，它應(yīng)該是大于焊接變形而小于工件的塑性變形力。 （2）側(cè)板夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)焊縫和工件的相對位置，工件可能產(chǎn)生的變形是側(cè)板向上彎曲。為了防止側(cè)板向上彎曲，所以側(cè)板夾具的夾緊力是作用在側(cè)板的中央垂直向下的夾緊力，它是氣缸的推力向上傳給夾板，夾板再傳給夾緊器的，夾板與氣缸推桿、夾緊器的連接都適用銷釘連接。由于在第二工位和第三工位側(cè)板夾具還要夾緊側(cè)柱，所以得它的夾緊器可以往前面調(diào)，也可以根據(jù)工件表面高度而調(diào)整高度，而且夾緊器與側(cè)柱外表面接觸的地方設(shè)計成圓弧面。 2.夾緊器的設(shè)計 （1）夾具夾緊力計算 轉(zhuǎn)向架與連鐵焊接的時候最可能發(fā)生的變形就是轉(zhuǎn)向架翹曲(圖4—8)。夾緊力是用來防止變形，但它不能使工件發(fā)生變形，所以夾緊力只能等于變形力，不能比變形大很多，以免破壞工件。首先計算焊接時的變形應(yīng)力： （2）轉(zhuǎn)向架夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計 在連鐵和轉(zhuǎn)向架焊接的地方，它的焊接接頭類似于丁字接頭，而且轉(zhuǎn)向架屬于薄板件，很容易發(fā)生翹曲變形，而且是兩邊同時翹起，因此夾具應(yīng)該在焊縫的兩邊都有夾緊力，以防止變形。所以轉(zhuǎn)向架夾具的夾緊器有兩個夾緊面，其他基本結(jié)構(gòu)和傳力原理都與側(cè)板夾具一樣 4.2 第二工位組焊夾具設(shè)計 4.2.1 第二工位總體布局方案 第二工位的主要工作是焊接吊環(huán)、下側(cè)門折頁座、下轉(zhuǎn)向架和側(cè)柱。焊接時最容易發(fā)生位移的是側(cè)柱，所以主要夾緊的是側(cè)柱，它采用兩頭夾緊，上邊是側(cè)板夾具來夾緊(側(cè)板的螺旋夾緊器往前面調(diào)節(jié)，垂直作用在側(cè)柱上方），下邊主要靠側(cè)柱夾具來夾緊，側(cè)柱夾具的作用可以分解成向下的夾緊力和向側(cè)板的推緊力。需要保證的尺寸是每個側(cè)門的兩個折頁座間的距離，下側(cè)門能不能密封就要看它的尺寸。夾具的平面布置 4.2.2 定位方案設(shè)計 第二工位所焊接的零部件分別是吊環(huán)，下側(cè)門折頁座，下轉(zhuǎn)向架和側(cè)柱。下側(cè)門折頁座和下轉(zhuǎn)向架關(guān)系到下側(cè)門的配合問題，特別是在運輸細(xì)小貨物時，側(cè)門的密封性顯得尤為重要。側(cè)柱布置的位置關(guān)系到整個轉(zhuǎn)向架的受力性能，將影響整車的運載性能。 1.下轉(zhuǎn)向架的定位 下轉(zhuǎn)向架平放在平臺，限制了它沿z軸的位移自由度和沿x、y軸的旋轉(zhuǎn)；下轉(zhuǎn)向架的上邊緣依靠上轉(zhuǎn)向架的下邊緣來定位，限制了下轉(zhuǎn)向架沿y軸的位移；轉(zhuǎn)向架圓弧處用擋鐵控制兩轉(zhuǎn)向架板的距離，限制了下轉(zhuǎn)向架沿x軸的位移。擋鐵焊接于工作臺上，擋鐵的高度要適中，太高會影響工件的傳輸。定位示意圖4—11。 圖4—11 轉(zhuǎn)向架定位示意圖 3.定位 由于斷面形狀特殊，以它的外表面來實現(xiàn)定位基本上是不可能的，只有在外表面用V型塊來定位，側(cè)柱通過定位上工作臺，V型塊可以限制側(cè)柱在x方向的位移 3.5 主要零件設(shè)計的說明 1、夾具體 綜合考慮結(jié)構(gòu)的合理性、工藝性、經(jīng)濟型、標(biāo)準(zhǔn)化以及各種夾具體的優(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(yīng)先夾緊各部分元件，防止焊接時產(chǎn)生焊接變形。并且要求轉(zhuǎn)向架螺孔應(yīng)與夾具體配作，螺旋夾緊器在夾緊狀態(tài)時應(yīng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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上時螺桿可能出現(xiàn)的彎曲；各螺桿中心線應(yīng)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(yīng)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?？紤]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(yīng)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 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(biāo)準(zhǔn)件，螺栓連接時通過開口墊圈使應(yīng)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(zhuǎn)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(dāng)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。 2、夾具的結(jié)構(gòu)特點： （1）操作方便，工件易于裝卸； （2）該夾具結(jié)構(gòu)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(hù) （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(jié)構(gòu)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(jìn)行的職能，既有預(yù)防焊接缺陷的職能，具有提供質(zhì)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，其次超聲波探傷靈敏度高、設(shè)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(yīng)力遠(yuǎn)低于彈性極限 可用于金屬、非金屬、復(fù)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(zhì)等參量較之其他無損方法有綜合優(yōu)勢 僅需從一側(cè)接近焊件 設(shè)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(shè)置及有關(guān)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(shè)備 超聲波探傷的方法：直接接觸法 射線探傷的設(shè)備：A型脈沖反射法探傷儀;其操作方便、探傷圖形簡單、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(jìn)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(jìn)一步確切的測定缺陷的有關(guān)參數(shù)評定焊接缺陷探傷記錄和報告。 結(jié)束語 本次設(shè)計主要學(xué)習(xí)了總成裝焊夾具設(shè)計過程中的設(shè)計方法、流程及關(guān)鍵技術(shù)，對夾具設(shè)計有了一定的接觸與認(rèn)識，也了解到了汽車生產(chǎn)的工藝過程，設(shè)計的準(zhǔn)則和夾具的柔性化的綜合運用，受益匪淺。 通過畢業(yè)設(shè)計，使自己對學(xué)習(xí)的各門課程有了進(jìn)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(shè)計中，學(xué)習(xí)到了焊接夾具的設(shè)計知識，但在基礎(chǔ)環(huán)節(jié)上存在許多不足之處，還需要不斷學(xué)習(xí)和完善，以適應(yīng)學(xué)習(xí)和應(yīng)用的緊密結(jié)合。特別是，在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計上應(yīng)使零部件相對于整體結(jié)構(gòu)更趨于優(yōu)化和實用。 總之，通過這次畢業(yè)設(shè)計到現(xiàn)場調(diào)察研究，收集資料，閱讀文獻(xiàn)，設(shè)計方案，分析比較，在綜合能力上得到了訓(xùn)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(xué)習(xí)積累了寶貴的經(jīng)驗。 致謝 畢業(yè)設(shè)計是我們專業(yè)知識綜合應(yīng)用的實踐訓(xùn)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?！扒Ю镏惺加谧阆隆?，通過這次課程設(shè)計，我深深體會到這句千古言的真正含義。我今天認(rèn)真地進(jìn)行課程設(shè)計，學(xué)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(chǔ)。 通過畢業(yè)設(shè)計，使我深深體會到，干任何事都必須耐心、細(xì)致。課程設(shè)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(yīng)為不小心計算出錯，只能毫不留情地重做。但一想起老師平時多耐心的教導(dǎo)，想到今后自己應(yīng)當(dāng)承擔(dān)的社會責(zé)任，想到世界上因為某些細(xì)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(fù)責(zé)、一絲不茍的良好習(xí)慣。 畢業(yè)設(shè)計是將大學(xué)所學(xué)的知識融合在一起，綜合運用所有的相關(guān)專業(yè)知識，是課本知識在實際中的應(yīng)用。通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我的專業(yè)知識在原有的基礎(chǔ)上得到更加的鞏固和提高，這離不開老師和同學(xué)們的幫助。本設(shè)計分析是在老師的指導(dǎo)下完成的，在分析的過程中，尹長