焊接专业毕业设计说明书论文

焊接专业毕业设计说明书 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 本文由换过几张床贡献 doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 摘 要 本次设计的加热槽槽体是加热及搅拌沥青的专用容器。以通入夹套中的 高温蒸气为热源 加热沥青。设计产品普遍应用于石油化学工业、建筑业等行 业上。该设计中详细制定了加热 根据压力容器的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，此加热槽属于 II 类压力容器。槽的制作工艺和封头冲压模具的设计。 其设计、制造、检 验和验收应符合 GB150,98《钢制压力容器》的规定。16MnR 钢是制造压 力 容器的专用钢。16MnR 的硫、磷含量低，抗拉强度、延伸率、冲击韧性高。 因此，16MnR 的力学性能和工艺性能良好。除环境温度很低或钢板厚度很大 时，冷裂纹倾向较大以外，不 易产生其它种类的裂纹。Q235B 钢的含碳量低， 虽然强度不高，但塑性和冲击韧性很好，焊 接性优良。一般不会因焊接而出 现严重的淬硬组织。 通过分析母材的各种性能及本产品的 结构特点，编制出适合本产品的生 产工艺流程。主要是筒节、封头的加工工艺及加热槽槽体 的总装配焊接工艺。 制定下料及其成形工艺，填写零件加工工艺过程卡;制定装配工艺及焊 接工 艺，填写焊接工艺卡;制定焊后加工工艺。制定夹套的翻边、翻孔工艺。在 制作封头 时，还需根据封头的尺寸计算出封头冲压模具上模及下模的具体尺 寸，制作冲压模具。结合 本产品的技术要求，采用无损探伤和水压试验进行 检验。最后，为了防止产品生锈需对产品 进行涂漆。 关键词: 加热槽; 焊接工艺; 夹套; 冲压模具 沈阳大学毕业设计(论文) No 1 Abstract The heating trough body of this time design is the appropriation container which heats and mixes blend the asphalt. Take passes over in the clamp cover the high temperature steam to heat up the asphalt as the heat source. The design product generally applies to profession and soon in petrochemical industry, architecture industry…etc. In this design in detail formulated to the manufacture craft of the heating trough and the design of the head of the trough ramming mold. According to the standard of pressure container, this heating trough is belonged to II kind of pressure container. Its design, manufacturing, examination and acceptance should conform to the provision of GB150 , 98 《 Steels system pressure containers 》 .The 16MnR steel is the appropriation steel which makes pressure container. The content of sulfur, phosphorus in 16MnR is low, the tensile strength, the elongation ratio and pounds at tenacity are high. Therefore, mechanics function and craft function with 16MnR are good. In addition to the environment temperature is very low or when the steel plate thickness is very big, greatly outside the cold crack is easy to creation, don't easily creation other categories crack. The Q235 B steel contains amount of carbon low, although the strength isn't high, plasticity and resilience are very good and the weldability is fine. Generally will not appears the serious hard organization because of weld. Through analyzes various function of the parent metal and the structure characteristics of this product, draw up the production technical process suited this product. Mainly is the processing craft of the tube stanza, the head and the final assembly welding craft of the heating trough a body. Establishment the craft of Inciseing material and taking it shape , fill in the components processing craft process card; establishment assembly craft and welding craft, fill in the welding craft card; draw up after welding processing craft. Formulates the clamp cover flange, turns the holed craft. When manufacture the head of heating trough, according to the size of the head calculates the ramming mold top die and the stamping die concrete size. Unifies the specification of this product, uses not damage the crack detection and the hydraulic pressure test carries on the examination. Finally, in order to prevent the product rusts must carry on to the product spreads the decoration. Key word: heating trough; welding craft; clamp cover; ramming mold 沈阳大学毕业设计(论文) No 2 引 言 在承受压力等级的基础上，综合压力容器工作介质的危害性(易燃，致 毒程度)可以将压力容器分为 I、II、III 类。本次设计的加热槽槽体属于 II 类 压力容器。 符合下列其中一项的即为二类容器: ?中压容器(III 类规定的除外); ?易燃介质或毒性程度为中度危害介质的低压反应容器和储存容器;?毒性 程度为极度和高度危害介质的低压容器;?低压管壳式余热锅炉;?低压的 搪瓷玻璃压力容器。 工业生产中具有特定的工艺功能并承受一定压力的密闭设备，称为压力 容器。目前压力容器在各行业中的应用已十分广泛。贮运容器、反应容器、 换热容器和分离容器均属压力容器。它是在石油化学工业、能源工业、科研 冶金、结构设计、和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用的设备。其整个制造过程涉及 机械加工、焊接、热处理和无损检测等专业技术门类。因 此，压力容器行业的国际地位在一定程度上反映了国家的综合实力。 压力容器一般由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔和接管、支座等六 大部分构成容器本体。此外，还配有安全装置、表计及完成不同生产工艺作 用的内件。压力容器由于内部或外部承受气体或液体压力，是对安全性有较 高要求的密封容器。早期主要用于化学工业，压力多在 10 兆帕以下。合成氨 和高压聚乙烯等高压生产工艺出现后，要求压力容器的压力达 100 兆帕以上。 随着化工、石油化工等工业的迅猛发展，压力容器的工作温度范围越来越宽、 容量不断增大，有些还要求耐介质腐蚀。20 世纪 60 年代开始，核电站(电站 锅炉)的发展对反应堆压力容器提出了更高的安全和设计要求。从而促进了 沈阳大学毕业设计(论文) No 3 压力容器的进一步发展。 为了生产和使用更安全、更具有经济性的压力容器产品，传统的设计、 制造、焊接和检验方法已经无法满足产品质量要求，正在被新技术、新工艺 所代替，而冶金、机械加工、焊接和无损检测等压力容器相关行业的技术进 步，是压力容器行业整体技术水平提高的前提条件。 由于压力容器发展迅速，压力容器的工作条件越来越苛刻，对焊接技术的 要求也更加严格。现代焊接技术已能焊出无内外缺陷的、力学性能等于甚至高 于被连接体的焊缝。焊接的密封性好，适于制造各类容器。采用焊接工艺能有 效利用材料，焊接结构可以在不同部位采用不同性能的材料，充分发挥各种材 料的特长，达到经济、优质的目的。焊接已成为现代工业中不可缺少、而且日 益重要的加工工艺方法。 传统的压力容器通常采用低碳钢或低合金高强度钢母材制造。 近年来随着 焊接技术的不断完善，高强度钢在现代压力容器结构中获得了广泛应用。目 前，焊条正向着高效、低污染和具有特殊性能方向发展。气体保护焊和埋弧 焊焊丝逐渐由实芯焊丝向药芯焊丝方向发展，药芯焊丝具有高效、节能及成 分调节方便等优点，是未来发展的方向。埋弧焊用焊剂也逐渐由大量使用熔 炼 型焊剂向烧结型焊剂过渡。烧结型焊剂具有节能、成分调节方便及制造简 单等一系列优点，也是焊剂的发展方向。未来的焊接工艺，一方面要研制新 的焊接方法、焊接设备和焊接材料，以进一步提高焊接质量和安全可靠性， 如改进现有电弧、等离子弧、电子束、激光等焊接能源;运用电子技术和控 制技术，改善电弧的工艺性能，研制可靠、轻巧的电弧跟踪方法。 本次设计的加热槽槽体为圆柱形钢制容器，是加热及搅拌沥青的专用容 沈阳大学毕业设计(论文) No 4 设计出结构 器，以通入夹套中的高温蒸气为热源加热熔化沥青。首先，要根据产品要求 各个部件的主要尺寸及制作工艺;其次，要合理选择材料，以满 足加热槽的强度、刚度等质量要求。 加热槽的制造工艺已基本成熟且应用十分广泛。目前加热槽的设计正在 向大型化高参数方向发展;材料广泛应用各级别的低合金高强度钢。近几年 我国压力容器制造业尝试应用计算机技术。如焊接工艺编制采用焊接专家系 统;焊接工艺评定和焊工 培训 焊锡培训资料ppt免费下载焊接培训教程 ppt 下载特设培训下载班长管理培训下载培训时间表下载 考试使用计算机管理;编制零部件制造工艺过 程卡等。焊接机械化和自动化水平已得到提高，如焊机实现程序控制、数字 控制;研制从准备工序、焊接到质量监控全部过程自动化的专用焊机;在自 动焊接生产线上，推广、扩大数控的焊接机械手和焊接机器人。随着焊接和 无损检测等技术的不断进步，特别是以计算机技术为代表的信息技术的飞速 发展，加热槽等压力容器的安全性和可靠性得到了显著提高。 沈阳大学毕业设计(论文) No 5 1 产品介绍 1.1 产品结构分析 本次设计的加热槽槽体属于 II 类压力容器。工业生产中具有特定的工艺 功能并承受一定压力的密闭设备，称压力容器[1]。目前压力容器在各行业中的 应用已十分广泛。贮运容器、反应容器、换热容器和分离容器均属压力容器。 它在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重 要作用。 本加热槽的设计目的是加热及搅拌沥青，沥青是毒性程度为中度危害的 介质，每个焊缝都必须保证质量达到要求。本产品主要是由内筒、上夹套、 下夹套、内筒封头、夹套封头和一个角钢法兰所组成。产品的简要数据如表 1 所示。 表 1 产品简要数据表 设计压力 (MPa) 工作压力 (MPa) 物料名称 1.46 1.32 沥青 设计温度(?) 全容积(m3) 容器类型 ?200 16 II 类 加热槽上还有支座、支架、支撑架等几个附件，具体位置如图 1 所示。 图 1 产品结构简图 1—高温蒸汽出口;2—支架;3—高压蒸汽进口;4—支座;5—支撑架; 6—人孔;7—废料排出口;8—沥青出口;9—吊架。 沈阳大学毕业设计(论文) No 6 1.2 母材性能分析 根据产品的设计要求，加热槽的内筒及内筒封头部分选用的材料为 16MnR 钢，夹套及夹套封头等部分选用的材料为 Q235B 钢。16MnR 钢是制 造压力容器的专用钢。16MnR 的硫、磷含量略低于 16Mn，冲击韧性比 16Mn 有所提高。16MnR 的力学性能和工艺性能良好。Q235B 钢的含碳量低，虽然 强度不高，但塑性和冲击韧性很好，焊接性优良。 1.2.1 内筒材料的性能分析 (1)16MnR 钢的化学成分分析 材料的化学成分直接影响着材料的各项性能，因此需控制材料中的有害 杂质硫、磷的含量。材料中含硅量超过了 0.6%对冲击韧性不利，使脆性转变 温度提高。含碳量超过 0.3%和含锰量超过 1.6%，焊接时易出现裂纹，同时在 热轧钢板上还易出现脆性的贝氏体组织。16MnR 钢的屈服强度为 345MPa， 是屈服强度在 294~392MPa 之间的热轧钢。这一类热轧钢主要通过锰、硅等 合金元素的固溶强化获得高强度。16MnR 钢的化学成分如表 2 所示。 表 2 16MnR 钢的化学成分 牌号 C 16MnR ?0.20 Si 0.20,0.55 化 学 成 分(%) Mn 1.20,1.60 S ?0.030 P ?0.035 (2)16MnR 钢的力学性能分析 本设计中选用的 16MnR 钢板的厚度为 16mm，该厚度钢板的力学性能如 表 3 所示。 表 3 16MnR 钢的力学性能[2] 热处 牌号 理状 态 16MnR 热轧 规格 (mm) ?16 拉 屈服强度 伸 试 验 伸长率 温度 (?) 0 冲击试验 20?横向 冷弯试验 ,=2, 180o d = 2a 抗拉强度 σ s (MPa) 345 σ b (MPa) 510,640 δ 5 (%) 21 Akv (J) 31 沈阳大学毕业设计(论文) No 7 材料的力学性能与焊接结构的使用安全有很大关系，因此材料的力学性 能必须达标才可使用。 (3)16MnR 钢的焊接性分析 16MnR 钢是制造压力容器的专用钢，对硫、磷等杂质控制严格，但在焊 接接头中仍有可能产生缺陷及性能变化: ?热裂纹 焊缝中的热裂纹是指焊缝在结晶时形成的沿晶间开裂的裂 纹。热轧钢含碳量较低，且锰含量较高，即焊接热裂纹倾向较小。但在埋弧 自动焊时，焊接热输入较高，熔池尺寸较大，柱状晶体发达，晶间偏析较严 重，焊接接头中也会出现各种形式的热裂纹，此时产生的热裂纹主要是结晶 裂纹。结晶裂纹在结晶后期(温度稍高于固相线温度以上)，由于低熔点共晶 形成的液态薄膜削弱了晶粒间的联系， 在拉伸力作用下发生开裂[3]。 16MnR 而 钢板中碳、硫、磷等元素含量必须控制在要求值以下。由于同时 16MnR 钢的 含锰量相对较高，锰硫比 (Mn/S)能达到除硫要求，所以具有较好的抗热裂性 能，正常焊接条件下热裂纹倾向较小。?冷裂纹 热轧钢含有少量的合金元素，碳当量比较低， 一般情况下(除 环境温度很低或钢板厚度很大时)冷裂纹倾向不大。焊接接头在焊后的冷却 过程中，会产生组织应力、热应力及拘束应力等内应力，又因扩散氢及淬硬 组织的共同作用，故极易在钢材的热影响区产生具有延迟特征的冷裂纹。本 设计中 16MnR 钢板采用的是 16mm 的中等厚度钢板，因此不易产生冷裂纹。 ?再热裂纹 再热裂纹易出现在含有沉淀强化元素的高强钢、珠光体钢、 奥氏体钢中，其基本特征为:厚板焊接结构消除应力处理过程中，在热影响 区的粗晶区存在不同程度的应力集中时，由于应力松弛所产生附加变形大于 沈阳大学毕业设计(论文) No 8 该部位的蠕变塑性，则发生再热裂纹。由于不含强碳化物形成元素，所以 16MnR 钢对再热裂纹不敏感[15]。 ?层状撕裂 层状撕裂是指有角接接头或丁字接头的大型厚板结构焊接 时，在钢板厚度方向承受较大的拉应力，导致沿钢板轧制方向形成的阶梯状 的裂纹。内筒部分选用厚度为 16mm 的 16MnR 钢板，不易产生层状撕裂。 ?过热区脆化 焊接接头过热区脆化取决于母材成分和焊接热循环方 式，后者以高温停留时间和冷却速度为主要指标。奥氏体晶粒在过热区(高于 1100?区域)显著长大甚至产生魏氏体，使韧性急剧降低;钢中的碳化物、氮 化物等难溶质点高温时溶入过热区，冷却时未能及时析出而保留在奥氏体晶 粒中等，均是引起脆化的原因。此外， 冷却过程中还可能产生一系列不利的 组织转变，例如生成粗大马氏体，铁素体-贝氏体-高碳马氏体脆性混合组织 和 M-A 组元等，都是产生脆化的原因[4]。16MnR 钢主要靠合金元素的固溶强 化作用来保证其具有良好的力学性能，且在热轧状态下使用仅以粗晶脆化为 主，其它脆化不易产生。16MnR 钢焊后经 600?，1h 的回火处理后。16MnR 经消除应力回火处理后，韧性有很大恢复，可防止脆化。 经过对 16MnR 钢的焊接性进行分析，得出以下结论: ?16MnR 钢板可装配成各种不同的焊接接头，适合不同位置焊接，且焊 接工艺和技术要求相对简单。 ?焊前一般不需要预热。 ?塑性和冲击韧性良好，焊接接头产生冷裂纹或热裂纹的倾向小，适合 各类大型结构和受压容器。 ?16MnR 钢， 对焊接电源设备没有特殊要求， 交直流弧焊机都可以焊接; 沈阳大学毕业设计(论文) No 9 对焊接材料也无特殊要求，酸性、碱性焊条和焊剂都可以使用。 1.2.2 夹套材料的性能分析 (1) Q235B 钢的化学成分分析 Q235B 钢含碳量小于或等于 0.20%，锰、硅等元素含量也比较少。其焊 接用钢均为镇静钢，具体化学成分如表 4 所示。 表 4 Q235B 钢的化学成分 牌号 Q235 等级 C B 0.12,0.20 Mn 0.30,0.70 化 学 成 分(%) Si ?0.3 S ?0.045 P ?0.045 F、b、z 脱氧方法 (2) Q235B 钢的力学性能分析 Q235B 钢属于典型的碳素结构钢。本次设计选用的 Q235B 钢板的厚度为 12mm，该厚度钢板的力学性能如表 5 所示。 表 5 Q235B 钢的力学性能 拉 牌号 等级 规格 (mm) 屈服强度 伸 试 验 抗拉强度 伸长率 冲击试验 温度 (?) 20 V 型纵向冲 击吸收功 ,=2, 180o 冷弯试验 σ s (MPa) 235 σ b (MPa) 375,500 δ 5 (%) 26 Akv (J) 27 纵a，横1.5a Q235 B 6,16 (3)Q235B 钢的焊接性分析 Q235B 钢属于碳素结构钢中的低碳钢。其含碳量少，锰、硅等元素含量 较少，一般用熔焊法或其他焊接方法通常不会因焊接而出现严重的硬化组织 或淬硬组织。这种钢的强度不高，塑性和冲击韧性良好，焊接接头的塑性和 冲击韧性也很好。焊接时一般不需要预热、层间保温和后热，焊后也不必热 处理。所以 Q235B 钢的焊接性优良[5]。但是，当刚性大的结构件在低温条件 下焊接时，可能出现裂纹。为此，在寒冷天气焊接时有必要采用适当的预热 和缓冷措施。 沈阳大学毕业设计(论文) No 10 2 零部件加工工艺 本加热槽内筒与夹套选用了不同的材料，根据材料的性能以及各部件的 特殊要求制定制作工艺流程。 2.1 产品制作工艺流程图 2.1.1 内筒筒节制作工艺流程图 此加热槽的内筒筒体部分是由两节筒节焊接而成，筒节的制作工艺流程如 图 2 所示。 图 2 内筒筒节制作工艺流程图 2.1.2 夹套筒节制作工艺流程图 夹套部分分为上夹套、下夹套和夹套封头，其中上、下夹套的工艺相同， 如图 3 所示。 图 3 夹套筒节制作工艺流程图 2.1.3 封头制作工艺流程图 本设计中有两个封头，内筒封头和夹套封头，它们的制作工艺是相同的， 如图 4 所示。 图 4 封头制作工艺流程图 No 11 沈阳大学毕业设计(论文) 2.1.4 总制造工艺流程图 各部件制造完成后，进行整体装配焊接，工艺过程如图 5 所示。 图 5 总装配工艺流程图 2.2 焊缝位置分布 本加热槽内筒焊缝的位置分布如图 6 所示。焊缝如此布置，是为了保证焊 缝没有十字交叉。 封头拼板焊缝 环焊缝 纵焊缝 图 6 焊缝布置图 2.3 内筒筒节制作工艺 2.3.1 钢材复检 压力容器是质量要求严格的重要焊接结构。加热槽的内筒及内筒封头部 分选用厚度为 16mm 的 16MnR 钢板制作，夹套及夹套封头等部分选用厚度为 12mm 的 Q235B 学性能复检，还应检验金属材料钢板制作。这两种钢材在使用前应进行必要的化学成分和力 的表面及内部质量(如夹层、砂眼等) [17]。 沈阳大学毕业设计(论文) No 12 2.3.2 钢材预处理 (1)钢材矫正 钢材在轧制、运输、装卸和堆放过程中，表面常会出现凹凸不平或弯曲、 扭曲、波浪变形等现象。当这些变形超过一定程度时，会影响焊接结构件生 产过程中各工序的正常进行，并将降低产品的质量[6]。 按操作方法的不同对钢板的矫正可分为手工矫正、机械矫正和火焰矫正三 种方法。在本设计中对 16MnR 和 Q235B 钢板的矫正选用的是机械矫正法， 采用的专用设备是 4200mm×9 辊式中厚板矫平机，其工作原理如图 7 所示， 技术参数如表 6 所示。 图 7 4200mm×9 辊式中厚板矫平机原理图 1— 导向辊; 2—上支承辊; 3—上工作辊; 4—下工作辊; 5—下支承辊。 表 6 4200mm×9 辊式中厚板矫平机技术参数 厚度(mm) 8~40 宽度(mm) 1500~4000 长度(mm) 4000~18000 上横梁开口度 (mm) 240 最大较平温度? 600~800 支撑辊列数×辊数(个) 2×7=14 矫正速度 m/s 0.3~0.8 传动比 22 辊数×辊距 (mm) 9×360 主电动机功率 (kw) 125 辊径×辊长(有效长) (mm×mm) 320×4200 (2) 表面清理 钢材表面存在的铁锈、氧化皮及各种污物等，都将直接影响零件和产品 的制造质量，焊前应进行清理的工作。除锈的方法有种:化学法和机械法。 沈阳大学毕业设计(论文) No 13 本设计中对 16MnR 和 Q235B 钢板清理选用的是机械法中的喷丸方法。 采用 GYX-nM 型钢材预处理装置，它是一种大型喷丸除锈设备，既可以用于 钢板、型钢的表面处理，也可用于结构部件的表面处理。钢材矫正后，利用 电磁吊上料、辊道输送到加热室预热，再进入喷砂机中将铁锈及氧化皮除掉， 清理掉丸料后，装置自动喷底漆并烘干，以防钢板在加工过程中再次生锈[7]。 2.3.3 划线、下料 选定钢板尺寸规格后，在板材上进行划线，所谓划线即按构件设计图样 的图形与尺寸 1:1 划在待下料的钢板上，随后按划线图形进行下料加工的 工 序。下料是指将零件从金属材料上按划线标记切割下来的工序。下料的方法 可分为两类:机械切割和热切割。本设计中 16MnR 和 Q235B 钢板选用的都 是中等厚板的板材，对其下料均选用热切割的方法，采用的设备是 CNC-4A 型数控切割机，用氧乙炔火焰进行切割[8]。 在划线下料前应先对制作内筒筒节的板材进行选取，因为钢材在卷圆后， 内层纤维受压而缩短，外层纤维被拉伸而伸长。而在内层与外层之间存在着 一层既不缩短也不伸长的纤维，该层即为中性层。 制作内筒筒节所用钢材的展开尺寸计算就是以中性层为依据的。首先， 按弯曲 与板厚 s 的比值确定中性层位置， k 为中性层位置系数。 内径 r r s = 1000 16 = 62.5 > 5 ，所以 k 值取 0.5。 故筒节的展开直径: d = Dg + s = 2000 + 16 = 2016(mm) (2-1) 筒节的展开长度: L = πd = 3.14 × 2016 = 6330.24(mm) 沈阳大学毕业设计(论文) No 14 (2-2) 筒节的展开长度即为选用板材的长度;再根据筒体的总长选择板材数量 以及每块板材的宽度。筒体总长 4200mm，选取两块板材即可，宽度分别为 1900mm 和 2300mm。采用数控切割机下料时，钢板边缘处厚度不均匀，影响 焊接质量，因此，需预留出余边量为 50mm。 根据以上计算，选择制作筒节板材的尺寸16mm × 6500mm × 2000mm ,一块; 16mm × 6500mm × 2400mm ,一块。所选内筒筒节板材，如图 8 所示。 8 内筒筒节下料尺寸 注:——为毛坯尺寸;为选板尺寸 图 2.3.4 边缘加工 边缘加工是按工艺要求采用一定的加工方法将工件的边缘或端面加工成 符合工艺要求的形状、平直度和粗糙度的生产过程。边缘加工可以消除前到 工序加工所产生的加工硬化层和热影响区;根据工艺要求完成坡口加工;消 除装配、焊接工件边缘或自由边的各类缺陷，以提高加热槽的整体质量;提 高结构的表面质量，也可为产品的后期制作创造条件。常用边缘加工的方法 为刨削、铣削、车削等切削加工工艺。在设计中所选用的设备是 B81050A 型 刨边机进行边缘加工。 沈阳大学毕业设计(论文) No 15 2.3.5 筒节卷制 钢板的弯曲加工，实际上是通过旋转的辊轴，使钢板在辊轴的作用力和摩 擦力的作用下，自动向前推进产生塑性变形而弯曲。本设计选用对称式三辊 卷板机，钢板卷制的基本原理如图 9 所示。 R d H d B 图 9 三辊卷板机工作原理图 坯料经卷弯后所得的曲率取决于辊轴的相对位置、钢材的厚度和力学性 能，如下式所示: ( d 2 / 2 + s + R ) 2 = ( B / 2) 2 + ( H + R ? d 1 / 2) 2 (2-3) 式中: d1 上辊的直径，mm; d 2 上辊的直径，mm; s 钢板的厚度，mm; R 零件的曲率半径，mm; H 上辊与下辊的中心距，mm; B 两下辊之间的中心距，mm。 钢板在弯曲加工时，通常规定 D s > 40 ，可以进行冷弯试验，若 D s > 40 ， 超过了材料在常温塑性变形能力，则必须进行热弯。其中: D 为圆筒直径， s 为钢板的厚度钢板。加热槽的内筒 D s = 2000 / 16 = 125 > 40 ，可以进行冷弯。根 据工艺要求， 本设计采用 Wn-16×3200 型号的对称式三辊卷板机， 其技术参数 沈阳大学毕业设计(论文) No 16 如表 7 所示。 表 7 Wn-16×3200 型对称式三辊卷板机技术参数 卷板最大尺寸(宽度×宽度) (mm×mm) 16×3200 卷标速度 (m/min) 5 最小弯曲直径 (mm) 850 材料屈服极限 (MPa) 245 电机功率 (kw) 44 (1)预弯 使用对称式三辊卷板机进行钢板卷制时，在钢板的两端各存在一 个平直段(约为两下辊中心距长度的一半)无法卷弯。为此，在卷制之前， 应采取的措施将钢板两端弯曲成所需要的曲率。预弯的方法有以下两种:模 压预弯和弯胎预弯。在此选择弯胎预弯的方法，即利用弯曲胎板在卷板机上 进行的。其原理如图 10 所示。 工件 胎板 a b c d 图 10 预弯胎板法工作原理图 预弯胎板一般用厚度大于筒体厚度两倍以上的板材制成。在本设计中预 弯胎板的厚度取 35mm。在冷变形时需考虑到回弹量， 预弯胎板的曲率半径应 略小于筒体的半径，所以取 900mm。预弯长度应大于两下辊中心距的一半， 通常为(6~20)s，在此取 240mm。 沈阳大学毕业设计(论文) No 17 (2)对中 为防止钢板在卷制过程中出现扭斜，产生轴线方向的错边，滚 卷之前在卷板机上摆正钢板的过程为对中。常用的方法有:对中挡板对中法、 倾斜进料对中法、辊上槽线对中法。本设计所选用的是辊上槽线对中法，即 先在钢板上划出中线，然后与下辊表面的槽线对正，即可对中。 (3)卷制 对中后可实施滚卷，使上辊下压，钢板产生一定曲率的弯曲。 卷制时应注意:冷卷时，不超过材料允许的最大变形率;上辊下压产生的下 压力保证辊子不打滑;根据板厚、材质，一次下压量不超过卷板机的额定功 率;考虑冷卷时的回弹量，应过卷 20~30mm，并随时用样板进行测量。卷制 达到要求曲率时，还应在此曲率下多卷几次，以使其变形均匀和释放内应力， 减少回弹。 (4)矫圆 在滚圆完毕并对纵缝进行装配焊接之后，应再次滚圆，以使筒 节的圆度达到规定的范围。步骤如下:逐渐加载，达到最大矫正曲率;重点 矫正焊缝区，经测量直到合格;逐渐卸载，至卷制过程结束[9]。 2.3.6 纵缝焊接 (1)焊前准备 由于筒节所用的材料是 16mm 厚的 16MnR 钢板， 所以采用 双面埋弧自动焊的焊接方法，坡口形式为对称的 X 形坡口，如图 11 所示。 外 内 图 11 筒节纵缝焊接坡口形式 在焊接前首先应对坡口进行机械清理，清除坡口内外两侧各 20mm 范围 内的油污、铁锈、氧化皮等杂质。焊条需在 350?的温度下烘干 1 小时;焊剂 沈阳大学毕业设计(论文) No 18 需在 150?的温度下烘干 2 小时。 (2)焊接工艺参数 首先，将纵缝用焊条电弧焊进行定位焊，电源采用的 是直流反接。选用的电机型号为 ZXG-300，工艺参数如表 8 所示。 表 8 焊条电弧焊接工艺参数 焊接材料 E5015 焊条直径(mm) 4 焊接电流(A) 180 电源种类 直流反接 纵缝定位焊后，需检查装配及焊点焊接质量。此时可以根据坡口形式采 用双面埋弧自动焊焊接。埋弧焊机型号:MZ-1000，此焊机的技术参数如表 9 所示。 表 9 MZ-1000 焊机的技术参数 焊接电流(A) 400~1200 焊丝直径(mm) 3~5 送丝速度(cm/min) 50~200 焊接速度(cm/min) 25~117 电流种类 直流或交流 由于内筒筒节部分选用的是 16 mm 的钢板，内、外两面都各焊一层，采 用双面埋弧焊要求边缘必须平直，保证间隙小于 2 mm。焊接第一面的熔深为 板厚的 40%~50%,第二面要控 60%~70%，以保证焊透。工 艺参数如表 10 所示。 制熔深达到板厚的 表 10 埋弧焊接工艺参数 焊缝类别 内焊缝 外焊缝 焊层 第一层 第二层 焊接材料 H08MnA+HJ431 焊丝直径 (mm) 4 [10] 焊接电流(A) 720~740 740~760 电弧电压(V) 34~36 焊接速度 (m/h) 28~32 所有焊接工艺参数均需经焊接工艺评定试验后确定。所谓工艺评定就是: 为验证所拟订的焊件焊接工艺的正确性而进行的试验过程及结果的评价。 (3)焊后热处理 焊后需进行消除应力处理，16MnR 钢回火温度在 650? 左右。 因筒节板厚为 16mm， 是中厚板， 回火后保温时间应长一些， 35min。 取 沈阳大学毕业设计(论文) No 19 2.4 夹套筒节制作工艺 夹套筒节制作的钢材复检、 预处理、 边缘加工工艺与内筒筒节的钢材复检、 预处理及 2.4.1 划线、下料 夹套部分选料边缘加工工艺相同。下面介绍夹套筒节制作的其它工艺。 与筒节部分相同，制作夹套的 Q235B 钢板展开尺寸的计算 以中性层为依据。首先，按弯曲内径 r 与板厚 s 的比值确定中性层位置。 r s = 1100 12 = 91.7 > 5 ，所以 k 值取 0.5 故夹套的展开直径: d = Dg + s = 2200 + 12 = 2212(mm) (2-4) 夹套的展开长度: L = πd = 3.14 × 2212 = 6945.68(mm) (2-5) 上夹套宽 1766mm，下夹套宽 1484mm，预留出加工余量。 根据以上计算， 选择制作夹套板材的尺寸， 上夹套12mm × 7000mm × 1850mm 的 钢板一块;下夹套选用12mm × 7000mm × 1550mm 的钢板一块。所选板材尺寸如图 12，所示。 (a)上夹套毛坯尺寸; (a) (b) 图 12 夹套展开尺寸 (b)下夹套毛坯尺寸(注:——为毛坯尺寸;为选板尺寸) 沈阳大学毕业设计(论文) No 20 2.4.2 翻边、翻孔 加热槽夹套上有多处接管需要进行翻孔;且上、下夹套的边缘需要翻边。 (1) 翻孔 翻孔工艺的示意图，如图 13 所示。 图 13 翻孔工艺示意图 H—翻边的高度，mm ; h—圆弧中心高，mm ;t—工件厚度，mm ;d—翻边预冲孔直径，mm; D—翻边后孔中径，mm;B—凸缘宽度，mm;r—翻边与工件平面的圆角半径，mm; r ? 1 + 1.5t t ? 2mm 时，取 r = (2 ~ 3)t H ? 1.5r H = ( D ? d ) 2 + 0.43r + 0.72t d = D ? 2( H ? 0.43r ? 0.72t ) (2-6) (2-7) 根据零件翻边后孔中直径 D ，计算预冲孔直径 d ，并核算翻边高度 H 。当 不能翻出要求的高度时，可先拉深，后在底部冲孔，再翻孔的方法。如果多 次翻边，由于每两道工序之间要进行退火，不经济且工件变薄较严重，故一 般不予采用。 最大翻边高度: H max = D(1 ? k 0 ) 2 + 0.43r + 0.72 t (2-8) 其中， k 0 第一次翻边系数 孔的加工方法是预先钻个小孔，去毛刺后用模具冲孔。翻边低孔的粗糙 度直接影响工件质量，如孔边有毛刺存在，就会导致翻翻口的破裂。 沈阳大学毕业设计(论文) No 21 使用球底上模时圆孔翻边力: F = 1.2πDntδσ b (2-9) 式中， n 系数，与 k 0 有关; δ 伸长率; σ b 抗拉强度。 翻边模具设计如图 14 所示: 图 14 有预制孔的翻孔模具形状及尺寸 圆角半径 R 应尽可能选用较大的数值， 但不应超过 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 R = 2 D?d ?t 的计算 值。还应注意圆孔翻边的弹孔间隙 Z 2 一般控制在(0.75~0.85) t 时，可使孔壁 稍微变薄且垂直度好。 (2)外缘翻边 外缘翻边分为内曲翻边和外曲翻边，本加热槽的夹套，采用内曲的方法来翻 边。内曲翻边是用模具把坯料上内凹的外边缘翻成竖边的冲压方法，与圆孔 的翻边相似，属于伸长类翻边[11]。 翻边力: F = 1.25 Ltσ b k (2-10) 式中， L 曲变线长度，mm; k 系数，取 0.2~0.3。 沈阳大学毕业设计(论文) No 22 外缘翻边的制作工作原理如图 15 所示。 图 15 外缘翻边原理图 1—下模;2—上模;3—毛坯;4—压料板;5—气垫顶杆。 2.5 封头制作工艺 封头制作的钢材复检、预处理、边缘加工工艺与内筒筒节的钢材复检、 预处理及边缘加工工艺相同。下面介绍封头制作的其它工艺。 2.5.1 封头部分的选料 封头在划线下料前应先对制作封头的坯料进行计算。 坯料直径(包括加工余量) : Dp = k ( Dg + s ) + 2h + 100 (2-11) 式中: Dp 毛坯料直径,mm; Dg 封头内径,mm; k 封头形状影响系数; s 板厚, mm; h 直边量, mm; 100二次切割余量, mm。 所以， Dp 内筒 = 1.19 × (2000 + 16) + 2 × 50 + 100 = 2599.04(mm) 由于毛坯料直径过大，所以采用拼板的方法来制作毛坯料，为了避免焊缝十 字交叉，压力容器的封头由两块或有左右对称的三块钢板且对接焊缝距封头中心 沈阳大学毕业设计(论文) No 23 ?1/4 Dg 。 内筒封头坯料由: 16mm × 1000mm × 2650mm 和16mm × 1650mm × 2650mm 的 两块板材拼焊而成，封头拼板如图 16 所示。 图 16 封头拼板示意图 X 形坡口，如 2.5.2 封头拼接施焊 封头拼接采用双面埋弧自动焊，坡口形式为对称的 图 17 所示。埋弧焊机型号:MZ-1000，封头拼焊工艺参数同表 8 和表 10。 图 17 封头拼接焊缝坡口形式 2.5.3 加热 拉延前要对板材进行加热，这样可以提高板材的韧性，降低变形抗力，易 于拉延成形。采用室式加热炉加热。内筒封头材料为 16MnR 钢板，冲压的起 始温度为 1050?左右，冲压结束温度不得低于 700?，如温度低于 700?冲压 后必须进行回火处理。温度过高，板材的结构组织将发生变化;温度过低， 变形抗力大不易拉延。 沈阳大学毕业设计(论文) No 24 2.5.4 压制 压制封头的方法很多，可采用人工锤击法、冲压成形法及爆炸成形法等。 本设计采用的是冲压成形法。整体封头压制属于拉延过程。拉延也称为拉伸 或压延，它是平板毛坯或空心半成品利用拉延模具拉延成一个开口零件的过 程。 此加热槽的内筒封头及夹套封头设计为标准椭圆形。首先，对冲压封头 的压延力进行计算: t P = ekπ ( Dp ? Dg ) sσ b (2-12) 式中， e 压边力影响系数，有压边 e = 1.2 ; k 封头形状影响系数; Dp 毛坯直径，mm; Dg 封头内径，mm; s 板厚，mm; t σ b 材料的高温抗拉强度，N/mm 。 2 根据上式计算出内筒封头的压延力: P 内筒 = 1.2 × 1.19 × 3.14 × (2599.04 ? 2000) × 16 × 0.6 = 257.861( t ) 冲压设备采用水压机或油压机。根据上述的延压力计算来选择压力机的 吨位，并且需要考虑到冲压直径。所以可选用 500t 的四柱式油压机。 在压制封头过程中，当 s Dp × 100 ? 1 ~ 1.2 ，需要采用压边圈。内筒封头的 s Dp × 100 = 16 2650 × 100 = 0.60 ? 1 ~ 1.2 ，所以要采用压边圈。压边圈主要用来防 止由于冲压力过大而产生起皱的现象。压边圈应安装在下模上面，与下模表 面之间应留有 1.15~1.2 倍板厚的间隙。 沈阳大学毕业设计(论文) No 25 由于 Dp ? Dg = 2599.04 ? 2000 = 599.04(mm) ，6s ? Dp ? Dg ? 45s 。因此，该产品 的封头属于中壁封头，中壁封头可一次拉延成形。 2.5.5 二次划线、切割 因考虑到在冲压成形加工工艺过程中存在不稳定因素，较难掌握封头的 变形及准确形状，在封头毛坯下料时已预留出 100mm 修边余量，以便加工后 进行修整。因此，封头冲压成形后利用焊接回转台再按照内筒封头的展开尺 寸，进行二次划线及二次切割。为提高工作效率，可使钢板的二次切割和坡 口加工同时进行。将封头夹持于可旋转的回转平台上，开口朝上，而将割枪 夹持于工作平台侧面的支架上，使之对准切割线，由电动机驱动回转平台旋 转。即可切出直边、V 形或 X 形坡口。切割时主要考虑封头的对中方法，本 设计采用三角对中法，即将封头放 在等边三角形支架上，找出最低点，装夹 好即可。另外，由于封头中心与回转台中心不同轴及封头高度差异造成封头 边缘的径向跳动，使切割不稳定，为此，可采用与割嘴相连的导向滚轮，用 弹簧压紧在封头壁进行切割。 沈阳大学毕业设计(论文) No 26 3 装配焊接工艺 在焊接结构制造中，将组成结构的各个零件按照一定的位置、尺寸关系 和精度要求组合起来的工序，称为装配。装配在焊接结构制造工艺中占有很 重要的地位，这不仅是由于装配工作的质量好坏直接影响着产品的最终质量， 而且还因为装配工序的工作量大，约占整个产品制造的 30%~40%。因此，应 正确的选用工装夹具定位并夹紧工件;选用适合的变位机调整焊件、焊机或 焊工的位置，可提高装配工作的效率和质量，缩短产品制造工期、降低生产 成本、保证产品质量。 3.1 装配的基本条件 进行焊接结构的装配，必须具备定位、夹紧和测量三个基本条件。 定位就是将带装配的零件按图样的要求保持正确的相对位置的方法。夹 紧就是借助于外力是零件准确到位，并将定位后的零件固定。测量是指在装 配过程中对零件间的相对位置和各部位尺寸进行一系列的技术测量，以衡量 定位的准确性和夹紧的效果，以指导装配工作。 3.2 工件的定位 3.2.1 定位器 定位器是将装配零件在装焊夹具中固定在正确位置的器具。在装焊工装 夹具中常用的定位器主要有挡铁、支撑钉、定位销、定位槽、V 形铁、定位样 板等。装焊夹 公差，是否符合夹具设计图样具在使用前，应按规定的程序校验定位器与基准面之间的形位 的要求。在安装基面上的定位器要承受焊件的 重力，并与焊件表面接触。 沈阳大学毕业设计(论文) No 27 3.2.2 零件的定位方法 根据零件的具体情况，选取零件的定位方法。根据定位方法的不同可分 为划线定位、样板定位、定位元件定位、台卡具定位。本设计中采用的是划 线定位的方法[18]。 3.2.3 定位焊 定位焊是用来固定各焊接零件之间的相互位置，以保证整个结构件得到 正确的几何形状和尺寸，它是装配常用手段之一。进行定位焊时应注意:定 位焊的起头和结尾处应圆滑，否则在焊接时容易在该处造成未焊透;定位焊 应与该构件的焊接工艺相同(如预热、焊材等);定位焊由于是间断焊，工件温 度较正式焊接时低，因热量不足而容易产生未焊透和淬硬组织，因此定位焊 的焊接电流应较正式焊接时高 10%~15%;在焊缝交叉处和焊缝方向急剧变化 处，不要进行定位焊;局部强行组对的结构，其定位焊缝长度可视其情况适 当加长[19]。 因为加热槽各部分板厚都大于 9mm，故定位焊缝长度 35~45mm，间距 250~350mm。 3.3 容器的装配焊接 3.3.1 内筒筒节间的装配焊接 内筒筒节对接装配首先应定位准确、可靠，符合施工图样规定的尺寸和 公差要求。为使筒节易于获得同轴度及便于装配中翻转，装配前筒节已进行 了矫圆，为了防止筒体变形可以在筒体内使用径向推撑器撑圆。 本设计中筒节间的装配采用的是卧式装配的方法，装配是在焊接滚轮架 上进行的。将两筒节置于滚轮架上按要求预留出焊缝间隙，进行定位焊。接 沈阳大学毕业设计(论文) No 28 头装配后，错边量不应超过壁厚的 15%，最大不超过 5.0mm。 内筒筒节间的环焊缝焊接采用双面埋弧自动焊，坡口形式为对称的 X 形 坡口，如图 18 所示。埋弧焊机型号:MZ-1000，工艺参数同表 8 和表 10。 图 18 内筒筒节间的环焊缝坡口形式 3.3.2 内筒与内筒封头间的装配焊接 内筒与内筒封头装配时，内筒放置在滚轮架上，封头则是用吊车吊至装 配处。定位焊方法及焊接工艺均与筒节间的装配焊接相同。 3.3.3 下夹套与夹套封头的装配焊接 下夹套与夹套封头的环焊缝坡口如图 19 所示。 图 19 下夹套与夹套封头的环焊缝坡口形式 装配时，定位焊采用焊条电弧焊，工艺参数如表 11 所示。定位焊缝长度 20~25mm，间 距 150~200mm。 表 11 焊条电弧焊接工艺参数 焊接材料 E4303 焊条直径(mm) 4 焊接电流(A) 180 电源种类 直流反接 焊接采用双面埋弧自动焊，工艺参数如表 12 所示。 沈阳大学毕业设计(论文) No 29 表 12 埋弧焊接工艺参数 焊缝类别 内焊缝 外焊缝 焊层 第一层 第二层 焊接材料 H08A+HJ431 焊丝直径 (mm) 4 焊接电流(A) 600~620 640~660 电弧电压(V) 36~38 焊接速度 (m/h) 45 3.3.4 夹套与内筒的装配焊接 内筒各环焊缝装配焊接后，进行夹套与内筒的装配。夹套与内筒的装配 也是在滚轮架上进行的。应注意确定夹套的装配位置，用夹具夹紧固定，然 后进行定位焊。装配及焊接工艺如下夹套与夹套封头的装配焊接工艺。 3.4 附件的装配焊接 容器的其它部件，如接管、法兰、吊架及支座等，在定位后采用焊条电 弧焊进行定位焊，然后焊接。 3.5 焊后热处理 为了消除焊缝附近的残余应力，需进行焊后热处理。焊后热处理采用的 方法是整体消除应力处理，即对槽体进行高温回火[12]。由于内筒部分的母材 为 16MnR，回火温度在 650?左右保温时间按每毫米板厚保温 1~2 分钟计算， 本加热槽加热后的保温时间需 30 分钟[16]。 3.6 焊接工艺装备选用 3.6.1 焊接滚轮架的选用 焊接滚轮架是借助主动滚轮与焊件之间的摩擦力，带动焊件旋转的变位 机。 焊接滚轮架主要用于筒形焊件的装配与焊接，焊件也可以在滚轮架上进 行修整、翻孔及探伤等作业[13]。本设计中选用的是自调心式的滚轮架如图 20 所示，自调心式的滚轮架可根据焊件的直径自动调整滚轮之间距离。 沈阳大学毕业设计(论文) No 30 图 20 自调心式焊接滚轮架 3.6.2 焊接操作机 焊接操作机是在焊接作业中将焊件回转或倾斜，使焊件上的焊缝置于有 利施焊位置的焊接变位机械。焊接操作机按结构形式可分为伸缩臂式焊接操 作机、平台式焊接操作机、门架式焊接操作机三种。本次设计选用的是伸缩 臂式焊接操作机，其焊接机头和工作台安装在伸臂的一端，伸臂可水平伸缩。 与所选用的焊接滚轮架配合，可以焊接加热槽的内、外环缝和纵缝。 沈阳大学毕业设计(论文) No 31 4 加热槽检验 焊接检验工作必须贯穿于加热槽的整个焊接生产过程中。焊接检验主要 是为了检查出焊接接头中的缺陷，检查是否存在可能影响焊接接头质量的工 艺，以确保加热槽的制造质量。在各部件整体装配焊接完成后，还需要对加 热槽进行耐压试验。耐压试验的目的是检验容器的密封性能和强度，它是压 力容器设计和制造质量的综合性检验。 4.1 无损检验 本加热槽采用 X 射线探伤的方法进行焊接缺陷的无损检验。无损检验是 指不使焊接结构受伤、分离或者破坏，而了解其内部结构的均匀性和完整性 所进行的各种检验，是保证焊接产品质量的有效方法。射线探伤是利用射线 可穿透物质和在物质中有衰减的特性来发现缺陷的一种检验方法。按所使用 的射线源种类不同，可分为 X 射线探伤、 γ 射线探伤和高能射线探伤等。 X 射线探伤又分为射线照相法、荧光屏检测法、工业电视检测法、射线 剂 理是利用了射线在量检测法等。在焊接结构制造中多采用射线照相法。射线照相法的探伤原 穿过物质时的衰减规律及对某些物体产生荧光和光化作用 为基础实现的。射线透照工件时，因为有、无缺陷部位对射线的吸收比不同， 因而透过的射线能量大小也不同，就会在底片上引起不同的感光度。X 射线 探伤 适用于检查加热槽各对接焊缝的内部缺陷。 对气孔、 夹渣等体积性缺陷， 具有较高的检测灵敏度[14]。 加热槽上的对接焊缝检测长度为 100%焊缝长度，其检验结果必须符合 GB3323—87 中规定的 II 级合格，并辅以 20%的超声波探伤。 沈阳大学毕业设计(论文) No 32 4.2 水压试验 耐压试验是用水或其它适宜的液体作为加压介质(极少数情况用气体作 加压介质) ，对容器进行强度和密封性的综合检验，在绝大多数场合耐压试验 用水作为加压介质的耐压试验又称为水压试验。水压试验的主要目的是检验 容器受压部件的结构强度，验证其是否具有在设计压力安全运行所需的承压 能力，在耐压试验时，对于高压或小容器还可进行残余变形测定，以判明材 料是否出现整体屈服。容器耐压试验的压力应符合图样要求，且不小于表 9 中规定。 表 9 容器耐压试验的压力要求 压力等级 低压 中压 高压 超高压 注:P 为设计压力，PT 为试验压力。 PT 水压 1.25P 1.25P 1.25P 1.25P 气压 1.20P 1.15P 考虑稳定因素，本产品的试验压力为 2.2 兆帕。对 16MnR 钢制容器液压 试验时，液体温度不得低于 5?，而水压试验的温度上限一般宜限制在 40? 以下不超过 60?。 对夹套容器的压力试验要先进行内筒压力试验，合格后再焊夹套，然后 再进行夹套内的压力试验。容器灌满水后用水泵加压，达到规定试验压力后， 在试验压力下持续不少于 30 分钟。然后降至试验压力的 80%，保持足够的时 间，检查焊接接头和连接部位。 4.3 涂漆 涂漆工作是焊接结构生产的最后环节，产品涂漆主要是为了保护产品表 沈阳大学毕业设计(论文) No 33 面质量，另外还可以增加产品的美观。为了保证质量，涂漆前必须仔细清理 焊件上的氧化皮、铁锈、油污、飞溅等，清锈后应及时涂漆。涂漆的方法有 手工刷涂、滚涂与喷涂(静电喷漆)，本设计采用喷涂的方法，喷涂时应注意薄 厚均匀。产品涂漆后还需及时烘干。最后，应在涂漆后的焊接产品上作出必 要的标记，如制造厂名等。 沈阳大学毕业设计(论文) No 34 5 冲压模具设计 5.1 冲压模具的设计要求 (1)热压模具应考虑工件的收缩量，冷压模具应考虑工件的回弹量; (2)上模应有脱模斜度，脱模方法应简单、方便、可靠; (3)模具结构应考虑防止受热变形而损坏; (4)模具结构应考虑进出料方便、省力、坯料定位装置简单、迅速、准确。 5.2 上模设计尺寸计算 5.2.1 上模直径 Dsm 上模直径的计算公式为: Dsm = Dg (1 + δ ) (5-1) 式中， Dg 封头内径，mm; δ 热压收缩率。 本加热槽内筒封头的直径为 2000 mm， 所以热压时收缩率δ取 0.80%。 计 算出上模直径 Dsm = 2000(1 + 0.08%) = 2016(mm) 5.2.2 上模曲面部分高度 H sm 上模曲面部分高度可以利用封头的曲面高度来计算，计算公式为: H sm = H (1 + δ ) (5-2) 式中， H 封头曲面部分高度; δ 热压收缩率。 所以计算出， H sm = 500(1 + 0.08%) = 504(mm) 5.2.3 上模直边高度 H 0 沈阳大学毕业设计(论文) No 35 H 0 = H1 + H 2 + H 3 + H 4 (5-3) 式中， H 1 封头直边高度，mm; H 2 封头高度修边余量，15~40mm; H 3 卸料板厚度，一般为 40~80mm; H 4 保险余量，40~100mm。 H 0 = 50 + 40 + 60 + 70 = 220(mm) 5.2.4 根据以上所示，自定义出各个余量。因此， 上模壁厚 S sm 当压力机吨位?400 吨时， S sm = 30 ~ 40mm ;压力机吨位?1500 吨时， S sm = 70 ~ 90mm 。本设计中采用的是 500t 四柱式油压机。所以取 S sm 为 60 mm。 5.3 下模设计尺寸计算 5.3.1 下模直径 D xm 下模直径的计算公式为: D xm = Dsm + 2 s + Z (5-4) 式中， Z 模具直径间隙 mm，热压时 Z = (0.1 ~ 0.2) s 。 间隙选择原则: (1)薄壁封头取较小值，厚壁封头取较大值; (2)球形封头或直边较长的椭圆形封头取较大值; (3)设备能力偏小时取大值，并可适当加大间隙范围。 根据上述间隙选择的原则，本加热槽的模具直径间隙取较大值，即取 0.2 s 。所以， D xm = 2016 + 2 × 16 + 0.2 × 16 = 2051.2(mm) 。 5.3.2 下模的其它尺寸 下模圆角:采用压边装置时， Rm = (2 ~ 3) s = 3 × 16 = 48(mm) ; 沈阳大学毕业设计(论文) No 36 下模直边高度: h1 = 40 ~ 70mm ，取 h1 = 50mm ; 下模总高度: h = 100 ~ 250mm ，取 h = 200mm ; 下模外径: D = D xm + (200 ~ 400)mm ， D = 2051.2 + 400 = 2451.2(mm) ; 压边圈内径: D ′ = D xm + (50 ~ 80)mm ， D ′ = 2051.2 + 60 = 2111.2(mm) 。 5.4 冲压模具制作材料 本次设计的封头冲压模具的制作材料为 35 铸钢。 , 沈阳大学毕业设计(论文) No 37 结论 通过本次设计得出以下结论: (1) 要严格制定焊接工艺，以便焊工能够正确操作 (2) 如何用更好的方法进行封头冲压， 提高冲压质量， 有待今后研究解决。 (3) 计算机技术在机 械行业有广泛的应用前景。 (4) 多处运用自动焊、自动切割技术，大大提高了工作效率。 沈阳大学毕业设计(论文) No 38 致谢 本论文是在导师段志刚副教授悉心指导下完成的。导师渊博的专业知识， 深厚的学术造诣，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚 师德，严以律己、宽以待人的 我影响深远。在这四年大学生涯中，段志刚副崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对 教授作为我的专业课授课老师 及毕业设计导师，不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法， 还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理，这些都使我终生受益。本论 文从选题到完成，每个细节，都离不开导师的细心指导和不懈的支持，倾注 了导师大量的心血。在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢～ 本论文的顺利完成，除了我的导师段志刚副教授，我要感谢曾经教授过 我的机械学院所有老师以及基础课的所有老师，还要感谢学办的各位辅导员 老师，特别是郭世荣老师。在此，祝各位老师在工作岗位上再创佳绩。还有 我的好伙伴曲爽、洪梅、冯海东、宋恒博，以及 03 焊接班的所有同学，对于 他们给予我的帮助，在此表示诚挚的感谢，愿我们同窗之间的友谊永远长存。 最后感谢我的父母及所有关心我、帮助过我的人，感谢他们对我的支持，我 所取得的点点成绩中凝聚着你们的心血与汗水，祝愿你们工作顺利、身体健 康。 由于我的设计水平有限以及相关的实践资料难以获取，因此论文中还有 许多疏漏。不当之处敬请各位老师予以批评指正。 沈阳大学毕业设计(论文) No 39 参考文献 [1]中国机械焊接学会. 焊接手册[M]. 北京: 机械工业出版社, 2005.7:662-671 [2]董大勤， 袁凤隐. 压力容器设计手册[M]. 北京: 化学工业出版社, 2006.1: 93-95 [3]张文钺. 焊接冶金学(基本原理)[M]. 北京: 机械工业出版社, 1999.6: 221-230 [4]周振丰. 焊接冶金学(金属焊接性)[M]. 北京: 机械工业出版社, 2001.5: 20-30 [5]杜国华. 实用 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 材料焊接手册[M]. 北京: 机械工业出版社, 2004.9:206-207 [6]周浩森. 焊接结构生产及装备[M]. 北京: 机械工业出版社, 1999.10:8-17 [7]宗培言. 焊接结构制造技术与装备[M]. 北京: 机械工业出版社, 2007.3:41-52 [8]梁桂芳. 切割技术手册[M]. 北京: 机械工业出版社, 1997.3:205-207 [9]张述仁,宇永福.焊接结构制造[M]. 沈阳: 沈阳冶金机械专科学校, 1989.7: 38-62 [10]李亚江, 孙 俊. 实用焊接技术手册[M]. 河北, 河北科学技术出版社, 2002.9: 109-112 [11]郑家贤. 冲压工艺与模具设计实用技术[M]. 北京: 机械工业出版社, 2005.1: 405-415 [12]曾乐. 现代焊接技术手册[M]. 上海, 上海科学技术出版社, 1993.11: 1122-1123 [13]王国凡. 钢结构焊接制造[M]. 北京:化学工业出版社, 2004.3:109-112 [14]张康达, 洪起超. 压力容器(上)[M]. 北京:劳动人事出版社, 1987.12:272-275 [15]徐惠波. 压力容器筒体纵缝埋弧焊终端裂纹的防止[J]. 压力容器, 2005, 22(7): 50-53 [16]陈建康. 新型大型容器焊接去应力退火炉的研制[J]. 压力容器, 2005, 22(2): 41-44 沈阳大学毕业设计(论文) No 40 [17]胡鸿宾. 钢制无缝压力容器的制造与应用 10.压力容器，2004，2(136): 41-44. 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