毕业设计（论文）-T180推土机平衡梁装--焊工艺及总装配胎架的设计.doc

毕业设计论文设计（论文）题目：T180推土机平衡梁装-焊工艺及总装配胎架的设计下 达 日 期： 2011 年 11 月 30 日开 始 日 期： 2011年 12 月 1 日完 成 日 期： 2012 年 12 月 6 日指 导 教 师： 学 生 专 业： 焊接技术及自动化 班 级： 学 生 姓 名： 教 研室主任： 材料工程 学院T180推土机平衡梁装-焊工艺及总装配胎架的设计摘 要首先根据推土机平衡梁的具体结构进行装-焊工艺的设计，在进行焊接装配采用整装整焊的方法,工件装配采用轴定位、活动支撑、夹紧器、挡铁定位和连杆定位的方法进行工件的定位。焊接时应采取合理的焊接工艺，选择的焊接参数必须要保证焊后焊缝不出现缺陷或所产生的缺陷在允许的范围内。拼焊采用焊条电弧焊进行焊接，正式焊接采用CO2气体保护焊进行焊接。焊后应进行及时的整修，以确保产品的合格率，避免产生工件的报废，造成不必要的损失。根据平衡梁的装-焊工艺进行总装配胎架的设计，平衡梁是批量生产要求装配胎架在装焊时工件方便装卸，减少工人的装配时间，减轻工人的工作量。所设计的总装配胎架在确保工件生产时要求精度的前提下，减少工时，降低产品成本以保证产品的经济利润，这是要求所设计的T180推土机平衡梁总装配胎架的基本理念。关键词：焊接工装 焊接参数 焊接工艺 T180 Bulldozer balance beam assembly - welding process and assembly jig designAbstract According to the specific structure of the balance beam of the bulldozer left - welding process design, in the welding assembly with integral assembly and welding method, workpiece assembly using axis positioning, clamping device, movable supporting, positioning and retaining iron connecting rod positioning method for workpiece positioning. Welding should take reasonable welding process, the welding parameters selection must guarantee the welding seam after welding is not defective or defects arising in the allowed range. Welding arc welding with welding rods for welding, formal welding using CO2 gas shielded arc welding welding. Welding shall be carried out after the timely repair, to ensure that the qualified rate of the products, to avoid the scrapped workpiece, causing unnecessary losses. Based on the balance beam. - welding process general assembly jig design, balance beam is the requirements of batch production assembly jig in the welding workpiece to facilitate loading and unloading, reduces the assembly time, reduce the workload of workers. The design of the general assembly jig in securing a workpiece production requirements of precision, reduce time, reduce product cost to ensure that the products of economic profit, it is required to design a T180 bulldozer balance beam assembly jig basic concept.Key words: Welding fixture ，Welding parameters，welding proces目 录绪论- 5一、产品的组成和分析-5二、产品装焊工艺工序的划分-6三、焊接方法的选择-61、手工电弧焊- 62、熔化极活性气体保护焊- 73、 焊接参数的选择-11四、装配焊接顺序的确定1、一次拼焊-122、一次焊接-133、一次整修-144、二次拼焊-155、二次焊接-166、二次整修-17五、胎架部分-181胎架的特点及要求-182胎架设计方案-18六、产品的检验-19七、毕业设计的体会与心得-20八、参考文献-21九、教师评语与成绩-22绪论推土机是多义词，主要有两个义项：1、推土机一种由拖拉机驱动的机器，有一宽而钝的水平推铲用以清除土地、道路构筑物或类似的工作。2、推土机AMD推出的全新处理器微架构的代号。推土机是一种在拖拉机前面装推土铲装载的筑路机械，用于推土、平整建筑场地等。例如在道路建设施工中，推土机可以完成路基基底的处理，路侧取土横向添建筑高度不大于1米的路堤，沿道路中心线向铲挖转移，运土壤的路基挖填工程，依山取土修筑半堤半堑的路基。此外，推土机还可以用于平整场地，堆积松散材料，清除作业地段内的障碍物等。推土机是土方工程机械的一种主要机械，按行走方式分为履带式和轮胎式两种.因为轮胎式推土机较少。本文主要讲述履带式推土机的结构与工作原理。 推土机开挖的基本作业是： A.铲土 B.运土 C.卸土。履带式推土机主要由发动机、传动系统、工作装置、电气部分、驾驶室和机罩等组成。其中，机械及液压传动系统又包括液力变矩器、联轴器总成、行星齿轮式动力换挡变速器、中央传动、转向离合器和转向制动器、终传动和行走系统等。动力输出机构以齿轮传动和花键连接的方式带动工作装置液压系统中工作泵、变速变矩液压系统变速泵、转向制动液压系统转向泵；链轮代表二级直齿齿轮传动的终传动机构（包括左和右终传动总成）；履带板包括履带总成、台车架和悬挂装置总成在内的行走系统。一.产品的组成和分析本产品是T180推土机平衡梁，根据所提供的图纸可知是由两个半成品的平衡梁由连结板连接而成的一个成品平衡梁。半成品平衡梁则是由四块形状两两相同的板 和一个心轴装配拼焊而成，即是五个零件组成半成品，而后将两个半成品由三块连接板拼焊连接而成在次装焊中应满足两个半成品平衡梁的装配尺寸以及同轴度和平行度的要求。平衡梁主要由Q345组装焊接而成，Q345的力学性能良好，具有较高的强度和良好的塑性、韧性和耐磨性。产品主要使用于推土机前力臂与推土机推斗的连接，主要承受疲劳载荷。由于工件的壁厚在1015mm之间，所以工件焊接时拘束度较小，而且在车间内焊接温度合适，可以不预热和焊后热处理。二.产品装焊工艺和工序的划分根据所给的总装胎架图分析本产品是由7种零件组装焊接而成的，平衡梁是由两个半成品梁和三块板搭接焊而成的，而每个半成品梁是由五个工件组装焊接而成，经过分析把T180-推土机平衡梁的焊接主要分为六道工序来完成，第一平衡梁的一次拼焊，第二平衡梁的一次焊接，第三平衡梁的一次整修，第四平衡梁的二次拼焊，第五平衡梁的二次焊接，第六平衡连的二次整修以及磨砂处理。T180-推土机平衡梁的焊接主要分为装配焊接和焊接俩部分，装配焊接采用分装分焊。图总装胎架三.焊接方法的选用3.1手工电弧焊3.1.1电弧焊的介绍手工电弧焊如图是使用熔渣保护的方法保护焊接熔池，防止和大气接触。热能也是由电弧提供。和MIG焊一样，电极为自耗电极。金属电极外由矿物质熔剂包覆，熔剂熔化时形成焊渣 图手工电弧焊盖住焊接熔池。此外，包覆的熔剂还释放出气体保护焊接熔池，而且，还含有合金元素用来补偿合金熔池的合金损失。在有些情况下，包覆的熔剂内含有所有合金元素，中部的焊条仅是碳钢。然而，在采用这些类型的焊条时，需要特别小心，因为所有飞溅都具有软钢性质，在使用过程中焊缝会锈蚀。 如果使用直流电弧，焊条连接到正极，但如果使用钛型焊条，也可以使用交流电弧。电压一般为2030伏，电流取决于焊接材料的厚度、焊条、规格、焊接结构，范围在 15400安。 3.1.2电弧焊的特点手工电弧焊是利用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法，简称手弧焊。其特点： 1、设备简单。 2、操作灵活方便。 3、能进行全位置焊接适合焊接多种材料。 4、不足之处是生产效率低劳动强度大。 3.2熔化极活性气体保护焊 采用的是可熔化的焊丝与焊件之间的电弧作为热源来熔化焊丝与母材金属，并向焊接区输送保护气体，使电弧、熔化的焊丝、熔池及附近的母材金属免受周围空气的有害作用。 手工移动焊枪、焊丝由送丝机送进的称为半自动熔化极气体保护焊，焊枪移动是机械化的称为自动熔化极气体保护焊。以氩气作保护气体的称为氩弧焊（MIG焊），可以焊接碳素钢、低合金钢、耐热钢、低温钢、不锈钢等材料，并常用来焊接铝及其合金。以二氧化碳气体作保护气体的称为二氧化碳气体保护焊（以活性气体作保护气的称MAG焊）。二氧化碳气体保护焊按填充焊丝的不同分为实芯二氧化碳气体保护焊和药芯二氧化碳气体保护焊。实芯二氧化碳气体保护焊可以焊接低碳钢、低合金钢。药芯二氧化碳气体保护焊（FCAW焊）不仅可以焊接碳素钢、低合金钢、而且可以焊接耐热钢、低温钢、不锈钢等材料。 熔化极气体保护焊抗风能力较差，当焊接环境风速超过2m/s时，必须采取防风措施。 3.2.1熔化极气体保护焊的分类根据保护气体种类和焊丝形式的不同进行分类。 熔化极气体保护焊 实心焊丝 管状焊丝 惰性气体 氧化性混合 CO2气体 管状焊丝 保护焊 气体保护焊 保护焊 气体保护焊 (MIG焊) (MAG焊) (CO2焊) (FCAW焊) Ar Ar+He He Ar+O2 Ar+CO2 CO2 CO2+O2 CO2 CO2+Ar 按操作方式，分为自动焊和半自动焊两大类。 按焊接电源分为直流和脉冲两大类。 其中脉冲电流熔化极气体保护焊（-p）是在一定平均电流下，焊接电源的输出电流以一定的频率和幅值变化来控制熔滴有节奏的过渡到熔池；可在平均电流小于临界电流值的条件下获得射流（射滴）过渡，稳定地实现一个脉冲过渡一个（或多个）熔滴的理想状态熔滴过渡无飞溅。并具有较宽的电流调节范围，适合板厚1.0mm工件的全位置焊接，尤其对那些热敏感性较强的材料，可有效地控制热输入量，改善接头性能。由于脉冲电弧具有较强的熔池搅拌作用，可以改变熔池冶金性能，有利于消除气孔，未熔合等焊接缺陷。3.2.2熔化极气体保护焊的特点熔化极气体保护焊与渣保护焊方法（如焊条电弧焊和埋弧焊）相比较，在工艺上、生产率与经济效果等方面有着下列优点： 气体保护焊是一种明弧焊。焊接过程中电弧及熔池的加热熔化情况清晰可见，便于发现问题与及时调整，故焊接过程与焊缝质量易于控制。 气体保护焊在通常情况下不需要采用管状焊丝，所以焊接过程没有熔渣，焊后不需要清渣，省掉了清渣的辅助工时，降低了焊接成本。 适用范围广，生产效率高，易进行全位置焊及实现机械化和自动化。 不足之处：焊接时采用明弧和使用的电流密度大，电弧光辐射较强；其次，是不适于在有风的地方或露天施焊；设备较复杂。3.2.3焊接参数的选择工艺参数对焊缝成形的影响焊接电流I、电弧电压U和焊速Vw是决定焊缝成形主要能量参数，生产中常把这三个参数定为自动电弧焊的规范参数。除此之外，电极直径和焊丝干伸长、电极（焊丝）倾角、工件倾角、坡口形状和焊件板厚、电极种类和极性、保护条件、母材和焊丝成分及微量元素等都对焊缝成形有一定影响。根据实际操作的特点，下面主要从焊接电流、电压和焊接速度来分析焊接电流对焊缝成形的影响焊接电流增加时，电弧的热功率和电弧力都增加了，因此熔池体积和弧坑深度都随电流增大而增加，正常的电弧焊条件下，熔深跟焊接电流是成正比的。稳定的焊接过程中，焊接电流增大时，焊丝熔化速度加快，因此焊缝的熔深和余高明显增加，熔宽也略有增加。焊接电压对焊缝成形的影响在其他条件不变时，电弧电压增大，焊缝熔宽增加而熔深和余高将略有减小。这是因为电弧电压增加就意味着电弧长度的增加，使电弧斑点飘动范围扩大而导致熔宽增加。从能量角度来看，电弧电压增加所带来的电弧功率提高主要用于熔宽增加和弧柱的热量散失，电弧对熔池作用力因熔宽增加而分散了，故熔深和余高略有减小。 由此可见，电弧焊接时，电流是决定熔深的主要因素，而电压则是影响熔宽的因素。必须要注意的是，为了保证电弧过程的稳定性，这两个参数都有一定的范围，并且是相互制约的，实际电弧电压总是随焊接电流而确定的。当电弧电压过高，弧长过长，飞溅量增多，合金成分的氧化损耗增大，在气体保护不足时还易产生气孔；当电弧电压过低，弧长过短，焊丝容易插入熔池，形不成稳定的熔滴过渡形式，焊丝不是以熔滴过渡，而是断断续续以一小段的方式爆断，使焊接电弧不稳定，焊缝成形不良。焊接速度对对焊缝成形的影响焊接速度即焊枪沿焊缝中心线相对移动的速度，其他条件不变时，提高焊接速度，则单位长度上电弧传给母材的热量显著减少，母材熔化速度减慢，熔深和熔宽都减小。若焊速过高，就会引起咬边；放慢焊接速度，则单位长度上熔敷量增加，熔池体积增加，熔宽增加，熔深也增加；焊接速度过慢时，会使焊道变宽，余高加高，熔深反而减少，而且容易造成熔融金属在电弧之前与母材相接触，导致熔合不良等缺陷。从焊接生产率角度来考虑，焊速是愈快愈好，当焊件熔深要求确定时，为提高焊速，就得进一步提高焊接电流和电弧电压，即意味着电弧功率提高，因此，焊接电流和焊速的选取就要考虑综合经济效果,简单的提高功率来提高焊速是有限制的。3.2.4结论 影响焊缝成形的因素很多，为了保证焊缝强度，可以通过提高焊接电流、焊接电压，降低焊接速度等方法来解决。实际生产中，只有当焊接电流、焊接电压、焊接速度、焊枪位置和摆弧幅度等参数相互匹配，才能获得最佳的焊接效果，掌握各种因素对焊缝成形的影响，有助于我们更好进行工艺调试，现场解决各种实际问题。通过上述，在根据平衡梁的实际情况，为了在拼焊时点固方便，选取焊条电弧焊进行点固焊接，焊接材料板厚在1015mm之间，采用角焊缝连接，焊接电流根据板厚，连接方式选取电流在90125A之间，焊材选用E4303型焊条。根据板厚和结构应选取CO2气体保护焊进行焊接，焊接电流选取在180210A之间，气体流量为16L/min，焊丝选用H08Mn2SiA型号的焊丝，直径1.2。四.装配焊接顺序的确定拼焊采用焊条电弧焊，焊接时采用CO2气体保护焊1、一次拼焊如图 清理工装 将工件1装入中心轴, 工件与工作台紧密接触 装入工件2, 件2套入件1，利用台阶轴和工作台上的固定定位块对件2进行定位 装入工件4、5, 用工作台上的连杆和挡板进行工件4和5的初步定位，然后在件4和件5之间加入活动支撑P进行件4和件5之间的相对定位，然后在支撑处进行夹紧，使得件4和件5与件2和件1定位 进行件1与件2和件4、5和件2的定位焊接, 采用焊条电弧焊断续均布点固，两端和转折出要进行点固,先点固靠近中心轴位置 装入工件3, 在装件3之前应取出活动支撑，放入活动垫块进行件2与件3的相对定位然后进行夹紧使的件3与其余四个工件定位 进行件3与件1和件3与件4、5的定位焊接, 采用焊条电弧焊断续均布点固，俩端和转折出要进行点固,先点固靠近中心轴位置 一次拼焊完成, 清理焊渣，取出活动定位块与活动支撑，转入下道工序图一次拼焊2、一次焊接如图 进行焊缝的焊接，采用CO2气体保护焊对称焊接分段退焊法进行焊接 进行焊缝 的焊接，焊接时采用CO2气体保护焊采用分段退焊法，从中间向两侧退焊。先焊的应尽量靠近中性轴位置 翻转工件，翻转工件进行工件另一侧的焊接 进行焊缝的焊接，采用CO2气体保护焊对称焊接分段退焊法进行焊接 进行焊缝 的焊接，焊接时采用CO2气体保护焊采用分段退焊法，从中间向两侧退焊。先焊的应尽量靠近中性轴位置一次焊接完成，一次焊接完成转入下道工序。图一次焊接3、一次整修如图 校核平面度, 检验件2和件3是否平行，采用多测量俩板间距离看是否相等来检验，相等表示平行，如果不等或者超过规定范围应在大型压力机上记性矫正 检验焊后工件是否变形, 检验俩板间是否发生扭曲变形，变形超过规定范围时应在压力机上进行校正，如果未发生变形应锤击焊缝尽量减小应力，防止变形的发生 检验焊缝, 检验焊后焊缝中是否出现未熔合、未焊透、气孔、裂纹和夹渣等情况，如果出现此类情况应进行即时修补1 整修完成, 产品转如下道工序图一次整修4、二次拼焊如图 清理工作台装一次焊接完成工件到工作台并进行俩工件间的定位, 将一次焊接完成工件先放在工作台上,用工作台上的挡板进行初步定位,然后在穿入中心轴进行中心定位,并用螺栓进行紧固,最后把工件6安放在所要求的位置并进行夹紧,在未焊接的一侧打起活动支撑并夹紧3 工件6的定位焊, 采用焊条电弧焊断续多点均布，转折处和边角连接处进行点固4 工件7和工件8的定位, 首先用螺旋夹紧器将其固定在所要求位置5 工件7、8的定位焊, 采用焊条电弧焊断续多点均布，转折处和边角连接处进行点固 二次拼焊完成, 转入下道工序 图二次拼焊5、二次焊接如图 进行的焊接, 焊接时采用CO2气体保护焊采用分段退焊法，从中间向两侧退焊。先焊的应尽量靠近中性轴位置 进行的焊接, 采用偶数焊工同时对左右两侧的搭盖板进行焊接，以减小变形量，CO2气体保护焊进行焊接,采用分段退焊法 收起夹具, 将拼焊焊接时所用的支撑、螺旋夹紧器解除 二次拼焊完成, 转入下道工序图二次焊接6、二次整修如图 校核平面度检验两半成品梁是否平行，采用多测量俩板间距离看是否相等来检验，相等表示平行，如果不等或者超过规定范围应在大型压力机上记性矫正 检验焊后工件是否变形, 检验俩板间是否发生扭曲变形，变形超过规定范围时应在压力机上进行校正，如果未发生变形应锤击焊缝尽量减小应力，防止变形的发生 检验焊缝, 检验焊后焊缝中是否出现未熔合、未焊透、气孔、裂纹和夹渣等情况，如果出现此类情况应进行即时修补表面砂处理, 进行焊缝以及周边的打磨 整修完成, 产品转如下道工序 清理工作台, 清理打磨后残留下来的残渣图二次整修在进行焊接时，先焊靠近中性轴位置的焊缝和焊缝长度较少的一侧进行焊接，减小焊接变形带来的返修。五.胎架部分5.1胎架的特点及要求T180-推土机平衡梁的胎架的特点在与结构简单，但实用性强，能够很好的完成所要求焊接零件的尺寸和各方面精度。胎架的特点在于定位准确、加紧可靠。减小工件尺寸偏差，提高工件的精度，）防止和减小焊接变形，降低焊接后工作矫正量，能够保证最佳的施焊位置，焊缝的成型性优良，减少翻转工件带来的麻烦，达到提高劳动生产率的目标。主要由热轧钢的焊接而成，在辅助一些标准件（螺栓、螺帽、垫片）和一些非标准的活动支撑、连杆、挡板、夹紧和活动垫块来完成工件在装夹时的定位。在确保工件要求的精度下，装卸翻转方便，且不破坏零件，减少工时，降低产品成本以保证产品的经济利润，这是要求所要求设计T180推土机平衡梁装配胎架的基本理念，也就是设计胎架的基本要求。5.2胎架设计方案 本次设计的胎架用来装配由46个零件组成。自身结构较简单，支架全部由 槽钢焊接成，轴承和支架靠螺栓连接。 5.3产品分析T180推土机平衡梁，整体均采用板材焊接而成，有左右侧梁，与三块连接板以焊接的形式连接而成。其左右侧板对平面度有一定的尺寸要求，组装是对左右板的连接也有平面度及宽度方面的尺寸要求。胎架设计方案单个侧梁来说又有平面度的要求，所以从单个平衡梁的技术要求出发，在对其的装夹过程中采用了轴销对单梁的整体定位，用垫块对地板予以支撑以保证下底板的平行度。考虑到单梁的转动问题，采用了四组挡块来防止起转动，同时又保证了对上下两侧板及下底板间的尺寸要求。由于定位焊的过程中可能会发生收缩变形，我们采用了四根支撑杆，与四组档块配和，分别从内外两侧将上下两侧板予以固定，这样既有效的防止了焊接的变形有可以保证上下侧板间相对平行。定位焊完毕后可以将支撑杆撤离，放入一组垫块，来保证上下盖板间的平行，次组垫块在放置是尽量靠近梁体边沿，这样做既有利于保证上盖板的定位有利于垫块取出。在侧梁懂得焊接过程中因为有焊接飞溅，可以考虑在工件边面洒一层防飞溅剂（如白灰，等） 整个平衡梁如图的焊接中焊缝都以角焊缝形式存在，而且焊接位置复杂，既存在正面焊缝有存在背面焊缝还有一定角度的上坡焊，考虑到平衡梁整体尺寸不是太大，决定让其旋转起来，这样可以将所有焊逢都集中在容易施焊的位置。整个平衡梁整体旋转起来的旋转尺寸不算太大，决定用角钢和槽钢为其加工一个90CM高的框架。这样可以让整个平衡梁在此框架上旋转，而90CM 也是一个有利于施焊的位置。因为平衡梁本身有同轴度的要求，决定设计轴来保证平衡梁的同轴度。但是考虑到平衡梁的轴孔过粗及有可能在转动时可能会损伤到轴套，以及在装夹过程中轴套过重会消耗工人体力，最终在轴与平衡梁轴套之间设计出一个轴套，这样既减轻了轴了会消耗工人体力，又预防了在转动过程对平衡梁轴套的伤害。 图胎架图六.产品的检验焊后产品的检验主要分为四个部分：平行度的校核、焊后变形量的检验、焊缝的检验、焊后表面砂处理。6.1平行度的校核采用多测量俩板间距离看是否相等来检验，相等表示平行，如果不等或者超过规定范围应在大型压力机上记性矫正6.2焊后变形量的检验检验俩板间是否发生扭曲变形，变形超过规定范围时应在压力机上进行校正，如果未发生变形应锤击焊缝尽量减小应力，防止变形的发生6.3焊缝的检验检验焊后焊缝中是否出现未熔合、未焊透、气孔、裂纹和夹渣等情况，如果出现此类情况应进行即时修补6.4焊后表面砂处理进行焊缝以及周边的打磨七.毕业设计的体会与心得通过五周的毕业设计，让我感触颇深，感觉到了自己在专业知识方面的不足，应该在进一步加深专业知识，拓宽知识面，