钢制压力容器外环焊缝转胎设计

冶金与材料工程学院设计说明书1重庆科技学院课程设计报告院（系）:冶金与材料工程学院专业班级:焊接07级学生姓名:谭超蔣罗琛学号:20076308362007630841设计地点（单位）：重庆科技学院C103设计题目:钢制压力容器筒体外环缝自动焊接转胎的设计完成日期：2009年6月19日指导教师评语:___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________成绩（五级记分制）:________________指导教师（签字）:_______________冶金与材料工程学院设计说明书2目录引言----------------------------------------------------------------------------------------3一焊接结构生产的一般工艺过程--------------------------------------31.1焊接产品件分析-----------------------------------------------------------3二拟定工装设计方案----------------------------------------------------------42.1焊接滚轮架的设计计算-----------------------------------------------42.2焊接速度的选择---------------------------------------------------------5三进行图形的设计--------------------------------------------------------------6四工装的保养措施--------------------------------------------------------------7五收获与体会----------------------------------------------------------------------8六参考文献--------------------------------------------------------------------------8冶金与材料工程学院设计说明书3钢制压力容器筒体外环缝自动焊接转胎的设计摘要焊接是通过加热、加压，或两者并用，使两个分离的物体产生原子（分子）间结合而连接成整体的过程。焊接应用广泛，既可用于金属，也可用于非金属。而在此过程中包含了很多工序，比如，材料的选择、破口的选择、焊接方法的选择及工装夹具的选择等。而我们需要完成就是怎样设计一套完整的夹具，来完成焊接过程中定位及旋转，从而使施焊方便。焊接也是一种制造技术，它是适应工业发展的需要，以现代工业为基础发展起来的，并且直接服务于机械制造工业。焊接技术的发展与制造工业的需要紧密相关，许多设备中的大型结构，几乎都是焊接结构。现在，随着科学技术的进步，生产规模的日益扩大，焊接结构正朝着大型、高容量、高参数、耐磨、耐蚀、耐低温、耐动载的方向发展，这就是不仅需要为焊接生产提供质量更高、性能更好的各种焊机、焊接材料和焊接工艺，而且要求提供各种性能优异的焊接工装设备，使焊接生产实现机械化和自动化，减少人为因素干扰，达到保证和稳定焊接质量、改善焊工劳动条件、提高生产率、促进文明生产的目的。关键词：焊接工装、滚轮架、焊接速度引言在焊接技术普遍应用的今天，为了实现焊接生产机械化、自动化、有利于提高装配-焊接质量，焊接机械装备已成为焊接生产中不可缺少的装备之一。在焊接生产过程中推广使用它，对提高产品质量、加速焊接生产的进程、减轻焊工的劳动强度等有着非常重要的作用。通过对钢制压力容器筒体外环缝自动焊接转胎的设计，可以帮助我们更好的了解它的设计原则、应注意的问题、在生产过程中的作用……为以后的工作打下基础。通过对钢制压力容器筒体外环缝自动焊接转胎的设计，目的是为了完成工件的旋转从而进行焊接，意义是让我们更深刻地了解具体的设计原则、设计步骤等。我想我们不仅只需要完成这次工装设计，最重要的是要在此基础上有所创新、有所突破，为适应以后的社会做好准备。一焊接结构生产的一般工艺过程焊接结构生产的一般工艺过程包括材料入库、零件加工、装配、焊接、修整与处理、涂漆与包装、成品后质量检验。焊接是整个过程中的核心工序，焊前准备和焊后处理的各种工序都是围绕着获得符合焊接质量要求的产品而做的工作。质量检验是贯穿在整个生产过程，是为了控制和保证焊接生产的质量。1.1焊接产品件分析设计题目：钢制压力容器筒体外环缝自动焊接转胎的设计。设计参数如下：筒体直径：D=400~2000mm筒体总长：L≤20m冶金与材料工程学院设计说明书4单节筒长：L‘=1800~2000mm筒节壁厚：δ=6~20mm筒体材料：16MnR试确定：1）画出装配用机械装备图及相应的零件图。2）设计说明书1份。按照题意，我们可以设计一个焊接滚轮架用于筒形焊件的焊接。下面，我们将确定焊接滚轮架的种类、调节方式、滚轮结构、滚轮直径等。二拟定工装设计方案确定工装夹具方案时，夹具的合理性和经济性是主要考虑的因素。当焊件的焊接方法及工艺确定后，所选夹具结构，首先要能保证焊接工艺的实施。同时，焊件结构尺寸以及组成焊件坯料的制作工艺和制造精度，则是确定夹具定位方法、定位基准和夹紧机构方案的重要依据。除此之外，还应考虑经济上的因素，使夹具的制造、使用费用最低而取得的经济效益最大。由于上述各因素都不是孤立存在的，它们之间往往有联系又有制约，所以在确定夹具方案时要对上述各因素进行综合分析，只有通盘考虑，才能制定出最佳的设计方案2.1、焊接滚轮架的设计计算1、筒体的最大重量：Gmax=ρv=7.9*3.14*（12-0.182）*20=19.7t2、筒体的最小重量：Gmin=ρv=7.9*3.14*（0.22-0.1942）*20=1.2t在这里，我们取筒体的平均重量：G=（19.7+1.2）/2=10.5t3、设偏心距e=0，中心角a=450则可求出支反力Ff:Ff=G/2ＣＯＳa/2=5.7KN4、滚轮轴径dr=88mm，滚轮与滚轮轴的摩擦因数f=0.1，滚轮与焊件表面之间的滚动摩擦因数u=3，可求出滚轮圆周力F1：F1=Gsina/2/（bsina+cosa-1）=0.27KN5、焊接滚轮架的种类选择：混合式滚轮架6、调节方式的选择：非自调式7、滚轮结构的选择：由下表可知：冶金与材料工程学院设计说明书5滚轮结构的特点及适用范围类型特点适用范围钢轮承载能力强，制造简单一般用于重型焊件和需要热处理的焊件以及额定载重量大于60t的滚轮架胶轮钢轮外包橡胶、摩擦力大、传动平稳但橡胶易压坏一般多用于10t以下的焊件和有色金属容器组合轮钢轮与橡胶轮相结合，承载能力比橡胶轮高、传动平稳一般多用于10t～60t的焊件履带轮大面积履带和焊件接触，有利于防止薄壁工件的变形，传动平稳但结构复杂用于轻型、薄壁大直径的焊件及有色金属容器由表可确定滚轮结构应为：组合轮8、滚轮直径的选择：根据标准GB/T9187-1999中规定如下表：焊接滚轮架技术参数滚轮直径/mm额定载重量（X1）/t筒体工件直径/mm0.626102560100180250最小直径最大直径200+2001000250+++2501600315+++3152500400++4003150500++++5004000630++++6305000800++++80063001000++100080001250+1250由表可确定滚轮直径：D=315mm9、电机最小功率的选择：根据标准GB/T9187-1999中规定如下表：焊接滚轮架驱动功率推荐值额定载重量（X1）/t0.626102560100160250电机最小功率/kw0.40.7511.41.42.22.82.85.6由表可确定电机最小功率：P=1.4kw10、主动滚轮的圆周速度应在6～60m/h范围内无级可调，速度波动量要低于±5％和冶金与材料工程学院设计说明书6±10％.。2.2、焊接速度的选择该筒体的焊接为筒体做圆周运动，焊枪不动。因而要确定焊接速度，就必须确定筒体的转动速度，从而就必须控制电动机的转速，以保证焊接质量和提高焊接效率上分析,焊接筒体转动的线速度v应在0.2m/min为宜。本设计筒体尺寸d=400~2000mm,据n=v/(3.14d),可以计算出转速，n=0.03r/min~0.159r/min,所以变速箱输出轴应能输出0.159r/min的转速。一般在电机拖动下机械变速箱难以输出0.159r/min的低速,但如用液压马达拖动机械变速箱就比较容易实现如此低的转速,也就是将机械传动和液压传动相结合。因本设计一般采用企业旧设备上的变速箱,故在设计前应到使用企业进行调查,了解企业旧设备,选择适宜的变速箱,以降低工装的制造成本。本文设计采用C6140变速箱,经设计计算,购置一些必要的液压元件,设计制造出高效可靠的管件焊接工装。从图1所示C6140变速箱转速图可以看出,在1450r/min的电机拖动下,输出轴的最低转速为10.5r/min,其转速不能满足管件焊接转速的要求,改用液压马达拖动则可以满足。根据图1最后一条传动链,令输出轴转速为0.159r/min,可计算液压马达转速为60r/min,椐液压马达转速计算各传动路线终端转速如图2所示。从马达拖动的C6140变速箱转速图可看出转速明显下降,部分转速基本可以满足焊接的要求。如有要求在任意两级之间进行微小的转速调整,可调整液压泵的流量。三进行图形的设计由以上的查表以及计算，我们进行设计，最终绘出如下所示的装配图：冶金与材料工程学院设计说明书7四工装的保养措施(1)设备必须可靠接地，以确保安全，外部接线，仔细检查，不得接错。(2)当设备某一部分发生故障时，应立即切断电源，然后进行检查维修，方可继续使用。(3)使用前对链轮，链条，伸缩齿轮齿条，机头端的十字调节机构等机件检查润滑情况，并定期检查各齿轮箱，齿轮，齿条，链条等传动部件加注润滑油。(4)发现传动机构有不正常现象，如震动，异常声音，卡阻等，应立即停止使用，检查修复。(5)传动部分，减速器，电动机，链轮链条及其连接处，必须每月检查一次，并必须经常检查电缆绝缘情况，如有损坏应立即停止使用。(6)焊接操作必须按安全操作规程操作，并戴好防护用品。多芯电缆须注意接头不能松动，避免接触不良，影响焊接动作，并注意焊接电缆不能经常扭曲，以免内部导线折断。(7)定期检查控制线路各电器远件，如有损坏器件并能影响动作或成为日后故障隐患的，必须加以修复。(8)各部分不能受雨水或腐蚀气体的侵害，也不能在高温环境下使用，以免损坏冶金与材料工程学院设计说明书8电器元件，影响运动性能。五体会与收获这是我们第一次接触焊件焊接工装夹具的设计，所以设计起来还是比较吃力的，不是很熟练，对于其中的很多问题还不能很好的解决，在设计过程中，我们不断地查阅资料，不断地询问老师，让我们然觉设计并不可怕。最后回头看看，前几年我们学的几乎都是理论知识，通过这次设计我们将理论和实践很好地结合起来，从而丰富了我们的理论知识，锻炼了思维能力。让我们更好运用我们所学的理论知识，为以后我们的工作打下基础。经验是一步一步的积累，这次设计或多或少会给什么以后的工作奠定基础。虽然设计出来的焊接工装夹具还不是很完善，以后我们将会继续完善，继续努力，我将会更加的努力争取做到精益求精。六参考文献⑴陈祝年主编：《焊接设计简明手