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焊接 滚轮 支架 设计 CAD 图纸 PDF

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毕业设计（论文）开题报告题目焊接滚轮支架设计学院机电工程学院年级专业机械设计制造及其自动化 学号姓名指导教师2008年4 月 16 日毕业设计（论文）开题报告题目焊接滚轮支架设计时间2008 年 3 月 17 日至2008年6月 10 日本课题的目的意义（含国内外的研究现状分析）焊接滚轮支架是一种能够将组合式被焊工件装配起来并按照要求能够移动焊件的机械化装置，它属于装配焊接辅助机械装备。对该产品的设计是焊接生产装备工作的重要内容之一，也是焊接生产设计的主要任务之一。合理的设计与利用焊接滚轮支架不仅可以提高产品质量和生产率，而且也改善了劳动条件，同时还可以简化焊接结构的装配焊接工艺。设计(论文)的基本条件及设计(论文)依据设计原始数据及要求如下：1、工件直径为23m；工件最大重量为5吨；工件总长度8m。2、要求翻译不少于5000字的外文相关资料，并将原文与译文同时上交本课题的主要内容、重点解决的问题主要研究设计内容有：1、焊接滚轮支架的组成及其工作原理分析；2、焊接滚轮支架机械结构及传动方案的确定；3、焊接滚轮支架设计计算及编写各种说明材料；4、绘制所设计机械的设计装配图及零件图；5、选择电机。6 编写任务书本课题欲达到的目的或预期研究的结果利用毕业设计对其进行研究与设计，使自己对所学知识得以综合利用，有助于提高分析问题与解决问题的能力。同时；使自己能够了解各种滚轮支架的设计、工作原理与应用等计 划 进 度时 间工 作 内 容备 注3月17号-6月10号接收任务书毕业设计设计前准备（找资料）焊接滚轮支架的组成及其工作原理分析焊接滚轮支架机械结构及传动方案的确定焊接滚轮支架设计计算及编写各种说明材料绘制所设计机械的设计装配图及零件图选择电机编写任务说明书指导教师意见指导教师签名： 年 月 日摘 要近年来，焊接工业得到了很快的发展，焊接设备也相继出现，各种焊接支架也得到了运用，在圆形工件内外环缝的焊接中,组合式焊接滚轮架很受青睐，慢慢的取代长轴式、固定式等焊接滚轮架, 获得了广泛的应用,如何设计较好使用的滚轮架仍值得探讨。 随着生产的自动化，滚轮架在生产中的地位也日益突出。目前国外众多的焊接设备制造厂都在生产焊接滚轮架。产品规格型号多，结构差别也很大，各自有着不同的用途，有不同的特点。国内的重型焊接滚轮架用户则主要集中在大型石油化工、电站设备制造等行业上。使用的焊接滚轮架来自不同的国家。关键词： 焊接 滚轮架 滚轮轴3第1章：引言AbstractIn recent years, the welding industry has been rapidly developing, welding equipment has been developing. A kind of welding stent has been used。Cylinder part in the ring and outside the welding seam, and modular welding wheel-replace-long axis, welding and other fixed-wheel planes, access to a wide range of applications。How to design better use of the wheel-is still worth exploring. Wheel-welding machine as part of disciplines and with other disciplines are also linked to。With the automation of production, wheel-in production has become more prominent position。The current number of domestic and international welding equipment factory in the production of welding wheel。Specifications models, structural differences, each suitable for different purposes, have different features。Chinas heavy welding wheel-users mainly concentrated in the large-scale petrochemical, power station equipment manufacturing, heavy equipment manufacturing industry。The use of welding wheel-come from different countriesKey words: welding wheel-st Wheel-axis第一章 引言 1.1 研究的背景与目的1.1.1研究的背景目前国内外众多的焊接设备制造厂都在生产焊接滚轮架。产品规格型号多，结构差别大，各自有不同的用途，各有特点。通过收集技术资料，以及对焊接滚轮架技术服务积累的一些相关知识，对目前国内进口主要品牌焊接滚轮架的技术性能、特点等做简要的对比介绍，使用户对焊接滚轮架的性能有进一步的了解。从重型焊接滚轮架国内目前的占有率来看，由于瑞典公司进入中国市场早，公司在国际上的知名度高，产品质量稳定， 故障率低，产品结构有独特的特点， 使许多大公司使用ESAB 的产品，拥有较高的市场占有率， 但是价格也高。意大利ANSALDO 公司的350T 焊接滚轮架和焊接操作机在中国有两种， 由于其产品的设计结构，决定了它对工件加工的局限性。芬兰PEMAMEK 公司的PEMN300TN滚轮架在内地有一。1.1.2研究的目的焊接滚轮支架是一种能够将组合式被焊工件装配起来并按照要求能够移动焊件的机械化装置，它属于装配焊接辅助机械装备。对该产品的设计是焊接生产装备工作的重要内容之一，也是焊接生产设计的主要任务之一。合理的设计与利用焊接滚轮支架不仅可以提高产品质量和生产率，而且也改善了劳动条件，同时还可以简化焊接结构的装配焊接工艺。随着焊接生产技术的高速发展,对焊接生产机械化和自动化提出了越来越高的要求,焊接机械设备的需求量也越来越大。焊接滚轮架设备正是为满足市场需要而设计生产的。它是借助焊件与主动滚轮间的摩擦力来带动圆筒形焊件旋转的机械装置,主要用于圆筒形焊件的焊接与装配。焊接设备的自动化在制造业中的广泛应用彻底改了变传统制造业的面貌，其中焊接生产过程的自动化已成为一种迫切的需求，它不仅可大大提高焊接生产率，更重要的是可确保焊接质量，改善操作环境。而焊接滚轮架作为焊接设备中的一部分，其结构也越来越趋向于自动化方面。通过对滚轮架进行研究与设计，将所学知识得以综合利用，有助于提高自己的分析问题与解决问题的能力。同时，了解各种滚轮支架的设计、工作原理与应用等。通过本设计，培养自己的设计思维，从思想上得到转变，同时加强自己动手能力的培养。摘 要近年来，焊接工业得到了很快的发展，焊接设备也相继出现，各种焊接支架也得到了运用，在圆形工件内外环缝的焊接中,组合式焊接滚轮架很受青睐，慢慢的取代长轴式、固定式等焊接滚轮架, 获得了广泛的应用,如何设计较好使用的滚轮架仍值得探讨。 随着生产的自动化，滚轮架在生产中的地位也日益突出。目前国外众多的焊接设备制造厂都在生产焊接滚轮架。产品规格型号多，结构差别也很大，各自有着不同的用途，有不同的特点。国内的重型焊接滚轮架用户则主要集中在大型石油化工、电站设备制造等行业上。使用的焊接滚轮架来自不同的国家。关键词： 焊接 滚轮架 滚轮轴25第1章：引言AbstractIn recent years, the welding industry has been rapidly developing, welding equipment has been developing. A kind of welding stent has been used。Cylinder part in the ring and outside the welding seam, and modular welding wheel-replace-long axis, welding and other fixed-wheel planes, access to a wide range of applications。How to design better use of the wheel-is still worth exploring. Wheel-welding machine as part of disciplines and with other disciplines are also linked to。With the automation of production, wheel-in production has become more prominent position。The current number of domestic and international welding equipment factory in the production of welding wheel。Specifications models, structural differences, each suitable for different purposes, have different features。Chinas heavy welding wheel-users mainly concentrated in the large-scale petrochemical, power station equipment manufacturing, heavy equipment manufacturing industry。The use of welding wheel-come from different countriesKey words: welding wheel-st Wheel-axis第一章 引言 1.1 研究的背景与目的1.1.1研究的背景目前国内外众多的焊接设备制造厂都在生产焊接滚轮架。产品规格型号多，结构差别大，各自有不同的用途，各有特点。通过收集技术资料，以及对焊接滚轮架技术服务积累的一些相关知识，对目前国内进口主要品牌焊接滚轮架的技术性能、特点等做简要的对比介绍，使用户对焊接滚轮架的性能有进一步的了解。从重型焊接滚轮架国内目前的占有率来看，由于瑞典公司进入中国市场早，公司在国际上的知名度高，产品质量稳定， 故障率低，产品结构有独特的特点， 使许多大公司使用ESAB 的产品，拥有较高的市场占有率， 但是价格也高。意大利ANSALDO 公司的350T 焊接滚轮架和焊接操作机在中国有两种， 由于其产品的设计结构，决定了它对工件加工的局限性。芬兰PEMAMEK 公司的PEMN300TN滚轮架在内地有一。1.1.2研究的目的焊接滚轮支架是一种能够将组合式被焊工件装配起来并按照要求能够移动焊件的机械化装置，它属于装配焊接辅助机械装备。对该产品的设计是焊接生产装备工作的重要内容之一，也是焊接生产设计的主要任务之一。合理的设计与利用焊接滚轮支架不仅可以提高产品质量和生产率，而且也改善了劳动条件，同时还可以简化焊接结构的装配焊接工艺。随着焊接生产技术的高速发展,对焊接生产机械化和自动化提出了越来越高的要求,焊接机械设备的需求量也越来越大。焊接滚轮架设备正是为满足市场需要而设计生产的。它是借助焊件与主动滚轮间的摩擦力来带动圆筒形焊件旋转的机械装置,主要用于圆筒形焊件的焊接与装配。焊接设备的自动化在制造业中的广泛应用彻底改了变传统制造业的面貌，其中焊接生产过程的自动化已成为一种迫切的需求，它不仅可大大提高焊接生产率，更重要的是可确保焊接质量，改善操作环境。而焊接滚轮架作为焊接设备中的一部分，其结构也越来越趋向于自动化方面。通过对滚轮架进行研究与设计，将所学知识得以综合利用，有助于提高自己的分析问题与解决问题的能力。同时，了解各种滚轮支架的设计、工作原理与应用等。通过本设计，培养自己的设计思维，从思想上得到转变，同时加强自己动手能力的培养。1.2 研究的意义及发展趋势1.2.1焊接滚轮架研究的意义. 为提高生产效率，降低工人劳动强度，国外焊接生产机械化、自动化已达到很高的程度。工业发达国家焊接机械化、自动化程度已达到熔敷金属量的65%以上。目前, 国际上技术先进的重型焊接滚轮架最大的承载重量达1600T，自动防窜滚轮架的最大承载重量达800T，采用PLC和高精度位移传感器控制，防窜精度为0.5mm。变位机的最大的承载重量达400T，转矩可达450KNm。框架式焊接翻转机和头尾架翻转机的最大承载重量达160T。焊接回转平台的最大承载重量达500 T。立柱横梁操作机和门架式的操作机的最大行程达12m。龙门架操作机的最大规格为8m8m。我国已能生产6m6m以上大型立柱横梁埋弧焊或窄间隙埋弧焊操作机，500T重型滚轮架及重型、轻型自动防窜滚轮架，防窜精度为1.5mm，100T大型变位机和大、中型翻转机等。批量生产H型钢和箱形梁焊接生产线以及各种类型的按用户需要定制的专用成套焊接设备，并大量采用交流电机变频调整技术，PLC控制技术和伺服驱动及数控系统的广泛应用，焊接装备的自动化程度有了很大的提高，某些操作机还配备了焊缝自动跟踪系统和工业电视监控系统。近年来，在厚壁管道生产中，窄间隙MAG焊、窄间隙热丝TIG焊等工艺的应用范围日趋扩大，因此为窄间隙设备发展提供了有利的条件。从600MW锅炉开始采用了8000吨油压机压制汽包筒体瓦瓣片和窄间隙埋弧自动焊工艺焊接筒体纵缝，实现了厚壁长筒节（单节最大长度7000mm，最大厚度250mm）压制工艺自动化和焊接工艺高效率化。新型燃气加热器和电加热设备得到广泛的应用，例如，红外燃气加热器，引射式液化气加热器等比传统的燃气加热器提高热效率30%以上，而且更加安全和方便。例如，钢管的焊接，管壁的纵缝和环缝均为平焊，在钢管很长，直径很大的情况下，直接焊接比较困难，而使用了焊接滚轮架后，所有的纵缝和环缝实现自动化焊接，有效地减小翻身等吊装工作。当然焊接滚轮架的回转平台，要求其结构稳定，操作方便，外形尺寸紧凑，具有旋转驱动机构，配备专用的活动内支撑、装夹工具和多台自动焊接设备后，具备完成钢管对圆、纵缝焊接、纵缝矫正、探伤、调圆、安装加劲环焊接的工作条件。1.2.2 焊接滚轮架的发展趋势.焊接滚轮架有着不同的结构，最开始的一种是两边都固定的架，焊件放在上面就可以焊接，这种滚轮架在焊接时要移动焊件。再而生产了一种自调式滚轮架，这是一种差动滚轮组成的滚轮架，当工件直径发生变化时滚轮随摆架自动调节滚轮的中心距，使工件得到平衡支撑，这种滚轮架适应于直径为9004000的工件焊接，当直径为最小值900时，每侧只有一个滚轮接触工件。当工件直径大到一定值时，所有滚轮才能接触。现在出现了一种自动化调节的滚轮架，滚轮架可以根据工件而自动转变焊接位置。这种自动化焊接设备采用PLC进行控制，不用人工进行操作。第2章：焊接滚轮架的设计第二章 焊接滚轮架的设计2.1 焊接滚轮架的选择2.1.1 焊接滚轮架的主要结构焊接滚轮架是借助主动滚轮架与焊件之间的磨擦力,使焊件旋转的变位机械.焊接滚轮架主要用于筒形焊件的装配与焊接,可以对主,从动滚轮的高度作适当的调整,也可进行锥体,分段不等径回转体的装配与焊接,对于一些非圆长形焊件,将其放在特做的装置中,也可以在滚轮架上进行焊接.焊接滚轮架的结构形式分为两类.第一类是长轴式滚轮架,滚轮沿两平行轴排列,与驱动装置相联的一排为主动滚轮,另一排为从动滚轮,也有两排都是主动滚轮的,主要用于细长薄形的焊件的组对焊接.有的长轴式滚轮架，其滚轮为一长形滚柱,直径为0.3-0.4m,长度为15m筒体置于其上不容易轴向变形。这种滚轮架适用于薄壁,小直径,多筒体焊件的组对和环缝的焊接.长轴式滚轮架多数是用户自己的需要而设计的,市场可供选用的定型产品很少.第二类是组合式滚轮架,它的主动滚轮,从动滚轮都是独立的,使用时可根据焊件的重量和大小,长度进行任意组合,其组合比例也不光是1与1的组合,因此,这种滚轮架使用方便灵活,对焊件的适应性很强,是目前应用最广泛的滚轮架结构形式,国内外有关的生产厂家,均有各自己的系列新产品供应市场.本设计中，工件长度为8m,直径为2.5m 重量为5t,因此采用组合式非自调式滚轮架.其主要结构由主动滚轮,从动滚轮,支架三部分组成,如图(2-1),支架相当于机座.轮座在其上对工件起支称作用,其中主动轮起驱动作用.这三部分都是独立的.,人们可以利用其数量的协调变化组合成能驱动各种不同长度,不同直径的焊件的焊接。 图2-1滚轮架图 1 主动滚轮 2 从动滚轮 3 驱动装置本设计中，滚轮架采用一个电动机拖动,根据滚轮架的特点和适用范围,滚轮采用钢轮,承载能力强. 附表2-1滚轮结构的特点和适用范围类型特点 适用范围钢轮承载能力强,制造简单用于重型焊件和要热处理的焊件以及额定载重大于60T的滚轮架 胶轮钢轮外包橡胶,摩擦力较大,传动平稳,但橡胶容易压坏一般多用于10T以下的焊件和有色金属容器组合轮钢轮和橡胶轮组合, 承载能力比橡胶轮高,传动平稳.一般用天10-60T的焊件履带轮大面积履带面积和焊件接触,有利于防止薄壁工件和变形,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 表2-12.1.2 焊接滚轮架的结构设计本滚轮架采用一组主动轮,一组从动轮,因为工件长度的8米,直径2.5米,因此，滚轮架总共有7组,每一个滚轮的两端都有支座，主动滚轮是同轴的，中间用连轴器连接。主动轮上的每一个滚轮的长度与宽度相同，而从动轮上的最两端的两个滚轮宽度较小，中间的6个滚轮宽度与主动轮相同，从动滚轮的每一个滚轮是独立的，在工作时，一个焊件置于三个滚轮之上，这样传动比较平稳。采用一个电动机传动，电动机传动装置大概位于主动轮轴的中间，结构如下图(2-2)所示： 图2-2滚轮架结构示意图1电动机 2.联轴器 3齿轮对，4 轴承 5主动滚轮 6 公共轴，7从动滚轮。2.2 滚轮架受力分析及设计2.2.1 中心角的选择选择合适的中心有利于焊件稳定而均匀的转动，并可以减少滚轮的支反力，驱动圆周力和节能，通常的情况下，中心角要在之间选用。因此，与此中心角相对的焊件直径不得超越下述范围：当中心角为时，对应的许用焊件直径为 当中心角为时，对应的许用焊接为mm 本设计中选用的中心角为，在范围之内，而筒体焊件的直径为2500mm，符合上述要求。2.2.2滚轮直径与宽度的确定。滚轮直径影响工件与滚轮之间的接触应力值，有 (2.1) 式中 -滚轮上的压力，为滚轮对数. E-弹性模量 ，-工件和滚轮半径 B-为滚子的宽度； -接触应力，一定应小于许用接触应力。. 此式不能确定两个未知量 和，而根据滚轮的线压力小于许用应力的条件可决定B (2.2)式中-45号钢的许用线压力,钢轮=1471(N/MM) ,B-作用在滚轮轮上的压力及滚轮宽。. 代入数值,可得: 可知: 因为轮的许用接触力5.476=1471(N/MM)小于钢的许用接触应力，因此，滚轮的宽度为B=750mm 查表得 ，设滚轮的直径为240mm,代入上式得： 因为钢的许用接触应力为， 因此,符合设计要求根据上面的计算可知，设计的滚轮的直径为240mm, 滚轮的宽度为750mm。根据滚轮架结构示意图，从动滚轮的两端的两个滚轮直径为240mm，滚轮的宽度为350mm。2.2.3滚轮轴的设计。工件或支承环直接作用滚轮架的滚轮上，靠工件或支承环与滚轮的磨擦使其回转。圆形工件下方直接为滚轮架，一边为驱动滚轮，一边是从动滚轮，假定两端滚轮直径相等，轴心高度相同，工件重心与回转中心（圆心）不重合，则存在偏心距，则驱动滚轮主轴上的驱动力矩应大于：驱动滚轮沿工件滚轮的滚轮磨擦力矩M1，工件的偏心力矩，滚轮轴承的动磨擦力矩和惯性力矩等之和。当工件均匀回转时，可作为平衡力系考虑，分别对驱动滚轮，工件，支承滚轮进行受力分析如图2-3，并写出平衡方程如下： (2-.3) (2-4) 式中-驱动总阻力矩。 ，-驱动轮与支承轮在筒体上滚轮的磨擦力矩及工件在两种轮上滚轮磨擦力矩， (2-5)-滚动磨擦系数。 ，-滚轮轴承的滑动磨擦力矩， -轴承的诱导磨擦系数，滚动轴承，诱导磨擦系数为0.1 ,-轴承的半径,本设计中 -件的偏心距. ,滚轮上正压力,在本设计中有 图2-3受力分析图 ,-依靠摩擦传递的使工件和支承滚轮回转的切向力 R r-分别为工件和滚轮的半径 从式（23）-(2-5) 消去,和 (2-6) 将, , , 及 代入得，则 （2-7）其中f-滚动磨擦系数 0.03 -轴承诱导系数为0.1 为滚动轴径,为偏心距 式中 通常的情况下驱动和支滚轮有同样的半径，本设计也是这样的，式（2-7）第一项表示为作用在驱动滚轮上的滚动摩擦阻力矩，第二项表示滚轮轴承的摩擦力矩，第三项表示为偏心阻力矩。因为工件为圆筒形,所以偏心距为0所以： 其中为滚轮轴的半径 本设计中设为45mm,材料选用45号钢为了防止工件和驱动滚轮的打滑,由所产生的工作圆周力必须小于工件与驱动轮之间最在滑动摩擦力,有: (2-8) :为驱动力矩.（2-9）s-驱动力矩 代入数据得,F1=146N 1.3*=1.2*146=163N 0.04*4107=164.5所以式中-为滚轮表面与工件之间滑动摩擦系数,如不满足,就要更换材料轴的尺寸.综上,所以设计所用的材料符合设计要求.两滚轴中心距的确定. 滚轮架结构如下图2-4所示 a-半中心角 D-焊件的直径Dr-滚轮的直径L-主从动轮之间的横向距离 机械工业部设计院提出，工件椭圆产生了附加偏心距，工件纵通过滚轮时会产生另一个相当大附加力矩，而且起很大作用，使椭圆产生的偏心力矩可以不加以考虑，并提出了如下情况下力矩的计算公式，经实测误差较小，其计算如上图所示，假定一边支承滚轮，一边驱动滚轮外，纵缝和滚轮相遇是错开的，计算中按三个滚轮与工件接触，一个与纵缝接触，于是有： 图2-4 受力分析 （2.10） (2.11) 以及纵缝通过滚轮的阻力矩 (2.12) 式中-纵缝和滚轮接触的当量摩擦系数,它与焊缝高度有关, (2.13) h-力焊缝冗高,其他符号与前面相同, (2.14) 将数据代入得： 因为21702236所以上面的设计符合要求。2.2.4 电机的选择 电机功率公式为 （2.15）式中,-主动轴的总驱动力矩 n-为主动轴的转速(),本设计中主动滚轮的转速为(6-60n/h),其中最高转速为 -为传动效率。其中为2个滑动轴承0.99，,对个圆周柱齿轮传动0.96,联轴器为0.99所以传动总效率为0.99*0.99*0.96*0.96*0.99=0.92 因此电机选择为0.75KW的电机就可以了。电动机型号为Y90S-42.2.5电动机的拖动与调速 焊接滚轮架的拖动与高速主要有两种方式,一种是直流电动机的拖动,采用降压调速,另一种是交流电动机的拖动,变频调速.前者使用很久,而且技术很成熟,电动机的机械特性较硬,起动力矩较大,是目前滚轮使用最多的一种,拖动调速方式,缺点是电支机结构复杂,调速范围较小,平时恒转矩的调速的范围是1:10左右低速时的速度不稳定,有爬行现象.后者则采用电子表逆变技术的发展和大电流晶体管的性能完善.在技术是也日趋成熟,其主要是调速范围较宽,可达到1:20,转动平好,低速特性硬,缺点是低速过载倍数降低较大,变频电源的价格较高,但随着电动机额定功率的增加,价格上则相对平缓.因此,本设计采用是交流电动机的拖动,变频调速。其拖动机构为从电动机出来，接通到联轴器上，通过齿轮传动到驱动滚轮轴上。第3章：滚轮架中各零件的设计与选用第三章 滚轮架的各零件的设计与选用3.1 轴承的选用3.1.1滚动轴承的优缺点： 优点： 1 摩擦阻力小，功率消耗小，机械效率高，易起动； 2、尺寸标准化，具有互换性，便于安装拆卸，维修方便； 3、结构紧凑，重量轻，轴向尺寸更为缩小； 4、精度高，转速高，磨损小，使用寿命长； 5、部分轴承具有自动调心的性能； 6、适用于大批量生产，质量稳定可靠，生产效率高缺点： 1、噪音大 2、轴承座的结构比较复杂 3、成本较高。3.1.2 滚动轴承的基本结构滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架组成，其中内圈的作用是与轴相配合，并与轴一起旋转，外圈作用是与轴承座相配合，起支撑作用，滚动体是借助于保持架均匀的将滚动体分布在内圈和外圈之间，其形状大小和数量直接影响着滚动轴承的使用性能和寿命，保持架能使滚动体均匀分布，防止滚动体脱落，引导滚动体旋转起润滑作用根据GB/T276-89，本设计选用深沟轴承3.1.3轴承的选用当轴承的径向游隙增大时，具有角接触球轴承的性质，可承受两个方向交变的轴向载荷。密封的深沟球轴承可免维护，并能使结构简化。它可以承受径向和轴向载荷，而且允许转速很高。由于这些特征和其低廉的价格，使它成为应用最广泛的轴承类型。但深沟球轴承的自动调心能力是有限的与尺寸相同的其它类型轴承相比，这类轴承摩擦系数小，极限转速高，精度高，是用户选型时首选的轴承类型。本设计中轴径为90MM，选用深沟球轴承，其型号为61918D为140MM ，B为24，额定载荷Cr为58.0 ,Cor为49.8 极限转速为，脂3800，油4800，重量/kg 2.17,其它尺寸，d2 111.7, D138.4,1.5,安装尺寸99mm，131mm,球径15.081mm ，球数14轴承座如图3-1所示： 图3-1 轴承座3.2 连轴器的选用本设计中轴径为90mm，选用凸缘联轴器，型号为YLD13公称扭矩为2500N.m许用转速也符合要求，孔的长度J型为132mm,有沉孔的矩圆柱形轴孔，Y形轴孔，L长度为132mm，沉孔，D220mm D1185mm 公称尺寸为t125mm，极限偏差为上偏差为-0.022，下偏差为-0.074，螺栓数为8，直径为M16，L1为269，转动惯量0.416，重量为35.5 连轴器如图3-2： 图3-2 联轴器3.3 轴和滚轮的配合本设计中,轴和滚轮用键连接,一根滚轮有四个键配合,如图3-3所示： 图3-3 轴与滚轮配合 键的选择：根据轴的要求，选用b=25mm,h=14mm ,L =360mm 的圆形普通平键（A）型的标记：键25*360GB1096-79，1 平键的材料为45钢2 轴槽轮槽对轴及轮轴线的对称度公差为7级 键图：如图3-4 图3-4 键轴与键配合图：如图3-5 图3-5 轴与键配合3.4 齿轮的设计1.材料：小齿轮选用40Cr(调质)，齿面硬度为280HBS。大齿轮选用45钢调质，齿面硬度为240HBS。2.选小齿轮齿数z1=80,小齿轮齿数z2=80*1.25 =100取z2=100按齿面接触强度设计由设计计算公式 （ 4-1）进行计算3确定公式内的各计算数值(1).试选载荷系数(2).由前可知小齿轮转矩(3).查表得齿宽系数(4).查表得材料的弹性影响系数(5).按齿面硬度查得小齿轮接触疲劳强度极限大齿轮接触疲劳强度极限(6).计算应力循环次数则有(7).查得接触疲劳寿命系数为(8).计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，取安全系数S=1，由式有4 计算(1).试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值 因为滚轮轴的最小直径为90mm,所以小齿轮分度圆直径为200mm(2)计算齿宽b(3)计算齿宽与齿高之比b/h模数 mm齿高 b/h=200/5.625=35.64按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式 (4-2)（1）确定公式内的各计算数值查图小齿轮和大齿轮的弯曲疲劳强度极限分别是（2）弯曲疲劳寿命系数（3）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数 S=1.4 .计算得（4）计算载荷系数K（5）查取齿形系数，查表得（6）查取应力校正系数 （7）计算大，小齿轮的并加以比较 大齿轮的数值比较大设计计算对比得，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而承载的齿轮要求模数m取2.5按接触强度算得的分度圆直径算出小齿轮齿数 取z1=80大齿轮齿数 取z2=1004几何尺寸计算(1)计算分度圆直径计算中心距计算齿轮宽度取齿轮宽 5验算经计算合格 第四章 结论 第四章 结论焊接滚轮架是焊接生产过程中的重要设备,通过各种焊接结构架可以提高生产效率,使生产时间减少.本次毕业设计使我学习了有关焊接工艺相关的知识,对焊接用的各种滚轮架有了较深的理解,懂得了焊接夹具在焊接过程中的力学分析,开放了自己的设计思维,懂得了机械设计的一般设计步骤和方法,学会了如何查阅相关的资料,将自己的理论知识用于实践中.本次设计按照国标的设计要求,在已知条件下设计滚轮架,经过各种验算,设计结果基本符合要求.致谢毕业设计是我们学生离校前最重要也是最全面的一次设计，是高等院校为培养工程技术人员而进行的一次大型综合训练，通过这次设计，检查我们综合运用机械设计课程的知识，分析和解决问题的能力，进一步巩固、加深和拓宽所学的知识。通过设计实践，逐渐树立正确的设计思想，增强创新意识和竞争意识，熟悉掌握设计的一般规律，培养分析问题解决问题的能力，另外通过这次设计，进行各种设计计算、绘图技能以及运用各种技术标准、规范。学会怎样查找应用设计手册和有关资料，进行全面的机械基本技能的综合性大型练习。 本次毕业论文，掌握了机械设计的主要技术关键环节，对机械设计具有了更进一步的了解和掌握，了解了设计过程中的一般步骤，这必将为以后的学习和工作起到打下良好的基础。 参考文献1贾安东主编. 焊接结构及生产设计，天津：天津大学出版社 ，19972邹家祥主编. 机械设计理论与方法,北京,机械工业出版社,19883王云鹏主编. 焊接结构生产(焊接专业)，北京：机械工业出版社，20014雷世明主编. 焊接方法与设备,北京:机械工业出版社，19965郑思潜主编. 焊接设备选用手册(精),北京:机械工业出版社，19956. 成大先主编. 机械设计手册 ，北京:机械工业出版社，20027. 郑文伟主编. 机械原理 ,北京: 高等教育出版社，19958. 纪名刚主编. 机械设计,北京: 高等教育出版社，19959. 朱冬梅主编. 画法几何与机械制图,北京: 高等教育出版社，200110. 王昆主编. 机械设计课程设计,北京:高等教育出版社，200211. 王政主编. 焊接工装夹具及变位机械,北京:机械工业出版社，199612陈立周主编. 机械优化设计方法,北京:科学出版社.199013王政. 焊接工装夹具及变位机械图册，北京：机械工业出版社，199214关桥等译. 焊接结构生产工艺，机械化与自动化图册 ,北京: 机械工业出版社。199515陈祝年. 焊接设计简明手册，北京: 机械工业出版社，1997毕业设计说明书题 目 焊接滚轮支架设计 英文并列题目The Design Of Welding Wheel Stent 学院：机电工程学院 专业： 机械设计制造及其自动化 班级： 学生: 指导教师（职称 ： 完成时间： 年 3 月 16 日至年6 月 10 日目录摘要 - Abstract- 第一章 引言 - 3 1.1 研究的背景与目的- 3 1.1.1研究的背景- 3 1.1.2研究的目的- 3 1.2 研究的意义及发展趋势- 3 1.2.1焊接滚轮架研究的意义 - 4 1.2.2焊接滚轮架的发展趋势- 5 第二章焊接滚轮架的设计- 6 2.1焊接滚轮架的选择-6 2.1.1焊接滚轮架的主要结构- 6 2.1.2焊接滚轮架的结构设计- 7 2.2滚轮架受力分析及设计- 8 2.2.1中心角的选择- 9 2.2.2滚轮直径与宽度的确定- 10 2.2.3滚轮轴的设计 - 14 2.2.4. 电机的选择- 15 2.2.5电动机的拖动与调速- 15第三章滚轮架的各零件的设计与选用- 16 3.1轴承的选用及校核- 16 3.1.1滚动轴缺承的优缺点- -16 3.1.2滚动轴承的基本结构- 16 3.1.3轴承的选用- 16 3.2联轴器的选用- 17 3.3轴与滚轮的配合- 18 3.4节齿轮的设计- 22 第四结论- 23航空工业焊接的新趋势麻省理工学院 帕特里西奥楼门德斯 摘要:焊接在航空业正经历着令人振奋的发展。广泛应用计算机和改善设备和设计新材料塑造的方式焊接，是实施过程和产品正在设计的主要要方法。有一种普遍的趋势，减少铆钉在在飞机结构组件的使用有一种普遍的趋势. 扩散焊和激光，电子束焊接是在加入材料情况下使用的。军用飞机的电子束焊接在加入钛合金下使用，并且有扩大趋势.大型商业飞机的激光束焊接，慢慢取代铆钉在大部份机身上使用, 航天工业也显示:航空业界承诺一些新的进程的发展.其中包括：搅拌摩擦焊接和变极性等离子弧焊，这已经被应用火箭的关键部件上, 目前, 铸件在飞机有日益增加的趋势,这样开辟了新的机遇和挑战. 而一些进程，包括扩散焊接铝合金和线性摩擦加入叶片盘。似乎并没有得到广泛应用. 本文侧重于焊接的基础，就其影响的焊接航空组件，以及对趋势的行业的预计，因此是一项基本的水平。维修焊接，无损检测，钎焊是本文章讨论的范围。导言: 焊接的过程，就是人类一个古老的处理金属的过程.其在历史上的大多数的时间,它一直被视为一个粗浅的艺术或施工技术. 19世纪推动现代焊接新的发展而且发展趋势比以往任何时候都要快. 不同的焊接工艺可以由不同强度的热源融合.也揭示了许多重要的趋势当中, 渗透率衡量的比例，深度,宽度（四/瓦特）焊缝截面的急剧增加与热源强度有关。这允许较高的焊接速度,使得焊接过程更有效率. 一个更有效率的过程中在焊接过程中需要较少的热输入，从而形成一个强大的焊缝 . 较小的热源,移动速度更快,也意味着停留时间在任何特定的点的时间大大减少. 如果停留时间太短，在过程中，无法手动控制，必须加以自动化, 最低的时间，仍然是可以手动控制的对应的电弧焊接（约0.3秒）. 因此，他们只能用自动控制热源更激烈的的焊接. 焊接工艺在更加集中热源的地方创建一个较小的热影响区（ HAZ组织）和形成较低后焊缝扭曲力. 它可以推断：所带来的好处是: 更加集中热源, 资本设备的费用大约与强度热源成正比的.航空业的特点是：低单位生产，单位成本较高，在营运条件极其严重情况下,焊接就十分重要了, 这些特征对较昂贵的和更集中热源如等离子弧，激光束和电子束焊接作为焊接进程的选择,是焊接的关键部件的重要选择焊接过程在航空业中的使用.摩擦焊接）在这个过程中，通过机械变形加入金属。既然没有熔化,就不存在基础的材料熔化-凝固现象的相关缺陷. 这个过程中可以加入铝起落架组件,组成了一个比较简单的横截面. 性摩擦（微动）焊接被认为是由通用电气公司和普惠公司发明的一种替代，为制造和修理高温合金盘为喷气发动机. 虽然没有透露这些进程，他们也会演变成商业应用.搅拌摩擦（搅拌摩擦焊）契维语在1991年发明了这一焊接方法, 这是一个坚实的焊接进程，通过机械变形加入金属, 在这个过程中,圆柱等工具与异型探头旋转，慢慢地陷入了联合线之间的两块资产负债表或板材，这样就对接在一起，这个过程可以焊接以前报告铝合金飞机结构在使用. 实力焊缝与弧相比是弧30 或50 . 在一些小热影响区的地方，残余应力，微观结构也得到了改变. 波音公司出了1500万美元的投资在使用搅拌摩擦焊焊接助推器为三角洲的范围的国家运载火箭，这是美国的第一生产搅拌摩擦焊的地方. 1998年8月, 在德尔塔II,首次发射一个使用搅拌摩火箭. 这一进程目前正在考虑加入铝berilium合金，如2005年，为中央智囊团的航天飞机，就得到了应用。钛合金也有其他航空用途. 作为搅拌摩擦焊的一种,为了更好地使用，它可以取代等离子弧焊（足）和电子束焊接（电子束焊接）,在一些具体的应用中用铝和用钛是有分别。 闪光焊为是一种在熔化过程中, 应用一对焊接接头焊接在短期的内弧和压力而作用的。这是能够产生强大的焊缝的基础材料. 这个过程可以焊接铝和表面耐高温合金使用没有特别准备或屏蔽气体。它可以焊接各种复杂的截面, 这是用在航空业加入环喷气发动机,主要是出于耐高温合金和挤压铝构件的作用而考虑的。 气体金属弧焊这个过程中，其中一个是世界上进心最热门的焊接工艺，因为它的灵活性和低成本是呆以广泛使用在航空业. 缺点是大尺寸的热源(处理流程，与如电子束焊接，运作）的焊缝有着不太好的力学性能. 这个过程是在主要的焊接工艺用于建造该燃料和氧化剂坦克火箭（ 2219为第一阶段）, 目前应用在自动焊接的叶片爱国者导弹上. 这些叶片由一个框架17-4 pH值超级不锈钢组成，其中金属薄板的相同的组成是welded8, 此应用程序的好处，从成本降低，而可靠性增强。钨极氩弧焊（氩弧焊）氩弧焊可以使用比的GMAW更激烈的热源. 因此，它可以产生较小的焊缝，从而降低的成本。对于大多数结构,在应用这一过程中，不能与其他焊接方法如电子束焊接，激光焊接或等离子弧相焊接相单混用。氩弧焊是一起使用的GMAW与焊接在2014年和2219的铝合金在燃料和氧化剂坦克在土星v rocket7使用. 梅塞施米特blkow blohm在德国目前使用的GMAW为喷嘴延长镍，阿丽亚娜发射vehicles9上也使用过这种焊接. 大部分的焊接主要表现在商用飞机及对管道及油管使用焊接. 这个过程也可以用在换热器的核心上，喷气发动机百叶窗和排气外壳上，不锈钢和inconel1无论是在商业和军事都得到了使用. 不锈钢叶片在多伦多也用在堵塞焊缝在爱国者导弹也得到了使用. 允许应用到航空焊接结构的组成部分包括弧长控制和救济的应力用散热器在焊接上, 这项技术，是由洛克希德马丁公司在土卫六四运载火箭上使用的. 它是一种通过测量电弧电压来测量所期望的渗透率.这种技术在中国 北京航空制造技术研究所也得到了应用. 它已用于喷气发动机案件中的耐热合金和火箭燃料箱的铝合金。在这方面的技术，散热器步道背后的焊接电弧就是这样一种方式，他们的热领域的互动，大大降低了氩弧焊的过程产生的残余应力和扭曲力. 企图以取代铆由多伦多的焊接迈出皮肤板尚未成力，但由于严重歪曲了一些问题.等离子弧焊使用constricted弧之间的nonconsumable电极和熔池（转移弧）或之间的电极和制约喷嘴（ nontransferred弧）, 如果热强度不够高，这个过程是不可以运作，类似一个小孔模式，有人认为，激光或电子束焊接，虽然与规模较小但渗透率最高. 这个过程是用于焊接的先进的固体火箭发动机,使用材料是惠普- 9 - 4 - 30钢. 其中一个最新的变化，就是霍巴特兄弟将这个过程如变极性等离子弧焊焊接（ vppa ）商品化. 这种变化在航空航天工业焊接较厚路段铝合金，特别是为外部燃料箱的航天飞机得到了使用.这个过程中熔化的是在小孔模式中进行的.不好的一部分，是循环提供了一个阴极清洗铝工件，而好的部分，提供了理想的渗透和熔融金属流. 测试结果表明，最佳占空比为这个过程中涉及的负序电流15-20 MS和一个积极的2-5的电流中，一个积极作用是:当前的30-80 1高于负序电流. 集中供热原因是为了明显减少角扭曲力.激光焊接这个过程, 优势是电子束焊接技术可以提供最集中的热源焊接, 更高的精度,焊缝质量和规模较小的扭曲. 这个过程是用于焊接喷气发动机部件,其由耐热合金制成，如hastelloy，激光加工燃烧在普惠公司喷气发动机jt9d ， pw4000 ， pw2037和F - 100 - 22019得到了运用.激光焊接将很快取代铆在空中客车318飞机中使用. 显着的优点是可以预期并取得的取代铆接接头的不足. 铆，估计消费占制造业的40 左右 .电子束焊接如上所述，高强度的电子束产生焊缝与热影响区小，这个过程中的优势，电子束对熔融金属的对接已没有问题. 不过，它需要在真空中运作. 这一特点在使用这一进程中，特别适合焊接钛合金而不能焊接在一个开放的气体中的部件. 钛合金被广泛用于军用飞机，因为它重量轻，强度高，性能在高温下也较好. 应用电子束焊接，以焊接钛部件的军用飞机一直在不断扩大. 塔员额和机翼部件在Ti 6Al - 4V和f15战斗机也得到了广泛的应用. 机翼盒举行可变几何的翅膀，在旋风式战斗机，如f14 “雄猫”得到了使用. 在控制系统中,以及在以及在实施电脑自动化中有着显着的差异. 这项新技术，使连续一通焊缝超过曲线和曲面，并通过不同厚度来进行. 波音公司的F - 22的关键结构部件现在用钛电子束焊接这种方式来焊接的. F - 22是第一次飞机在60年的特点焊接机进行的. 前的前身用了铆接铝.将他们焊接在一起. 最近的应用的钛铸件在F - 22战斗机的焊接出现了问题，因此延迟开始生产时间至少五个月. 俄罗斯能源火箭应用电子束焊接建造该氧气和油缸. 由于庞大真空，是造成当地密封与铁电产生影响.扩散焊这是一个固态焊接,在焊接过程中在焊缝所在处产生应用的压力，在高温下，该件没有宏观变形或相对变化. 航空业是主要用户是dfw, 这个过程已证明,超塑成形（ SPF ）则钛合金特别有用相结合. 在这种情况下，复杂的几何形状可以得到在短短得到应用. 在某些情况下替代铆接铝构件,从而使成本降价. 传统的制作由500紧固件构成的16个部分,并一起进行. 有人建议，以取代设计，整体加筋所产生的SPF / dfw会得到很好的作用. 应用的SPF / dfw可以减少了原来的铆接的铝材构件，来自76个详细的零件和1000紧固件，以钛金属版只有14个细节和90紧固件与总成本可节省30 左右. 成功的SPF / dfw钛刺激了大量的研究与目标，完成了类似的过程与铝焊接过程. dfw钛和铝钛根本区别是钛可以解散其氧化物而铝不可以，因此, 剩余氧化氮在界面形成铝联合,极大地降低了力量的焊接在焊接中的扩散. 这个问题已妨碍了SPF级/ dfw铝的普遍采用.结论驱动的成本和重量的积累，技术进步使得更换铆钉和紧固件与焊缝得到紧密的结合. 在商用飞机中,一些铆接铝构件由SPF级/ dfw钛的替代品（ SPF级/ dfw铝仍处于试验阶段）形成了一种趋势. 在不久的将来，空中客车飞机（ a318和a3xx ）功能将机身出现激光焊接，以在飞机上的形成. 展望进一步,迈向未来, 这是有可能将搅拌摩擦焊用于对飞机结构组件的焊接, 它可以可靠地加入合金系列等材料.变极性等离子弧焊焊接（ vppa ） ，原本是设计为空间应用可能深入飞机工业入中的厚度较厚的铝。实施计算机控制使用电子束焊接钛合金的应用程序在过去是不可行的，制造业等焊接第一次为喷气式战斗机机身中使用，电子束焊接钛在未来的军用飞机的运用将增加，这种预期是合理的，在飞机使用铸件正在增加，这必将带来新的挑战。 Proceedings of the conference “New Trends for the Manufacturing in the AeronauticIndustry”, Hegan/Inasmet, San Sebastin, Spain, May 24-25, 2000, pp. 21-38.NEW TRENDS IN WELDING IN THE AERONAUTIC INDUSTRY Patricio F. Mendez Massachusetts Institute of Technology 9Cambridge, MA 02139, USA Abstract Welding in the aeronautic industry is experiencing exciting developments. The widespread application of computers and the improved knowledge and design of new materials are shaping the way welding is implemented and process and product are being designed. There is a general trend to reduce the use of rivets in structural components in airplanes. Diffusion welding and laser, and electron beam welding are used to join the materials in these cases. In military airplanes electron beam welding is continually gaining ground in the joining of titanium alloys. In large commercial planes laser beam welds are posed to replace rivets in large parts of the fuselage. Some new processes developed for the space industry also show promise for the aeronautic industry, among them: friction stir welding and variable polarity plasma arc welding, which are already being used for critical applications in rockets. A current trend of increasing the use of castings in newer airplanes opens up new opportunities and challenges. Some processes that do not seem to have gained widespread application include the diffusion welding of aluminum alloys and the linear friction joining of blades for blisks. This paper focuses on the welding fundamentals, on its implications for welding of aeronautical components, and on the trends in the industry that can be expected from progress at a fundamental level. Repairs by welding, NDT, and brazing are left outside the scope of this paper. Introduction Welding is a process almost as old as the processing of metals by humans. For most of its history it has been regarded as an obscure art or a crude construction technique. New discoveries and the availability of electric energy in the nineteenth century pushed the development of modern welding with an ever-accelerating rate (Figure 1). The different welding processes can be ordered by the intensity of the heat source used for fusion (Figure 2). This ordering reveals many important trends among them. The penetration measured as the ratio of depth to width (d/w) of the weld cross section increases dramatically with the intensity of the heat source. This makes the welding process more efficient and allows for higher welding speeds. A more efficient process requires less heat input for the same joint, resulting in a stronger weld, as indicated in Figure 3. A smaller heat source moving at a faster speed also implies a much reduced dwell time at any particular point. If the dwell time is too short, the process cannot be manually controlled and must be automated, as shown in Figure 4. The minimum dwell time that can still be controlled manually corresponds to arc welding (approximately 0.3 seconds). Heat sources more intense than arcs have shorter dwell times; therefore, they can only be used automatically. Welding processes with a more concentrated heat source create a smaller heat affected zone (HAZ) and lower post-weld distortions, as indicated in Figure 5 to Figure 7. The benefits brought by a more concentrated heat source come at a price: the capital cost of the equipment is roughly proportional to the intensity of the heat source as it can be deduced from Figure 8. The nature of welding in the aeronautical industry is characterized by low unit production, high unit cost, extreme reliability, and severe operating conditions1. These characteristics point towards the more expensive and more concentrated heat sources such as plasma arc, laser beam and electron beam welding as the processes of choice for welding of critical components. Welding Processes used in the Aeronautic Industry Friction Welding (FRW) In this process, the joining of the metals is achieved through mechanical deformation. Since there is no melting, defects associated with melting-solidification phenomena are not present and unions as strong as the base material can be made. This process can join components with a relatively simple cross section. It is used for the joining of aluminum landing gear components. Linear friction (fretting) welding was considered by General Electric and Pratt & Whitney as an alternative for the manufacture and repair of high temperature alloy blisks for jet engines2. Although little was disclosed about these processes, they do not seem to have evolved into commercial applications. Friction Stir (FSW) TWI invented this process in 1991. It is a solid-state process that joins metals through mechanical deformation. In this process a cylindrical, shouldered tool with a profiled probe is rotated and slowly plunged into the joint line between two pieces of sheet or plate material, which are butted together, as shown in Figure 9. This process can weld previously reported unweldable aluminum alloys such as the 2xxx and 7xxx series used in aircraft structures. The strength of the weld is 30%50% than with arc welding3. The fatigue life is comparable to that of riveted panels. The improvement derived from the absence of holes is compensated by the presence of a small HAZ, residual stresses, and microstructural modifications in the welding zone4. Boeing made a $15 million investment in the use of FSW to weld the booster core tanks for the Delta range of space launch vehicles, which was the first production FSW in the USA5. The first launch of a FSW tank in Delta II rocket happened in August 19993. This process is currently being considered for the joining of aluminumberilium alloys such as 2195 for the central tank of the Space shuttle, and also titanium alloys for other aeronautical uses. As FSW becomes better established, it can replace plasma arc welding (PAW) and electron beam welding (EBW) in some specific applications in aluminum and titanium respectively. Flash Welding (FW) FW is a melting and joining process in which a butt joint is welded by the flashing action of a short arc and by the application of pressure. It is capable of producing welds as strong as the base material. This process can weld aluminum and temperature resistant alloys without especial surface preparation or shielding gas. It can join sections with complicated cross sections, and it is used in the aeronautical industry to join rings for jet engines made out of temperature resistant alloys and extruded aluminum components for the landing gear6. Gas Metal Arc Welding (GMAW) This process, one of the most popular welding processes in the world because its flexibility and low cost is not used extensively in the aeronautic industry. The drawback for its is that the large size of the heat source (compared with processes such as EBW, LW, PAW) causes the welds to have poor mechanical properties. This process was the main welding process used for the construction of the fuel and oxidizer tanks for the Saturn V rocket (2219 aluminum alloy for the first stage)7. One of the current applications of GMAW is in the automatic welding of the vanes of the Patriot missile. These vanes consists of an investment cast frame of 17-4 PH stainless steel over which sheet metal of the same composition is welded8. This application benefits from the low cost of GMAW, while extreme reliability is not as important as in manned airplanes. Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) GTAW can use a more intense heat source than GMAW, therefore it can produce welds with less distortion at a similar cost. For most structural critical applications this process cannot compete with other welding methods such as electron beam welding, laser beam welding or plasma arc welding. GTAW was used together with GMAW to weld the 2014 and 2219 aluminum alloy in the fuel and oxidizer tanks in the Saturn V rocket7. Messerschmitt Blkow Blohm in Germany currently uses GMAW for the nozzle extensions of Inconel 600 in the Ariane launch vehicles9. Most of the welds performed on commercial aircraft are done on ducting and tubing using GTAW10. This process is also used in heat exchanger cores, louvers and exhaust housings for jet engines, both commercial and military in stainless steel and Inconel11. GTA plug welds are also used in the stainless steel vanes of the Patriot missile8. Creative innovations that permit the application of welding to aeronautical structural components include arc-length control (ALC)12 and relief of stress by using a heat sink during welding (LSND)13. This technology, shown schematically in Figure 10, was developed by Lockheed Martin for the Titan IV launch vehicle. It permits one to detect the desired penetration by measuring the arc voltage, as shown in Figure 11. The Low Stress No-Distortion (LSND) technique has been developed at the Beijing Aeronautical Manufacturing Technology Research Institute in China. It has been applied to jet engine cases of heat resistant alloys and rocket fuel tanks of aluminum alloys. In this technique, a heat sink trails behind the welding arc in such a way that their thermal fields interact, significantly reducing the residual stresses and distortions created by the GTAW process. Attempts to replace riveting by GTA welding of stringers to the skin plate have not been sucessful yet due to serious distortion problems14. Plasma Arc Welding (PAW) PAW uses a constricted arc between a nonconsumable electrode and the weld pool (transferred arc) or between the electrode and the constricting nozzle (nontransferred arc). If the heat intensity of the plasma is high enough, this process can operate in a keyhole mode, similar to that of laser or electron beam welding, although with smaller maximum penetration. A schematic of PAW is shown in Figure 12. This process is used for the welding of the Advanced Solid Rocket Motor (ASRM) for the Space Shuttle15. The ASRM is made of HP-9-4-30 steel by Lockheed. One of the latest variations of this process is variable-polarity plasma arc welding (VPPA) commercialized by Hobart Brothers. This variation was developed by the aerospace industry for welding thicker sections of alloy aluminum, specifically for the external fuel tank of the space shuttle16. In this process the melting is in the keyhole mode. The negative part of the cycle provides a cathodic cleaning of the aluminum workpiece, while the positive portion provides the desired penetration and molten metal flow. Tests showed that the best duty cycle for this process involves a negative current of 15-20 ms and a positive one of 2-5 ms, with a positive current 30-80 A higher than the negative current17, 18. The concentrated heat of VPPA causes significantly less angular distortions than GTAW, as shown in Figure 13. Laser Beam Welding (LBW) This process, together with electron beam welding can deliver the most concentrated heat sources for welding, with the advantages of higher accuracy and weld quality and smaller distortions. This process is used for welding and drilling of jet engine components made of heat resistant alloys such as Hastelloy X. Laser-processed combustors are used in the Pratt & Whitney jet engines JT9D, PW4000, PW2037 and F-100-PW-22019 Laser beam welding will soon replace riveting in the joining of stringers to the skin plate in the Airbus 318 and 3XX aircraft20. A schematic comparing a riveted and a welded stringer is shown in Figure 14. Significant savings are expected to be made by replacing riveted joints by LBW. Riveting is estimated to consume 40% of the total manufacturing man-hours of the aircraft structure4. Electron Beam Welding (EBW) As mentioned above, the high intensity of the electron beam generates welds with small HAZ and little distortion as shown in Figure 5 and Figure 6. This process presents the advantage over LBW that it has no problems with beam reflection on the molten metal; however, it needs to operate in a vacuum. This characteristic makes this process especially suitable for the welding of titanium alloys that cannot be welded in an open atmosphere. Titanium alloys are widely used in military aircraft because of its light weight, high strength, and performance at elevated temperatures. The application of EBW to the welding of titanium components for military aircraft has been expanding constantly. Pylon posts and wing components in Ti 6Al-4V for the F15 fighter have been EB welded by McDonnell Douglas since the mid 70s21. The wing boxes that hold the variable geometry wings in the fighters Tornado, and F14 “Tomcat”, are also Ti 6Al-4V EB welded (Figure 15 and Figure 16). Progress in control systems and in the implementation of computers for automation made a significant difference in the EBW of titanium alloys for military aircraft. This new technology enables continuous one-pass welds over curved lines and surfaces, and through varying thicknesses. Critical titanium structural components are being EB welded this way for the Eurofighter (attachment of the wings and fin to the fuselage22) and Boeings F-22 (aft fuselage10). The F-22 is the first airplane in 60 years to feature a welded fuselage. Prior fuselages were made of riveted aluminum. The recent application of titanium castings in the F-22 presented welding problems that delayed the start of production by at least five months23. A remarkable application of EBW is in the construction of the oxygen and fuel tanks of the Russian Energia rocket (Figure 17). Due to the large size of the tanks, the vacuum is created locally, and sealed with ferroelectric liquids24. Diffusion Welding (DFW) It is a solid-state welding process that produces a weld by the application of pressure at elevated temperature with no macroscopic deformation or relative motion of the pieces. The aeronautic industry is the major user of DFW25. This process has proven particularly useful when combined with the superplastic forming (SPF) of titanium alloys. In this case, complicated geometries can be obtained in just one manufacturing step as shown in Figure 18. The quality and low cost of the joint enables in some cases the substitution of riveted aluminum components with SPF/DFW titanium replacements. Figure 19 shows a possible improvement for the door panel of an aircraft fuselage. The conventional fabrication consisted of 16 parts held together by 500 fasteners. It was proposed to replace that design by a 2-sheet assembly, integrally stiffened produced by SP