《焊接结构》课程设计指导书03

焊接结构课程设计指导书开课单位：材料成型与控制教研室开课对象：材料10-3,4前言1. 课程设计的性质、目的焊接结构课程设计是在完成焊接结构理论教学课程后,进行的综合运用所学基本知识和技能的一个非常重要的教学环节.通过课程设计,可以培养学生解决焊接生产实际问题的能力,检验学生对所学基本知识的综合运用能力；使学生进一步了解典型焊接结构的基本知识与相关焊接工艺,掌握焊接结构的整体设计、焊接工艺规程、焊接工艺卡的编制要领；最终使学生具有根据生产实际独立制定焊接结构焊接工艺的能力.2. 课程设计的主要内容和基本任务本课程设计以简化的桥式起重机主梁与储罐为研究对象,要求设计箱形梁与储罐的结构形式与尺寸,并其进行强度刚度校核,画出焊接箱型梁和储罐的图纸,最后制定焊接工艺文件.3. 课程设计的基本要求1 要充分认识课程设计对培养自己的重要性,认真做好设计前的各项准备工作；在设计过程中,要严格要求自己,树立严肃、严密、严谨的科学态度；既要虚心接受老师的指导,又要充分发挥主观能动性.结合课题,独立思考,努力钻研,勤于实践,勇于创新；2 认真阅读设计任务书,独立按时完成规定的工作任务,不得弄虚作假,不准抄袭他人内容,否则成绩以不与格计；3焊接结构装配图用A1纸绘制或打印,必须符合国家有关标准的规定；4编写课程设计说明书,说明书要求文字通顺,简炼.5） 无论在校外、校内,都要严格遵守学校和所在单位的学习和劳动纪律、规章制度,学生有事离校必须请假.课程设计期间,无故缺席按旷课处理；缺席时间达四分之一以上者,其成绩按不与格处理；4. 课程设计的基本步骤1） 搜集资料：根据任务书进行系统调查,搜集资料；2） 分析设计、画装配图：根据搜集的资料,进行分析,了解焊接结构的基本构造和工作原理,并绘制装配图；3） 制定焊接工艺,撰写课程设计说明书：制定相关部件的制造工艺流程,并对其中的焊接部件编写相应的焊接工艺规程卡和焊接工艺卡.4） 验收与评分：指导教师对每人选定的课题焊接结构,与设计的焊接工艺与工艺规程,结合课程设计说明书,根据课程设计成绩的评定方法,评出成绩.5. 课程设计说明书要求1 写出课程设计的基本步骤与方案；2 简单说明焊接结构的基本构造和工作原理,并绘制相应的装配图用A3纸单独画出；3 设计相关部件的焊接工艺流程,并编写相应的焊接工艺规程和焊接工艺卡；4 设计者的心得体会.6. 课程设计的成绩评定平时设计表现 10%考勤 10%答辩 10%装配图 30%设计说明书 40%第1章桥式起重机焊接箱形梁的设计校核1.1设计箱形梁的结构形式与尺寸按起重机设计手册的要求,根据给定条件和任务书设计箱形梁的结构形式与尺寸.1.1.1给定条件箱形梁设计给定条件见表1-1,具体条件见任务书.表1-1箱形梁设计给定条件吊车形式吊钩桥式起重机使用温度室温材 料Q235或16Mn工作类型中级载荷组合II类跨 距见任务书额定载荷见任务书大车运行机构类型见任务书1.1.2箱形梁的构造和主要尺寸的确定.1箱形梁结构尺寸的确定箱形梁结构尺寸示意图见图1-1：梁的腹板中部为矩形,两端做成梯形.梯形的高度C=L.主梁跨度中部的高度H一般按照跨度L的大小取如下值:当L17m时, H=L/17当17L23m时, H=L/20主梁在端梁连接处的高度H0=H, 当跨度较大而起重量较小时,H0取较小值,否则取较大值.两腹板内壁的间距b不能太小,一般规定:bH/3, bL/50, 同时满足 b350mm上下盖板的宽度：B=b+2 mm B=b+2 mm 两腹板的厚度,上下盖板的厚度的取值与起重量有关,设计时可按表1-2推荐的数值选用:表1-2箱形主梁腹板和盖板厚度的荐用值起重量Q5,81015203050腹板厚d666,8盖板厚d18,1010,1212,141622注：表中所列板厚较大值用于跨度较大者.1.1.2.2 主梁加筋板的设置为了保证主梁腹板受压区的局部稳定性,通常用加筋板和加筋条来加固腹板,方式如下：1在箱形截面梁整个高度上设置横向加筋板.一般当h/d 70时,便需要在主梁腹板内布置一些垂直的横向大筋板见图1-1和图1-2.当h/d 100时, 横向筋板之间的距离不应大于2h或3m；当h/ d100时,横向筋板之间的距离不应大于2.5h；端梁处两块加筋板的距离ah；而在跨中a=1.52h,且a2.2m.若腹板仅仅只用横向筋板加固时,其宽度取为两腹板间距b.若梁宽较大,横向筋板中部可开孔,但应保证bjmm.筋板厚度不应小于bj/15见图1-2.2设置短横向筋板对于正规箱形结构桥式起重机,除设置横向筋板外,在箱形截面腹板受压区域设置短横向筋板见图1-2,其高度h10.3h ,或h10.4a1,如果腹板上有纵向筋条,则短横向筋板应与纵向筋条相连,短横向筋板的间距a1d.3设置纵向筋条在跨度较大的桥式和龙门起重机中,梁的高度比较大,这时除设置横向筋板外,常常在腹板的受压区域设置纵向筋条.当h/d160或h/d时不必加固.当160h/d240或h/d220时,在离受压翼缘板即上盖板h处设置一条纵向筋条或角钢.当小筋板和纵向筋条同时存在时,可以适当减小筋板的高度,并使纵向筋条焊在小筋板的下边见图1-2.如果梁高很大,必须用第二根纵向筋条来加固腹板时,则第一根纵向加劲条离受压边缘距离为h,第二根离受压边缘距离为h.1.2.3 主梁最大上拱度fs的确定规定梁跨度中央的最大上拱度fs= L/1000.主梁跨度中任意点的上拱度值y用下式计算：式中： L主梁跨度； x距离梁端点的距离.1.2梁的校核1.2.1梁的静载强度校核首先进行受力分析,画出切力图和弯矩图,找出危险截面危险点,对危险点进行强度校核.1.2.1.1许用应力材料的许用应力是材料的极限应力j除以安全系数n,即= j /n对于塑性材料极限应力应取材料的屈服极限s；对于脆性材料极限应力应取材料的强度极限b.在进行I、II类强度计算时,材料的极限应力j应采用材料的屈服极限s.Q235和16Mn的机械性能分别见表1-3和表1-4.相应II、III类载荷组合情况下的强度计算安全系数见表1-5.II类载荷组合情况时钢材的许用应力见表1-6.表1-3 Q235 的机械性能材料名称组别棒钢直径或厚度型钢和异型钢厚度钢板厚度sMPabMPaQ2351组40mm15mm420mm2403804002组41100mm1620mm2140mm2304104303组101250mm20mm4160mm220440470表1-4 16Mn机械性能钢号钢材厚度或直径mm抗拉强度bMPa屈服强度sMPa延伸率%MPa16Mn16 1组52035021017252组50033019026363组480310190375048029019055100的方圆钢480280190表1-5 金属结构构件材料的安全系数nnn括号内为大高度起重机Q2351.5/1.71.216Mn1.55/1.751.25表1-6 II类载荷组合情况时钢材的许用应力应力种类符号许用应力MPaQ23516Mn第1组第2,3组第1组第2组第3组拉,压,弯160140230220205剪切95851401301201.2.1.2梁的静载强度校核静载强度校核的目的是校核危险截面上的最大正应力和最大切应力是否小于许用正应力和许用切应力.1危险截面最大正应力的计算1主梁自重的确定:图1-3是吊钩式桥式起重机系列的半个桥架结构部分的重量Gq/2曲线不包括端梁.该曲线只适用于中级工作类型.根据跨度L和起重量Q用图1-3确定半桥架重量的估算值Gq/2,则主梁由桥架自重引起的均布载荷q为：N/mm2梁的自重在L/2处引起最大弯矩为：Nmm3额定载荷P在L/2处引起最大弯矩为：注：对于双梁桥式起重机,每根梁只承担1/2的额定载荷,这里的P应为1/2额定载荷.4危险截面最大弯矩Mmax为：5危险截面最大正应力的计算：式中Wx主梁跨中截面对水平重心轴x-x的抗弯截面模量mm3；用材料力学公式计算：Jx主梁跨中截面对水平重心轴x-x的惯性矩mm4.对于双对称截面可用近似公式计算：式中：d腹板厚mm；d1盖板厚mm；B盖板宽mm；h腹板高度1.2.2 主梁跨端截面最大剪应力max的计算式中Qmax主梁跨端最大剪力N,Qmax=梁自重引起的剪力与最大载荷移至跨端时引起的剪力之和；梁自重引起的剪力QZZ=qL/2 ；最大载荷移至跨端时引起的剪力QKD=1/2额定载荷N注：由于是双梁,故QKD=1/2的额定载荷.I主梁端部支承截面对水平重心轴x-x的惯性矩mm4；主梁一块腹板的厚度mm；S主梁端部支承截面半面积对水平重心轴x-x的静矩mm3；1.2.3主梁的静刚度计算主梁在小车轮压作用下产生的垂直最大挠度f不得超过许用值,即：ff； f = fqmax + fQmax -fs； fqmax由自重引起的最大挠度； fQmax由额定载荷引起的最大挠度；fs预制上拱度；fqmax和fQmax均可用材料力学的方法计算出.由自重引起的最大挠度fqmax在跨中,其计算公式：由额定载荷引起的最大挠度fQmax也在跨中,其计算公式：在上面计算fqma和fQmax的式中,E弹性模量,对于钢可取E=2.0105N/mm2；I主梁中部截面对水平重心轴x-x的惯性矩mm4P应为1/2额定载荷.1.3 焊脚尺寸的设计填角焊缝的计算厚度不得小于4mm,同时不得大于1.2d ,d为焊件中厚度较小者.主梁上下盖板与腹板之间的角焊缝的剪切应力应满足：式中：主梁在垂直载荷作用下的最大支反力N,=主梁跨端最大剪力；I主梁端部支承截面对水平重心轴x-x的惯性矩mm4；S1主梁端部上盖板面积对截面水平重心轴线x-x的静矩mm3；hf角焊缝计算厚度,等于角焊缝斜边上的高mm, 角焊缝的许用剪切应力MPa.当单面填角焊缝时hf =0.7K,采用双面填角焊缝时hf =1.4K,当全焊透时hf = ,K焊脚高度mm,焊件中厚度较小者的板厚mm.深熔角焊缝时,计算高度hf的确定见焊接结构第三章 第3节焊接接头静载强度计算. 焊缝的许用应力可参考焊接结构第三章第4节焊缝许用应力.参考资料1陈道南、盛汉中主编.起重机课程设计修订版M.：冶金工业,19932起重机设计手册编写组主编.起重机设计手册M.：机械工业,19803张文质、虞和谦、王金诺等.起重机设计手册 M.：中国铁道部,1998.34陈裕川主编.焊接工艺评定手册M.:机械工业,1999.105机械工程学会焊接学会编.焊接手册第三卷M.:机械工业,2001.86田锡唐主编.焊接结构M.：机械工业,1994.107材料力学,材料成型与控制工程专业本科材料力学课现用教科书.附注：工作类型、载荷分类与载荷组合1工作类型根据门、桥式起重机的工作繁忙程度和载荷变化程度,把起重机的工作类型划分为：轻级、中级、重级和特重级四种级别.它们分为A1A8八个级别,大体上相当于：A1A4轻；A5A6中；A7重,A8特重.2 起重机载荷分类与载荷组合作用在起重机上的载荷分为三类,即1基本载荷：始终或经常作用在起重机结构上的载荷,包括自重载荷、起升载荷、惯性水平载荷,以与考虑动载系数与相应载荷相乘的动载效应.只考虑基本载荷的组合为组合. 2附加载荷：起重机在正常工作状态下,结构所受到的非经常性作用的载荷.它包括起重机工作状态下的最大风载荷、起重机偏斜运行侧向力、根据实际情况而考虑的自然载荷,以与某些工艺载荷等.考虑基本载荷和附加载荷的组合为组合.3特殊载荷：起重机处于非工作状态时,结构可能受到的最大载荷,或者在工作状态下结构偶然受到的不利载荷.考虑基本载荷和特殊载荷的组合,或三类载荷都考虑的组合为组合. 3计算原则为保证起重机安全、正常地工作,起重机的金属结构和机构的零部件应满足强度、稳定性和刚度的要求.强度和稳定性要求是指结构构件在载荷作用下产生的内力不应超过许用的承载能力,刚度要求是指结构在载荷作用下产生的变形量不应超过许用的变形值,以与结构的自振周期不应超过许用的振动周期.计算的内容不同,对应的载荷组合类别也不同. 1寿命耐久性计算载荷第类载荷用来计算零部件或金属结构的耐久性、磨损或发热.按正常工作时的等效载荷进行计算. 工作级别是A6、A7、A8级起重机,对于受变载荷作用的机构零件和金属结构应做疲劳强度验算. 2强度计算载荷第类载荷用来计算零部件或金属结构的强度、受压和平面弯曲构件的稳定性、结构件的刚度、起重机的整体稳定性与轮压.按工作状态最大载荷进行强度计算.确定强度计算载荷时,应选取可能出现的最不利的载荷组合. 3验算载荷第类载荷用来验算起重机的某些装置如夹轨器、变幅机构、支承旋转装置的某些零件和金属结构的强度和构件的稳定性,以与起重机的整体稳定性.按非工作状态最大载荷与特殊载荷安装载荷、运输载荷与冲击载荷等进行强度验算. 第2章储罐的设计校核 储罐是属于压力容器的一种,对于压力容器的设计与制造有着严格的标准,目前通用的压力容器的设计与制造的标准为GB150-2011,GB150-2011也是本次储罐设计的主要参考标准.2.1 设计储罐的结构形式与尺寸按GB150-2011的要求,根据给定条件和任务书设计储罐的结构形式与尺寸.储罐的筒体与封头的选材与结构根据储罐内所贮存的介质与标准进行选材.筒体结构设计为圆筒形.因为作为容器主体的圆柱形筒体,制造容易,安装内件方便,而且承压能力较好,这类容器应用最广.封头有多种形式,半球形封头就单位容积的表面积来说为最小,需要的厚度是同样直径圆筒的二分之一,从受力来看,球形封头是最理想的结构形式,但缺点是深度大,直径小时,整体冲压困难,大直径采用分瓣冲压其拼焊工作量也较大.椭圆形封头的应力情况不如半球形封头均匀,但对于标准椭圆形封头与厚度相等的筒体连接时,可以达到与筒体等强度.它吸取了蝶形封头深度浅的优点,用冲压法易于成形,制造比球形封头容易,所以选择椭圆形封头,结构由半个椭球面和一圆柱直边段组成. 设计计算.1 筒体壁厚计算根据选用的材料的许用应力与标准中的公式确定筒体壁厚.例如： 圆筒的计算压力为2.16 Mpa,容器筒体的纵向焊接接头和封头的拼接接头都采用双面焊或相当于双面焊的全焊透的焊接接头,取焊接接头系数为1.00,全部无损探伤.取许用应力为163 Mpa.壁厚： 2.1钢板厚度负偏差,查材料腐蚀手册得50下液氨对钢板的腐蚀速率小于0.05/年,所以双面腐蚀取腐蚀裕量.所以设计厚度为：圆整后取名义厚度24.2封头壁厚计算 标准椭圆形封头长短轴之比为2封头计算公式 ： 2.2可见封头厚度近似等于筒体厚度,则取同样厚度.可根据厚度查标准得知封头的直边高度.附件的选择.1 人孔的选择为了检查压力容器在使用过程中是否产生裂纹、变形、腐蚀等缺陷,需要在容器的筒体上开设人孔,开设人孔的大小,与人孔的结构可根据标准选定.2开孔补强计算压力容器的筒体上开孔削弱了筒体本身的强度,为了保证压力容器的安全使用,需要进行补偿.压力容器开孔补强常用的形式可分为补强圈补强、厚壁管补强、整体锻件补强三种.补强圈补强是使用最为广泛的结构形式,它具有结构简单、制造方便、原材料易解决、安全、可靠等优点.在一般用途、条件不苛刻的条件下,可采用补强圈补强形式.但必须满足规定的条件.压力容器开孔补强的计算方法有多种,为了计算方便,采用等面积补强法,即壳体截面因开孔被削弱的承载面积,必须由补强材料予以等面积的补偿.当补强材料与被削弱壳体的材料相同时,则补强面积等于削弱的面积.具体的补强计算方法与补强圈的选择参考标准GB150-2011.不需另行补强的条件：当壳体上的开孔满足下述全部要求时,可不另行补强. 设计压力小于或等于2.5Mpa. 两相邻开孔中心的距离应不小于两孔直径之和的2倍. 接管公称外径小于或等于89. 接管最小壁厚满足以下要求.表2.1 接管最小壁厚要求接管公称直径/mm57657689最小壁厚/mm5.06.0.3 进出料接管的选择容器接管一般应采用无缝钢管,所以液体进出料口接管材料选择无缝钢管,采用无缝钢管标准GB8163-87.进出料接管满足不另行补强的要求所以不再另行补强.接管口法兰根据接管的公称直径查表选择.4液面计的选择液面计的种类很多,常用的有玻璃板液面计.它们都是外购的标准件,只需要选用.玻璃板液面计有三种：透光式玻璃板液面计、反射式玻璃板液面计、视镜式玻璃板液面计.液面计的个数根据储罐筒体的直径选取.5安全阀的选择安全阀是压力容器上必不可少的附件,由工作压力决定安全阀的公称压力,由工作温度决定安全阀的使用温度范围,可根据上述两个条件选择标准的安全阀.6 排污管的选择排污管按照标准选择相应的无缝钢管,以与对应的法兰与排污阀.7 鞍座的选择与校核 1鞍座结构和材料的选取卧式容器的支座有三种形式：鞍座、圈座、和支腿,常见的卧式容器和大型卧式储罐、换热器等多采用鞍座,它是应用得最为广泛的一种卧式容器支座.置于支座上的卧式容器,其情况和梁相似,有材料力学分析可知,梁弯曲产生的应力与支点的数目和位置有关.当尺寸和载荷一定时多支点在梁内产生的应力较小,因此支座数目似乎应该多些好.但对于大型卧式容器而言,当采用多支座时,如果各支座的水平高度有差异或地基沉陷不均匀,或壳体不直不圆等微小差异以与容器不同部位受力挠曲的相对变形不同,是支座反力难以为个支点平均分摊,导致课题应力增大,因而体现不出多制作的优点,故一般情况采用双支座. 采用双支座时选取的原则如下： 双鞍座卧式容器的受力状态可简化为受均布载荷的外伸梁,由材料力学知,当外伸长度A=0.207L时,跨度中央的弯矩与支座截面处的弯矩绝对值相等,所以一般近似取,其中L取两封头切线间距离,A为鞍座中心线至封头切线间距离. 当鞍座邻近封头时,则封头对支座处筒体有加强刚性的作用.为了充分利用这一加强效应,在满足下应尽量使.此外,卧式容器由于温度或载荷变化时都会产生轴向的伸缩,因此容器两端的支座不能都固定在基础上,必须有一端能在基础上滑动,以避免产生过大的附加应力.通常的做法是将一个支座上的地脚螺栓孔做成长圆形,并且螺母不上紧,使其成为活动支座,而另一支座仍为固定支座.2容器载荷计算筒体的质量：封头的质量:水压试验时水的质量： 附件的质量：人孔重+人孔补强重+进出料管+两个液面计+安全阀+排污阀+与阀门相接的接管重量.所以总质量为m=+3鞍座选取标准鞍座的选取参照标准/T4712-2007,标准中的鞍座分为重型和轻型两种形式,重型鞍座可满足卧式换热器、介质比重较大或L/D较大的卧式容器；轻型鞍座则满足一般卧式容器的使用要求.但容器直径小于一米的鞍座未设轻型结构,这是因为容器直径小其重量不会相差太大,且由于构造上的要求轻型鞍座的尺寸与用材量与重型鞍座相比相差无几.强度计算参照GB/T 4731进行强度计算第3章 图纸绘制完成箱型梁或储罐的设计后,画出箱型梁或储罐的图纸.3.1 基本格式GB/T 17825.2-1999图幅与图框1图纸幅面尺寸用计算机绘制CAD图时,其图幅与格式应符合国家标准技术制图图幅GB/T14689-1993的有关规定.绘制图样时,优先采用表1中规定的幅面尺寸,必要时可以沿长边加长.对于0、2、4幅面的加长量应按0幅面长边的八分之一的倍数增加.对于1、3幅面的加长量应按0幅面的四分之一的倍数增加,0与1幅面也允许同时加长两边.表3-1 幅面与周边尺寸单位：mm幅面代号012345BL8411189594841420594297420210297148210251052010 2图框格式无论图样是否装订,均应在图幅内画出图框和对中符号,并用粗实线绘制.需要装订的图样,其格式如图3-1a所示,周边尺寸见表1.一般采用4幅面竖装或3幅面横装.不留装订边的图样,其图框格式如图1b所示,周边尺寸e见表1.图3-1 图框格式标题栏 每张用AutoCAD绘制的工程图样中都应该有标题栏,其格式如图3-2所示.所有的标题栏都应该配置在AutoCAD工程图纸的右下方,标题栏中的文字方向为看图的方向.而且标题栏的字体和线型应该符合工程制图标准.标题栏中的年、月、日都要按规定填写齐全.标题栏一般由更改区、签字区、其他区、名称和代号区组成.也可以按实际需要增加或者减少.1更改区：一般由更改标记、处数、分区、更改文件号、签名和年、月、日等组成.它的内容应该按由下而上的顺序填写,也可以根据实际情况顺延；或者放在图样中其他地方,但应该有表头.2签字区：一般由设计、审核、工艺、标准化、批准、签名和年、月、日等组成.3其他区：一般由材料标记、阶段标记、重量、比例等组成.4名称与代号区：一般由单位名称、图样名称和图样代号等组成.明细栏1装配图中一般都应该有明细栏.2配置明细栏.明细栏一般配置在装配图中标题栏的上方,格式如图3-2所示.明细栏按照由下而上的顺序填写,其行数应该根据需要而定.当从下而上延伸位置不够时,可以紧靠在标题栏的左边自下而上延续.当装配图中不能在标题栏的上方配置明细栏时,可以作为装配图的续页而且按照A4幅面单独给出,其顺序是从上到下延伸.还可以连续加页,但应该在明细栏的下方配置标题栏,并且在标题栏中填写与装配图一致的名称和代号.3明细栏的内容配置.明细栏一般由序号、代号、名称、数量、材料、重量单件、总计、备注等组成,并为3.5号字.注：图2中材料标记为7号字；专业、班级为5号字；图样名称为5号字；图样代号或存储代号为5号字；其余均为3.5号字.图3-2 标题栏的格式签署规则GB/T 17825.71999CAD文件中的签署必须完整、清晰,且一般一人只能签署一项.签署者的#不允许省略,日期也应完整签署年、月、日.签署采取分级负责的原则,签署者应承担签署的技术责任.纸质CAD文件一般应按照有关规定和要求采用手工形式进行签署.3.2图线图线宽度一般优先采用如表3-2中第一组34 / 34表3-2图线名称型式屏幕上的颜色宽度b/mm主要用途与线素长度粗实线白色0.7手绘0.5CAD表示可见轮廓线细实线绿色0.350.25表示尺寸线、尺寸界线、通用剖面线、引出线、重合断面的轮廓线波浪线表示断裂处的边界线、局部剖视的分界线双折线表示断裂处的边界线虚线黄色表示不可见轮廓线.画长12b、短间隔长3b细点画线红色表示轴线、圆中心线、对称线、轨迹线长画长24b、短间隔长3b、点长0.5b粗点画线棕色0.70.5表示限定范围表示线双点画线粉红0.350.25表示假想轮廓线、断裂处的边界线3.3 字体机械工程的CAD制图所使用的字体,应按GB/T13362.413362.5中的要求,做到字体端正、笔画清楚、排列整齐、间隔均匀. 数字与字母一般应以斜体字头向右倾斜,与水平基准线成75输出,且小数点应占一个字位,并位于中间靠下处.汉字在输出时一般采用正体长仿矢量宋体,并采用国家正式公布和推行的简化字.汉字的高度不应小于3.5mm.字体的宽度一般为 ,即5号字体的字宽为3.5mm. 标点符号应按其含义正确使用,除省略号和破折号为两个字位外,其余均为一个符号一个字位.3.4 尺寸标注 机械工程CAD制图中的尺寸线的终端形式为实心箭头,箭头的长度约为图中粗实线宽度的6倍.当采用箭头位置不够时,允许用圆点或斜线代替箭头,如图3-3所示.图3-3小尺寸标注 字体高度h与图纸幅面之间的选用关系见表3-3：表3-3 字体高度与图纸幅面之间的选用关系图幅体hA0A1A2A3A4汉字53.5字母与数字3.5 表面粗糙度CAD图中表面粗糙度符号与尺寸标注相对应,标注尺寸大小如图3-4：图3-4表面粗糙度符号注：图纸右上角的其余粗糙度整体要比图纸上的大1.4倍.3.6 形位公差CAD图中形位公差符号h与尺寸标注h相对应,标注尺寸大小如图3-5：图3-5形位公差符号3.7 技术要求 CAD图中的技术要求应置于标题栏的上方或左方,并根据图幅的大小按表3-4中提供的参数选择字号,其中技术要求标题大一号字.且行的间距不得小于2mm；需要采用分数时,其分数线用/表示.表3-4技术要求的推荐字号 图幅类别A0A1A2A3A4汉字77555字母与数字553.53.53.53.8 剖面符号 GB 4457.5-84 在剖视和剖面图中, 剖切面与机件接触部分应画出剖面符号.国标中规定,不同材料采用不同的剖面符号,各种材料的剖面符号详见有关书籍.绘制剖面符号应注意如下要求：1同一金属零件的零件图,剖视图、剖面图的剖面线,应该画成间隔相等、方向相同而且最好与主要轮廓或剖面区域的对称线成45的平行线.2相邻辅助零件或部件,不画剖面符号.3当被剖部分的图形面积较大时,可以只沿轮廓的周边画出剖面符号.4如果仅需要画出剖视图中的一部分图形,其边界又不画波浪线时,则应该将剖面线绘制整齐.3.9 装配图零件序号一般原则1装配图中所有的零件、部件都必须编写序号.2装配图中的一个部件只写一个序号,同一装配图中相同的零部件应该编写同样的序号.3装配图中零、部件的序号,应该与明细栏中的序号保持一致.序号的编排序号应该尽可能地编排在反映装配关系最清楚的视图上.装配图中编排零部件序号的通用方法如下：1在指引线的水平线细实线上序号,序号字高应该比装配图中所注尺寸数字高度大一号或两号,如图3-6a所示.编写序号的形式1同一张装配图中编写序号的形式应该一致.2相同的零、部件用一个序号,一般只标注一次.多处出现相同的零、部件,必要时也可以重复标注. 图3-6 零件序号的编写形式 3指引线应该自所指部分的可见轮廓内引出,并在末端画一个圆点,如果所指部分很薄的零件或者涂墨的剖面内不便画圆点时,在指引线的末端画出箭头,并且指向该部分的轮廓,如图3-6b所示.4序号指引线相互不能相交；当它通过有剖面线的区域时,不应于剖面线平行；必要时,指引线可以画成折线,但是只允许曲折一次,如图3-6c所示.5一组紧固件以与装配关系清楚的零件组,可采用公共指引线,如图3-7所示.6装配图中的标准化组件如油杯、滚动轴承、电动机等可看作一个整体,只编写一个序号.7装配图中的零、部件序号应水平或垂直方向按顺时针或逆时针方向顺次排列整齐.图3-7 零件组的编号形式3.10图样代号3.10.1总则所有图样上所表示的对象产品、部件、组件和零件均用代号来表示,部件、组件和零件的代号同时也就是它们图样的代号图号.产品类型代号型号和产品图样代号不同,图样代号一般用汉语拼音字母字母个数在2个以上和顺序号组合来表示； 每一产品的图样都应有其独立的图号,某一图样的代号不得用于其它图样上；对于表示零件、组件、部件和产品的个别视图,剖视与剖面图样,不得编有单独的图号,如果图样由数张构成,则各张图纸应标注同一图号,而在每张图纸上注明总页数与张次.3.10.2 编制规则 产品图样的组成部分的编号采用隶属的制度进行编写； 基本产品的组成部分部件、组件、分组件、零件图号的编制规则如下： 部件的图号在整个产品范围内编定,由产品图样代号和部件顺序号等二部份组成01”开始顺序编号；组件的图号在所属部件范围内编定,由二位数从01”开始；分组件的图号在所属的组件范围内编定,由01”开始的两位数字组成一级分组件,根据需要可依次类推的编定2,3,20级分组件,带A 和B 在总图上体现；零件的图号在其直接所属的产品,部件、组件、分组件,从1”开始顺序编写,位数不限；综上所述,部件、组件、各级分组件均各占两位数字,并在其所属上一级的部件、组件、分组件范围从01开始顺序编号,若无该部件或组件、分组件时,则不必编号,也不必用00占位表示.示例： ABC为某产品图样代号；ABC-1 直接构成ABC产品的第一个零件；ABC 01 ABC产品的第一个部件；ABC0101 ABC产品的第一个部件中的第一个组件；ABC010102 ABC产品的第一个部件中的第一个组件中的第二个分组件；ABC01-1 ABC产品的第一个部件的第一个零件；ABC0101-1 ABC产品的第一个部件中的第一个组件的第一个零件；ABC010102 1 ABC产品的第一个部件中的第一个组件中的第二个分组件中的第一个零件.3.11比例由于所设计的结构尺寸超过图纸,必须按比例缩小.表3-5中第一系列为国家标准中推荐供优先选用的比例,第二系列为允许采用的比例.如果所设计的结构是对称的,当缩小比例后无法显示其细节时,可只画出结构的一半,或用波浪线表示省略一部分.表3-5 GB/T14690-1993中给出的可采用的比例种类比例第一系列第二系列原值比例1:1 1:1缩小比例1:2 1:5 1:10 1:110n1:210n 1:510n1:1.5 1:2.5 1:3 1:4 1:61:1.510n 1:2.510n1:310n 1:410n 1:610n放大比例2:1 5:1 110n:1210n:1 510n:12.5:1 4:1 2.510n:1410n:1注：n为正整数3.12图纸上焊缝的标注方法图纸上焊缝一般应采用焊缝符号表示,焊缝符号主要由基本符号、辅助符号、补充符号、焊缝尺寸符号和指引线等组成. 3.12.1 基本符号 基本符号是表示焊缝横截面形状的符号,常用基本符号见表3-6 .表3-6 基本符号3.12.2 辅助符号辅助符号是表示焊缝表面形状特征的符号,辅助符号与其应用示例见表3-7、3-8.表3-7辅助符号表3-8辅助符号的应用示例3.12.3 补充符号补充符号是为了补充说明焊缝的某些特征而采用的符号,补充符号与其应用示例见表3-9、3-10.表3-9补充符号表3-10补充符号应用示例3.12.4符号在图样上的位置完整的焊缝表示方法除了上述基本符号、辅助符号,补充符号以外,还包括指引线、一些尺寸符号与数据.3.12.4.1 焊缝尺寸符号基本符号必要时可附带有尺寸符号与数据,这些尺寸符号见表11.表3-11焊缝尺寸符号3.12.4.2 指引线 指引线一般由带有箭头的箭头线和两条互相平行的基准线一条为细实线GB4457.4 中的 B 型线,另一条为虚线GB4457.4 中的 F 型线两部分组成,指引线为细实线图3-8,必要时允许箭头线弯折一次.需要时可在基准线实线末端加一尾部,作其他说明之用如焊接方法、相同焊缝数量等.基准线的虚线可以画在基准线的细实线下侧或上侧.基准线一般应与图样标题栏的长边相平行,特殊情况下亦可与长边相垂直. 图3-8 指引线的组成3.12.4.3箭头线和接头的关系图3-9和图3-10给出的示例说明了接头的箭头侧和接头的非箭头侧的含义：图3-9 带单角焊缝的T型接头图3-10 双角焊缝十字接头3.12.4.4 焊缝尺寸符号与数据的标注原则1指引线一般由箭头和两条基准线一条为实线,另一条为虚线两部分组成.如果焊缝在接头的箭头侧,则将基本符号标在基准线的实线侧；如果焊缝在接头的非箭头侧,则将基本符号标在基准线的虚线侧；标注对称焊缝与双面焊缝时,可不加虚线.2基本符号左侧标注焊缝横截面上的尺寸,基本符号右侧标注焊缝长度方向尺寸,基本符号的上侧或下侧标注坡口角度、坡口面角度、根部间隙等尺寸.3相同焊缝数量符号在尾部.4当需要标注的尺寸数据较多又不易分辨时,可在数据前面增加相应的尺寸符号.当箭头线方向变化时,上述原则不变. 断续焊缝的表示方法断续焊缝分为对称断续焊缝和交错断续焊缝,它们的表示方法如表3-12.表3-12 断续焊缝表示方法3.12.6焊缝符号的简化标注方法1当同一图样上全部焊缝所采用的焊接方法完全相同时,焊缝符号尾部表示焊接方法的代号可省略不注,但必须在技术要求或其他技术文件中注明全部焊缝均采用焊等字样；当大部分焊接方法相同时,也可在技术要求或其他技术文件中注明除图样中注明的焊接方法外其余焊缝均采用焊等字样.2在焊缝符号中标注交错对称焊缝的尺寸时允许在基准线上只标注一次,如图3-11所示.3当断续焊缝、对称断续焊缝和交错断续焊缝的段数无严格要求时,允许省略焊缝段数,如图3-12所示焊缝段数为35.4在同一图样中,当若干条焊缝的坡口尺寸和焊缝符号均相同时,可采用图3-13的方法集中标注；当这些焊缝同时在接头中的位置均相同时,也可采用在焊缝符号的尾部加注相同焊缝数量的方法简化标注,但其他型式的焊缝仍需分别标注,如图3-14所示.图3-11 图3-12 图3-13图3-145当同一图样中全部焊缝相同且已用图示法明确表示其位置时,可统一在技术要求中用符号表示或用文字说明,如全部焊缝为5”；当部分焊缝相同时,也可采用同样的方法表示,但剩余焊缝应在图样中明确标注.6在不致引起误解的情况下,当箭头线指向焊缝而非箭头侧又无焊缝要求时,允许省略非箭头侧的基准线虚线,如图3-15所示.7当焊缝长度的起始和终止位置明确已由构件的尺寸等确定时,允许在焊缝符号中省略焊缝长度,如图17所示. 图3-15参考文献1GB10609.1-89技术制图 标题栏2GB/T 4458.4-2003机械制图 尺寸注法.3GB 32488焊缝符号表示法4GB12212-90 焊缝符号的尺寸比例与简化表示法5方洪渊主编.焊接结构M.：机械工业,第4章 焊接工艺文件的制定焊接工艺文件包括一般要求,焊前准备,焊接工艺规程和焊后要求四部分.4.1 一般要求4.1.1 对焊工的要求受力构件应由持证焊工施焊.从事制造、安装、修理起重机的受力构件的焊工必须进行考试,对考试合格者发给焊工合格证,凡考试不合格者不得从事起重机受力构件的焊接.起重机的主要受力构件指：主梁、端梁、支腿、塔架、臂架等.4.1.2对设备的要求 根据选定的焊接方法确定焊接设备型号.设备选型可参照焊接手册、焊工手册和焊接专业教科书. 4.1.3 对材料的要求1确定母材种类、厚度,下料方法.根据市售钢板尺寸确定拼板时共有多少条焊缝忽略加劲筋对接缝.下料方法可选择氧乙炔切割手工、数控、等离子切割手工、数控,传统等离子、空气等离子、机械切割剪床、刨边机.参照海船用钢板的尺寸：厚度10mm时为18006000mm；10mm3mm时为15006000mm；3mm时为12506000mm.2确定焊接材料的种类和规格焊接材料选用原则：焊缝金属的性能应高于或等于相应母材标准规定值的下限或满足图样规定的技术要求.对碳素钢、碳锰低合金钢,相同钢号相焊的焊缝金属应保证力学性能,且需控制抗拉强度上限.如果采用埋弧焊,要确定焊剂、焊丝种类和焊丝直径；如为熔化极气保护焊,则应确定保护气体种类和气体流量,焊丝牌号和直径；如果是非熔化极气体保护焊,要确定保护气体种类和气体流量、电极种类和直径、填充焊丝种类和直径；如果是焊条电弧焊,需确定焊条牌号型号和焊条直径.如果采用单面焊双面成形,除了上面所述的之外,还要确定焊接衬垫的型号.4.1.4坡口和焊缝形式的选择拼板采用对接焊缝,根据板厚、焊接方法和加工能力,坡口形式可选择I型、V型、X型、U型.U型坡口须下料后由刨边机加工出坡口,其它坡口下料时可将坡口一并开出,箱形梁的角接头通常采用角焊缝.根据焊缝的受力情况、部位、焊接方法与装焊顺序,角焊缝可选择单面角焊缝、双面角焊缝；填角焊缝、开坡口全熔透角焊缝；连续角焊缝、断续角焊缝.4.1.5对环境的要求 当施焊环境出现下列任情况,且无有效防护措施时,禁止焊接施工：1风速：气体保护焊时 风速大于2米/秒一级； 其它焊接方法时 风速大于8米/秒五级；2相对湿度大于90%；3雨天和雪天的露天施焊；4环境温度低于-10；4.2 焊前准备4.2.1对坡口附近的清理要求气割零件的边缘和气割焊接坡口面应清除挂渣飞溅,对重要的焊接接头,其坡口面必须用砂轮打磨光亮. 焊件组对前应将坡口正反面20-30mm自动焊焊缝和角焊缝或10mm气保护焊、焊条电弧焊范围内的油、锈、漆、垢、毛刺等清除干净,且不得有裂纹、夹层等缺陷.4.2.2 定位焊缝焊前为了固定焊件的相对位置进行的焊接操作叫定位焊.定位焊形成的短小而不连续的焊缝叫定位焊缝.定位焊缝的质量好坏,位置、长度等是否合适,将直接影响正式焊缝的质量和焊件的变形.所以,焊接定位焊缝时必须注意以下几点：定位焊焊缝应与最终焊缝有相同的质量要求.所用焊接材料不宜随意选择,必须与以后正式焊接时相同.定位焊预热温度应高于正式施焊预热温度.定位焊缝不宜过高,必须保证熔合良好,与母材平缓过渡,防止正式焊接时出现未焊透缺陷.为防止未焊透等缺陷,定位焊时焊接电流应比正式焊接时大10一15.定位焊缝不能焊在焊缝交叉处或焊接方向发生急剧变化的地方,通常至少离开这些位置50mm以上.定位焊缝应填满弧坑.若定位焊缝出现缺陷,必须铲除缺陷,重新进行定位焊.定位焊缝要有足够的强度且不能开裂.为防止焊接过程中开裂,应尽量避免强制装配必要时可增加定位焊缝的长度,并减小定位焊缝的间距.定位焊必须由持相应合格证的焊工施焊.1定位焊焊接方法确定 定位焊可采用CO2气保护焊、80%Ar+20%O2混合气体保护焊、焊条电弧焊、氩弧焊等.请选择其中一种.2定位焊尺寸确定定位焊缝应具有足够的长度以保证定位的牢固度.不同的标准规范、不同生产厂家所要求的定位焊缝的尺寸不尽相同.一般板越薄,定位焊缝的尺寸越小.对于一定厚度的板,如果定位焊缝尺寸小则定位焊缝的间距也应小,若定位焊缝尺寸大则定位焊缝的间距可加大.可参照焊接手册、焊工手册等参考资料、教科书或上网查询.表4-1为某规范的定位焊缝尺寸,仅供参考.表4-1 定位焊缝尺寸mm板厚1.523561010定位焊长度4-810-1515-2020-40间距30-5050-8080-150150-250定位焊厚度不高于表面0.5低于表面低于板厚1/2低于板厚2/33定位焊焊接材料确定 与正式施焊时打底焊道采用的焊接材料相同.可参照相关参考资料.注：打底焊道指在单面坡口对接焊时,在焊缝根部施焊的第一道焊道,或在背面施焊的第一道焊道.4定位焊焊接规范确定焊条直径比正式焊接的焊条细可根据板厚在1.64mm范围内选取；CO2焊丝直径通常小于等于1.2mm.焊接规范可参照建筑钢结构焊接技术规程JGJ81-2002、焊工手册、焊接手册等,表3-2为某厂采用CO2气保护焊焊接定位焊缝的规范.4.2.3 装焊顺序制定装配焊接顺序也是焊前准备的一部分.1编制焊缝代号在制定装配顺序之前应先编制焊缝代号,即给所有节点包括焊缝编号也有称接头代号,并画图说明.编号方法可参照图4-1压力容器产品焊缝编号与分布位置示意图.编号可采用字母+序号,相同节点用相同的字母.所谓相同节点指接头形式、板厚与焊缝相同的节点.例如在板厚相同的条件下,所有盖板与隔板的角焊缝为相同节点、所有的对接焊缝为相同节点、所有盖板与腹板间的角焊缝为相同节点等.图4-1压力容器产品焊缝编号与分布位置示意图.2制定装配顺序和焊接顺序画好焊缝编号与分布图后写出装配顺序和焊接顺序.制定装配焊接顺序的基本原则是：a尽量减小焊接变形 ,b考虑可焊到性和施工难易.因此往往不是全部装配完再焊.所制定的工艺文件中必须说明：先装配哪几个部件,焊哪些焊缝；再装配哪些部件焊哪些焊缝说明顺序.3确定施焊方法说明每条焊缝的施焊方法,如直通焊、对称直通焊、分段退焊、对称分段退焊、分段跳焊、对称分段跳焊等.不同的焊缝要求不同,可根据需要进行选择,每条焊缝只需采用一种施焊方法.3. 焊接工艺规程制定3.1填写产品焊缝识别卡将所设计的箱形梁上所有的节点形式按分类列表,填入焊缝识别卡.箱形梁焊接识别卡的格式可参照表4-3.表4-3为压力容器的焊缝识别卡,识别卡标明了图4-1中的所有焊缝的编号、母材钢号与厚度、焊缝形式、焊接方法与焊接材料等.卡的备注栏写明了对检验的要求.由于对箱形梁焊缝的要求没有对压力容器的要求高,所以箱形梁的焊缝识别卡中可不考虑焊工持证项目.表4-3备注中20%RT-XIII级表示相应焊缝至少有20%要进行X-射线探伤,按照4730-94评级,III级合格.表4-4为本课程设计可能用到的焊接方法的英文缩写.表4-4 焊接方法的英文缩写焊接方法英文表达英文缩写焊条电弧焊shielded metal arc weldingSMAW埋弧焊submerged arc weldingSAW熔化极气体保护电弧焊gas metal arc weldingGMAW熔化极气体保护脉冲电弧焊gas metal arc welding- pulsed arcGMAW-P活性气体保护电弧焊指利用活性气体如CO2、Ar+CO2、Ar+CO2+O2等作为保护气体的金属极气体保护焊方法.Metal active-gas arc weldingMAG熔化极气体保护短路过度电弧焊gas metal arc welding-short circuiting arcGMAW-S熔化极惰性气体保护电弧焊metal inert-gas arc weldingMIG welding钨极惰性气体保护电弧焊tungsten inert-gas weldingTIG welding钨极气体保护电弧焊gas tungsten arc weldingGTAW钨极气体保护脉冲电弧焊gas tungsten arc welding-pulsed arcGTAW-P药芯焊丝电弧焊flux cored arc weldingFCAW气保护药芯焊丝电弧焊gas-shielded flux cored arc weldingFCW-G4.3.2 焊接工艺卡制定 对于每一种节点均应制定焊接工艺卡,给出节点图,标出装配间隙、坡口形式,确定此节点每层焊缝的焊接方法