16 焊接件的结构设计
SW焊接件设计范文
SW焊接件设计范文SW焊接件设计是指通过焊接技术将多个零件连接在一起，形成一个完整的组件或结构。
SW焊接是一种常见的金属连接方法，广泛应用于工业制造、建筑工程、航空航天等领域。
本文将以一个SW焊接件设计为例，详细介绍SW焊接件设计的步骤和要点。
首先，SW焊接件设计前需要进行以下准备工作：确定焊接件的功能和用途、了解焊接材料的性能和特点、选择适合的焊接方法、了解焊接工艺要求和标准规范。
这些准备工作对于设计一个高质量的SW焊接件至关重要。
第二，SW焊接件设计的步骤如下：1.确定焊接件的外形和尺寸：根据零部件的功能和要求，确定焊接件的外形和尺寸。
这包括焊缝的长度、宽度和深度等。
2.确定焊接材料：根据焊接部件的工作环境和要求，选择合适的焊接材料。
常见的焊接材料有铁、钢、铝、铜等。
3.设计焊接接头：根据焊接部件的连接方式和载荷要求，设计适合的焊接接头。
常见的焊接接头有对接接头、角接头、搭接接头等。
4.设计焊缝：根据焊接接头的形状和结构，确定焊缝的形式和位置。
通常情况下，焊缝应尽量减少，以确保焊接件的强度和密封性。
5.设计支撑结构：对于大型焊接件，需要设计支撑结构以保证焊接接头的稳定性和准确性。
支撑结构通常由临时支撑和固定支撑两部分组成。
6.设计焊接工艺：根据焊接材料的性能和焊接接头的要求，确定合适的焊接工艺。
焊接工艺包括焊接方法、焊接参数、电流电压、焊接速度等。
7.进行焊接试验：在进行实际焊接之前，进行焊接试验以验证设计的可行性和质量。
焊接试验包括焊接接头的强度测试、密封性测试等。
最后，SW焊接件设计需要注意以下几个要点：1.焊接件的设计应符合相关的标准和规范要求，确保焊接件的质量和安全性。
2.焊接接头的设计应合理，兼顾强度和密封性。
尽量减少焊缝的数量和长度，以提高焊接接头的强度和密封性。
3.焊接工艺的选择应基于焊接接头的要求和焊接材料的特性。
选择适当的焊接方法和焊接参数，以确保焊接质量。
4.设计支撑结构时，应考虑焊接件的形状和重量，确保焊接接头的稳定性和准确性。
焊接结构件设计时应注意的事项
焊接结构件设计时应注意的事项概括起来讲就是要保证产品的制造合理性、经济合理性、使用安全性。
1.制造合理性方面●焊接件应具有好的定位基准——保证组装的可操作性。
●考虑焊接时操作方便，结构特殊更应考虑焊缝的布置，在设计图1结构中应保证焊接作业时的最小间距L；在图2中（a）结构设计不合理，（b）结构设计合理。
●毛坯上与其他件连接的部分应离开焊缝至少3mm。
●焊缝的位置应使焊接设备的调整次数和工件的翻转次数为最少。
2. 经济合理性方面●考虑最有效的焊接位置，以最小量焊接达到最大量效果。
●在不影响产品性能的前提下，长焊缝尽量采用间断焊缝。
●根据产品结构特点，尽量设计为平焊、横焊，避免立焊、仰焊。
●正确选用角焊缝的计算厚度。
角焊缝在较小的负载下，不必计算强度，可按经验确定焊角高度尺寸k，即按连接钢板中较薄的板厚考虑。
单面角焊缝k≥0.6δ；双面角焊缝k≥0.3δ。
一般k不应超过12mm，根据强度计算k值需大于12mm时，应选择其他形式的焊缝。
●一般情况下尽量不要把焊缝布置在加工面上。
●根据不同的焊接方法和板厚确定合理的坡口形式：如V形坡口焊缝制备简单，但焊接工作量大，使焊接成本提高；X形坡口焊缝，但制备较复杂，焊接工作量小，在对接焊缝中可适当选用，在角焊缝中双面角焊缝填充金属小，并能承受较高负载，变形也小，应优先采用。
3.使用安全性方面●避免将焊缝设计在应力容易集中的地方，特别是重要部件或承受反复载荷的焊接件，更应注意这一点。
合理布置构件的相互位置，以保证焊接件的刚性。
●焊缝的根部在避免处于受拉应力的状态。
●直接传递负载的焊接件，采用整体嵌接为好，将工作焊缝转为联系焊缝。
●箱形焊接结构件应设计为折弯件的拼焊。
●避免焊缝过分集中，以防止裂纹、减少变形；同时，焊缝间应保持足够的距离。
●焊接端部产生锐角的地方，应尽量使角度变缓；薄板筋的锐角必须去掉，因为尖角处易熔化。
●焊缝应交错布置，避免交叉焊缝，特别是厚截面时更应注意。
第四节 焊接件的结构工艺性
第四节焊接件的结构工艺性结构工艺性：指在一定的生产规模条件下，如何选择零件加工和装配的最佳工艺方案，因而焊接件的结构工艺性是焊接结构设计和生产中一个比较重要的问题，是经济原则在焊接结构生产中的具体体现。
在焊接结构的生产制造中，除考虑使用性能之外，还应考虑制造时焊接工艺的特点及要求，才能保证在较高的生产率和较低的成本下，获得符合设计要求的产品质量。
焊接件的结构工艺性应考虑到各条焊缝的可焊到性、焊缝质量的保证，焊接工作量、焊接变形的控制、材料的合理应用、焊后热处理等因素，具体主要表现在焊缝的布置、焊接接头和坡口形式等几个方面。
一、焊缝布置焊缝位置对焊接接头的质量、焊接应力和变形以及焊接生产率均有较大影响，因此在布置焊缝时，应考虑以下几个方面。
1．焊缝位置应便于施焊，有利于保证焊缝质量焊缝可分为平焊缝、横焊缝、立焊缝和仰焊缝四种型式，如图3-32所示。
其中施焊操作最方便、焊接质量最容易保证的是平焊缝，因此在布置焊缝时应尽量使焊缝能在水平位置进行焊接。
图3-32 焊缝的空间位置a)平焊 b)横焊 c)立焊 d)仰焊除焊缝空间位置外，还应考虑各种焊接方法所需要的施焊操作空间。
图3-33所示为考虑手工电弧焊施焊空间时，对焊缝的布置要求；图3-34所示为考虑点焊或缝焊施焊空间（电极位置）时的焊缝布置要求。
图3-33 手工电弧焊对操作空间的要求a）合理 b）不合理图3-34 电阻点焊和缝焊时的焊缝布置a）合理 b）不合理另外，还应注意焊接过程中对熔化金属的保护情况。
气体保护焊时，要考虑气体的保护作用，如图3-35所示。
埋弧焊时，要考虑接头处有利于熔渣形成封闭空间，如图3-36所示。
图3-35 气体保护电弧焊时的焊缝布置a）合理 b）不合理图3-36 埋弧焊时的焊缝布置a）合理 b）不合理2．焊缝布置应有利于减少焊接应力和变形通过合理布置焊缝来减小焊接应力和变形主要有以下途径：（1）尽量减少焊缝数量采用型材、管材、冲压件、锻件和铸钢件等作为被焊材料。
焊接结构件设计原则
焊接结构件设计原则焊接件结构设计概括起来讲就是要保证产品的制造合理性、经济合理性、使用安全性。
1.制造合理性1）焊接件应具有好的定位基准——保证组装的可操作性。
2）考虑焊接时操作方便，结构特殊更应考虑焊缝的布置，在设计图1 结构中应保证焊接作业时的最小间距L;在图2中（a）结构设计不合理，（b）结构设计合理。
3）毛坯上与其他件连接的部分应离开焊缝至少3mm4）焊缝的位置应使焊接设备的调整次数和工件的翻转次数为最少。
2.经济合理性方面1）考虑最有效的焊接位置，以最小量焊接达到最大量效果。
2）在不影响产品性能的前提下，长焊缝尽量采用间断焊缝。
3）根据产品机构特点，尽量设计为平焊、横焊，避免立焊、仰焊。
4）正确选用角焊缝的计算厚度。
角焊缝在较小的负载下，不必计算强度，可按经验确定焊角高度尺寸K，即按连接钢板中较薄的板厚考虑。
5）一般情况下尽量不要把焊缝布置在加工面上。
6）根据不同的焊接方法和板厚确定合理的坡口形式：如V型坡口焊缝制备简单，但焊接工作量大，使焊接成本提高；X型坡口焊缝，但制备较复杂，焊接工作量小，在对接焊缝中可适当选用，在角缝中双面角焊缝填充金属小，并能承受较高负载，变形也小，应优先采用。
3.使用安全性方面1）避免将焊缝设计在应力容易集中的地方，特别是重要部件或承受反复载荷的焊接件，更应注意这一点。
合理布置构件的相互位置，以保证焊接件的刚性。
2）焊缝的根部在避免处于受拉应力的状态3）直接传递负载的焊接件，采用整体嵌接为好，将工作焊缝转为联系焊缝。
4）箱形焊接结构件应设计为折弯件的拼焊。
5）避免焊缝过分集中，以防止裂纹、减少变形；同时，焊缝间应保持足够的距离。
6）焊接端部产生锐角的地方，应尽量使角度变缓；薄板筋的锐角必须去掉，因为尖角处融化。
焊接结构设计实例。
焊接件结构工艺性
材料力学性能
考虑材料的强度、韧性、耐腐蚀 性等性能，以满足焊接件的使用
要求。
材料可加工性
考虑材料的可焊性、切割性、弯 曲和矫直等加工性能，以确保焊
接件制造的可行性。
焊接件结构设计优化
减少焊接变形
通过合理的焊缝布置和焊接顺序，降低焊接变形量，提高焊接件 的几何精度。
优化接头形式
根据材料特性和使用要求，选择合适的接头形式，如对接、角接、 搭接等，以提高焊接质量和效率。
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船舶焊接件的结构应便于焊接 操作，减少焊接难度和焊接变 形。
船舶焊接件的结构应有利于提 高焊接质量和效率，减少焊缝 数量和长度。
案例三：压力容器焊接件结构工艺性分析
压力容器焊接件的结构应满足压 力容器的强度、刚度和稳定性要 求，保证压力容器的安全性和可
靠性。
压力容器焊接件的结构应便于焊 接操作，减少焊接难度和焊接变
提高焊接人员技能水平
培训教育
定期开展焊接技能培训 和教育活动，提高焊接 人员的技能水平。
技能认证
实行焊接人员技能认证 制度，确保焊接人员具 备相应的技能水平。
激励机制
建立有效的激励机制， 鼓励焊接人员不断提高 技能水平和工作效率。
05 焊接件结构工艺性案例分 析
案例一：汽车底盘焊接件结构工艺性分析
04 焊接件结构工艺性改进措 施
优化焊接工艺流程
减少焊接工序
通过优化工艺流程，减少不必要的焊接工序，降低生产成本和提高 生产效率。
标准化焊接工艺
制定标准化的焊接工艺流程，确保焊接质量稳定，提高焊接件的可 靠性。
引入先进的焊接工艺
不断探索和采用先进的焊接工艺，如激光焊接、电子束焊接等，提高 焊接质量和效率。
钢结构焊接连接节点通用图
HUALU 1X02-2010华陆工程科技有限责任公司G O N G S I B I A O Z H U N S H E J I H U A L U 1X 02-2010目录目录………………………………………………………100 （共01张）钢结构节点详图说明…………………………… 101～106 （共06张）变截面H型钢柱工厂拼接……………………… 201、202 （共2张）H型钢柱工地拼接………………………………… 203、204 （共05张）梁与柱强轴刚接节点…………………………… 301～309 （共12张）梁与柱强轴铰接………………………………… 401、402 （共11张）梁与柱弱轴刚接节点…………………………………… 601 （共01张）梁与柱弱轴铰接………………………………… 701、702 （共11张）H型钢梁工厂拼接………………………………………801 （共01张）H型钢梁工地拼接………………………………………802 （共01张）H型钢柱节点域补强…………………………………901～906 （共06张）柱间支撑……………………………………………1001～1009 （共11张）H型钢柱间支撑工地拼接…………………………………1010 （共01张）梁与梁铰接连接……………………………………1101～1112 （共86张）水平支撑的连接节点………………………………1201～1206 （共06张）钢结构焊接连接节点通用图批准部门：华陆工程科技有限责任公司技管理术部标准编号：HUALU 1X02-2010主编单位：华陆工程科技有限责任公司土建室发布日期：2010年12月20日实行日期：2010年12月20日主编单位负责人：主编单位技术负责人：技术审定人：设计负责人：目录100说明：1.本套钢结构节点详图适用于非抗震及抗震等级低于或等于二级的一般工业与民用钢结构节点连接。
2.设计依据：《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068-2001《钢结构设计规范》GB 50017-2003《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99-98《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205-2001《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ 81-2002《建筑结构制图标准》GB/T 50105-2001《热扎H型钢和剖分T型钢》GB/T 11263-2005《焊接H型钢》YB 3301-20053.材料：3.1钢材采用Q235等级B、C、D的碳素结构钢及Q345等级B、C、D、E的低合金高强度结构钢。
焊接件设计
11.1
焊件设计
11.1.3 焊接件的结构设计 焊接件的结构设计包含焊接结构材料的选择、焊接结构工艺性和焊接接 头的形式与坡口，下面将分别介绍它们。 1．焊接结构材料的选择 在满足结构使用要求的条件下，尽量选择焊接性能较好的材料。一般碳 的质量分数小于0.25％的碳素钢和碳的质量分数小于0.20％的低合金都具有 良好的焊接性，应尽量采用；碳的质量分数大于0.50％的碳素钢和碳的质量 分数大于0.40％的合金钢焊接性不好，应尽量避免采用。同一构件焊接时应 尽量选用同种金属材料。
11.1
焊件设计
11.1
焊件设计
有密封内腔的焊接件，在热处理之前，应在中间隔板上适当的位置加工 Φ10mm孔，使其空腔与外界相通，需在外壁上钻孔的，在热处理后要重新 堵上。 焊缝射线探伤应符合GB3323-82的规定，要进行力学性能试验的 焊接，应在图纸或订伙技术要求中注明，焊缝的力学性能试验种类、试样尺 寸按GB2649-81-GB2656-81的规定，试样板焊后与工件经过相同的热处 理，并事先经过外观无损探伤检查。 焊件要进行密封性检验和耐压试验时，应按本标准要求进行，对耐 压试验有要求时，应在图纸或订货要求注明试验压力和试压时间。 焊接件的结构设计 焊接件的结构设计包含焊接结构材料的选择、焊接结构工艺性和焊接接 头的形式与坡口，下面将分别介绍它们。
在技术图纸中，一般采用GB/T324-1998规定的焊缝，也可按制图标准中规定的 图纸画法简易地绘制焊缝。
焊件设计
2．焊缝符号及其标注 为了简化图纸上的焊缝，一般通过标注焊缝符号来表示焊缝。焊缝符号通常由基 本符号与指引线组成。必要时还可以加上辅助符号、补充符号和焊缝尺寸符号。 （1）基本符号 基本符号是表示焊缝横截面形状的符号，近似于焊缝横截面的形状。常见焊缝的 基本符号见表11-1所示，线宽为标注字符高度的1/10，若字高为3.5mm，则符号线 宽为0.35mm。
焊接接头、结构的设计和制造工艺2
例题2
如图所示吊耳，若在30°斜上方有10KN的载荷，试校验焊缝是否安全? （K=10mm，[σ’]=160Mpa，[τ’]=0.6[σ’]）
P1
P
30° P2
100
（3）T型接头静载强度计算公式---续
2) 极限状态设计法焊缝连接的计算
根据GB 50017－2003《钢结构设 计规范》，对于对接焊缝、直角 角焊缝、斜角角焊缝(图5-13)和对 接与角接的组合焊缝(图5-12)等形 式。焊缝应根据结构的重要性、 载荷特性、焊缝形式、工作环境 以及应力状态等情况选用是否熔 透和不同质量等级。 如承受疲劳构件的对接焊缝均 应焊透且焊缝质量为I、Ⅱ级；虽 不计疲劳，但要求与母材等强， 也要求焊透，并应不低于Ⅱ级的 焊缝质量； 重级工作制的吊车梁、起重量 >50t的中级工作制的吊车梁，腹 板与盖板间的角焊缝，要求开坡 口焊透等。 焊缝强度计算公式（表5-9）。
图5-14点焊、缝焊焊缝的基本符号及示意图 a) 点焊符号 b) 缝焊符号
图5-16 补充符号应用示意图 a ) 带垫板的V形焊缝 b) 工件三面带焊缝 c) 现场施焊周围焊缝
标准规定基本符号相对基准线的位置，以确切表示焊缝的位置：
• 焊缝在接头的箭头侧，图a，则将基本符号标在基准线的实线侧，图b； • 焊缝在接头非箭头侧，图c，则将基本符号标在基准线的虚线侧，图d； • 标注对称焊缝或双面焊缝，则可不加虚线，图e。
5.2 焊接生产工艺过程的设计
5.2.1 焊接生产及其工艺过程设计的内容、步骤与方法 1．焊接生产及其组成部分
焊接生产过程由材料入库开始，在此阶段要先进行材料的复验，包括 力学性能复验和化学成分分析，有些产品还要求对钢板进行探伤检查。接 着进行装焊前的零件加工，包括矫正、划线、号料、下料(机械加工和热 切割)、成形(冲压成形和卷板弯曲成形)等。该工序完成后，则可将加工 好的零件存入中间仓库。然后进行零件或部件的装配和焊接。最后制成的 焊接结构经过修整后，进行涂饰(包括清除焊渣及氯化皮的喷丸处理、钝 化处理和喷漆等)。 焊接生产过程可以归结为由制造焊接结构的材料(包括基本金属材料 和各种辅助、填充材料，外购毛坯和零件等)，经设备(材料准备设备、装 配焊接设备等)加工制成产品的过程。
机床大件焊接结构的设计分析
机床大件焊接结构的设计分析摘要：机床大件在机床使用中，起着支持、承载和稳定作用，要求结构要合理。
本文着重阐述了机床大件焊接结构的造型特点和焊接结构设计时的要求和注意事项，又对机床焊接结构的工艺设计作了介绍。
关键词：机床大件焊接结构1 焊接结构的造型特点机床焊接结构的造型，主要是通过焊缝以小拼大把结构材料加工成特定功能的构件形体。
1．1造型设计的高度灵活性（1）各种钢板和型材的灵活运用。
造型设计的高度灵活性，首先表现在各种钢板和型材的灵活运用上。
在造型设计中，当钢板厚度大于10mm时，一般采用平板造型为多；小于10mm时，则采用成型板造型为多。
机床焊接结构中所用的型材，主要是槽钢、角钢、工字钢和管材、以及经济型材等轻型型钢。
这类型钢强度高、重量轻，且材料利用率可高达90%以上，是良好的造型结构材料。
（2）各种经济断面和肋条的灵活运用。
在提高结构静刚度的同时，要减轻结构的重量，提高固有频率，最有效的方法之一，就是采用各种经济断面结构，合理地布置加强肋。
（3）焊接结构生产不易出废品。
焊接结构生产过程中发现缺陷时，还可以在原焊接件的基础上进行补救性的修复和改进工作，所以不易出现废品。
（4）焊接结构生产周期短。
焊接结构生产不需要制造木模和浇注，生产周期短，特别适用于单件和小批生产。
1．2焊接结构造型的经济性焊接结构造型的经济性，是与同类型铸造结构的比较中成立的。
减少操纵杆等零件的重量，可以减小零件的惯性，有利于改善传动机构的灵敏度，提高机构的伺服性能1．3焊缝设计与布置的工艺性焊缝不是形式美的表情要素。
纹路匀称、饱满、平直的焊缝，可以给人一种节奏性的工艺美。
因此，在焊接结构设计中，焊缝的设计与布置要注意：（1）尽量减少焊缝。
减少焊缝的前提，首先要减少构件的数量，即力求以最少的构件和最短的连接尺寸来造型。
采用成型板和型钢是减少焊缝的最有效方法。
（2）焊缝尽量置于形体的棱边。
如图所示的支架，如同裁剪布料一样，用4段置于拐角处的横焊缝焊成了，既经济又美观。
solidworks焊件设计
solidworks焊件设计第13章焊件设计13.1 焊件设计概述焊件是⼀个装配体，但很多情况下焊接零件在材料明细表中作为单独的零件来处理，因此应该将⼀个焊件零件作为⼀个多实体零件来建模。
使⽤ SolidWorks 软件的焊件功能进⾏焊接零件设计时，执⾏焊件功能中的焊接结构构件可以设计出各种焊件框架，也可以执⾏焊件⼯具栏中的剪切和延伸特征功能设计各种焊接箱体、⽀架类零件。
在实体焊件设计过程中都能够设计出相应的焊缝，真实地体现了焊件的焊接⽅式。
设计好实体焊件后，还可以焊接零件的⼯程图，在⼯程图中⽣成焊接零件的切割清单。
13.2 焊件特征⼯具与命令在本节中将着重介绍 SolidWorks 2010 的焊件特征⼯具命令。
⽤户可以通过多种⽅式启⽤焊件⼯具。
例如从“焊件”⼯具栏；从“焊件”⼯具条；从菜单栏执⾏焊件⼯具命令等。
13.2.1 “焊件”⼯具栏在命令管理器中单击“焊件”按钮，弹出“焊件”⼯具栏，如图 13-1 所⽰。
“焊件”⼯具栏中包括所有焊件设计⼯具与焊件编辑⼯具。
图 13-1 “焊件”⼯具栏13.2.2 “焊件”⼯具条在⼯具栏区域⽤⿏标右键单击，并在弹出的快捷菜单选择“焊件”⼯具命令，程序弹出“焊件”⼯具条，如图13-2 所⽰。
图 13-2 “焊件”⼯具条13.2.3 “焊件”菜单在菜单栏执⾏“插⼊”|“焊件”命令，可以在弹出的“焊件”菜单中调⽤⼯具命令，如图13-3 所⽰。
图 13-3 “焊件”菜单13.3 焊件特征⼯具的应⽤在 SolidWorks 2010 软件系统中，焊件功能主要提供了焊件特征⼯具、结构构件特征⼯具、⾓撑板特征⼯具、顶端盖特征⼯具、圆⾓焊缝特征⼯具、剪裁/延伸特征⼯具，在“焊件”⼯具栏中还包括拉伸凸台/基体、拉伸切除、倒⾓、异形孔向导和参考⼏何体等特征⼯具，其使⽤⽅法与常见实体设计相同。
本节主要介绍焊件所特有的特征⼯具使⽤⽅法。
13.3.1 焊件焊件是焊接零件设计的起点，⽆论何时添加焊件特征，该特征均作为⽤户建⽴的第⼀个特征，在Feature Manager 设计树中焊件特征将在其他特征的上⾯。
焊接件的结构设计
焊接件的结构设计焊接件是指由焊接工艺连接的构件或零件。
在整个焊接工艺中，焊接件的结构设计起到了至关重要的作用。
良好的结构设计可以保证焊接件的质量和性能，并确保焊接工艺顺利进行。
下面将从焊接件的结构设计中的要点、步骤、注意事项等方面进行详细介绍。
一、结构设计要点1.材料选择：焊接件的材料选择应根据使用环境和工作条件进行合理选择。
常见的焊接材料有低碳钢、不锈钢、铝合金等。
选择合适的材料可以提高焊接件的强度和耐腐蚀性。
2.结构形式选择：结构形式是指焊接件在装配时的形状和结构布局。
应根据焊接件的功能和使用要求进行选择。
常见的结构形式有角焊缝、对接焊缝、搭接焊缝等。
3.强度设计：焊接件的强度设计应满足预期的载荷和使用要求。
根据焊接件的受力分析，确定焊缝的尺寸和焊接参数，以保证焊接件具有足够的强度。
4.焊接缺陷控制：焊接件的结构设计应注意控制焊接缺陷，常见的焊接缺陷有气孔、夹渣、裂纹等。
通过合理设计焊缝形状、采用适当的焊接工艺参数和设备，可以有效地减少焊接缺陷的产生。
5.板材厚度选择：焊接件的板材厚度选择应根据受力情况和结构要求进行合理选择。
过薄的板材容易导致焊接变形和断裂，而过厚的板材则会增加焊接工艺的难度。
二、结构设计步骤1.确定焊接件的功能和使用要求：根据焊接件的使用要求，确定焊接结构的形式和尺寸。
2.进行焊接件的受力分析：通过力学分析，确定焊接件在使用过程中的受力情况和受力方向。
3.设计焊缝形状和尺寸：根据受力分析结果，确定焊缝的形状和尺寸，以保证焊接件具有足够的强度。
4.选择合适的焊接材料：根据焊接件的使用环境和工作条件，选择合适的焊接材料，以确保焊接件的耐腐蚀性和强度。
5.设计焊接工艺参数：根据焊接材料和焊接件的要求，确定合适的焊接工艺参数，包括焊接电流、焊接时间、预热温度等。
三、结构设计注意事项1.焊接件的结构设计应考虑焊后的应力和变形问题，采取合适的预应力设计和变形控制措施。
2.在进行焊接件的结构设计时，应充分考虑焊接设备和工艺的条件，确保焊接过程的可实施性。
焊接件结构设计准则
焊接件结构设计准则
焊接是不可拆的连接。
把需要连接的两个金属零件在连接的地方局部加热并填充熔化金属，或用加压等方法使之熔合在一起，其焊接熔合处即焊缝。
1
焊接结构的优点（质量轻，连接可靠，工艺过程和设备简单等优点）
1）和铸造结构相比，焊接结构质量轻，结构设计自由度大，因不需制模，故制造周期短、成本低，小批量时这一优点更突出；
2）和铆接、螺栓结构相比，这种结构无间隙，便于防腐，另外，因不需附件，故也有结构质量轻的优点。
焊接结构对焊接质量要求很高，保证焊接质量是采用焊接结构的关键。
2
保证或提高焊接质量的三种途径
1）材料：材料选择最重要的一条是可焊性，碳钢中的碳的质量分数少于0.22%，其可焊性能良好；
2）工艺：工艺包括前处理、后处理和焊接工艺，其中焊接技能是决定因素。
3）结构：结构影响因素主要是焊缝受载形式、大小、是否有利于焊接工艺的施行等。
3
焊接件结构设计准则
1）几何连续性准则：
焊缝及其影响区的强度特别是其动载荷强度一般比周围材料的强度要低，往往还有内应力，因此应尽量将焊缝设置于应力水平较低的区域。
例如：避免在几何形状突变处设置焊缝（因为这里应力集中）；
焊缝欲连接的两侧有时不能保证几何形状的连续性，常见的是板厚不同。
对此要在结构设计时留有过渡结构，从而减轻几何形状的突变性。
工程应用实例：。
某大型的四层钢框架结构设计图
超声波点焊焊接结构设计
超声波点焊焊接结构设计超声波点焊是一种使用超声波能量将两个金属件连接在一起的焊接方法。
它具有高效、高强度和环保等优点，在许多工业领域得到广泛应用。
超声波点焊焊接结构设计涉及到选择合适的焊接头和优化结构参数，下面将详细介绍。
首先，超声波点焊的焊接头是焊接过程中将超声波能量传递给被焊接金属件的部分。
一般来说，焊接头通常采用钛合金、马氏体不锈钢等材料制成。
在设计焊接头时，需要考虑焊接头形状和尺寸、焊接头与被焊接件的接触面积等因素。
焊接头形状通常有半球形、柱形、锥形等，具体选择需要根据被焊接件的形状和连接需求来确定。
焊接头与被焊接件的接触面积越大，焊接质量越好，所以需要尽量增加焊接头的接触面积。
其次，焊接结构参数的选择也非常重要。
焊接参数包括超声波的频率、振幅、焊接时间等。
超声波的频率通常在15-60 kHz之间，振幅一般为10-100微米，焊接时间一般在0.1-3秒之间。
焊接参数的选择需要综合考虑被焊接件的材料、厚度和形状等因素。
对于较薄的材料，可以选择较高的超声波频率和振幅，以提高焊接质量。
而对于较厚的材料，需要选择较大的焊接头和较长的焊接时间。
此外，还需要考虑工件的夹持方式和夹持力度。
夹持工件的方式可以是手动夹持或机械夹持，夹持力度需要足够大，以确保被焊接件在焊接过程中不发生移动或变形。
在实际应用中，超声波点焊焊接结构的设计还需要考虑其他因素，如焊接头的冷却方式、焊接过程中的气氛和温度控制等。
冷却方式可以通过冷却水或气体进行，以防止焊接头过热。
焊接过程中的气氛需要控制好，避免氧化或腐蚀等问题。
温度控制需要在一定范围内进行，过高的温度可以导致材料变形或熔化。
总之，超声波点焊焊接结构设计需要注意选择合适的焊接头和优化结构参数。
合理的设计可以提高焊接质量和效率，确保焊接的可靠性和稳定性。
在实际应用中，还需要根据具体情况进行调整和改进，以满足不同的焊接需求。
焊接件构造要求
第一节 一般规定
第 8.1.1 条 钢结构的构造应便于制作、安装、维护并使结构受力简单明确，减
少应力集中。以受风载为主的空腹结构，应力求减少受风面积。
第 8.1.2 条 在钢结构的受力构件及其连接中，不宜采用：厚度小于５mm 的钢
板；厚度小于３mm 的钢管；截面小于∟４５× ４或∟５６× ３６× ４的角钢（对焊
缘角钢面积不宜少于整个翼缘面积的 30%，当采用最大型号的角钢仍不能符合此要求
时，可加设腋板（图 8.4.11）。此时角钢与腋板面积之和不应少于翼缘总面积的 30%。
腋板
图８.４.１1 铆接（或摩擦型高 强度螺栓连接）梁的翼缘截面
图8.4.12 加劲肋的切角
当翼 缘板不沿梁通过设置时，理论截断点处外伸长度内的铆钉（或摩擦型高强螺栓）数目， 应按该板 1/2 净截面面积的承载力进行计算。
第 8.3.7 条 当型钢构件的拼接采用高强度螺栓连接时，其拼接件宜采用钢板。
第 8.3.8 条 沉头和半沉头铆钉不得用于沿其杆轴方向受拉的连接。
名称
中 心 间 距
中心至 构件边 缘距离
任意 方向
螺栓或铆钉的最大、最小容许距离
表 8.3.4
位置和方向
最大容许距离
最小容许
（取两者的较小值） 距离
外排
8d0 或 12t
第8.2.2条 在设计中不得任意加大焊缝，避免焊缝立体交叉和在一处集中大量焊 缝，同时焊缝的布置应尽可能对称于构件重心。
注：钢板的拼接：当采用对接焊缝时，纵横两方向的对接焊缝，可采用十字形交叉或 T 形交叉；当为 T 形交 叉时，交叉点的间距不得小于 200mm。
第8.2.3条 对接焊缝的坡口形式，应根据板厚和施工条件按现行标准《手工电 弧焊焊接接头的基本型式与尺寸》和《埋弧焊焊接接头的基本型.1条 在缀材面剪力较大或宽度较大的格构式柱，宜采用 缀条柱。 缀板柱中，同一截面处缀板（或型钢横杆）的线刚度之和不得大 于柱较大分肢线刚度的 6 倍。 第 8.4.2 条 当实腹式柱的腹板计算高度 h0 与厚度 tw 之比大于 80 时，应采用横 向加劲肋加强，其间距不得大于 3h0。 横向加劲肋的尺寸和构造应按第 4.3.7 条的有关规定采用。 第 8.4.3 条 格构式柱或大型实腹式柱，在受有较大水平力处和运送单元的端部 都应设置横隔，横隔的间距不得大于柱截面较大宽度的 9 倍或 8m。
《金属工艺学》考核标准
考试方式与标准考试方式：闭卷•先要获得考试资格再参加理论考试•成绩: 平时20%(课堂作业、课外作业、实验、考勤）+考试80%•若有大作业，大作业作为平时成绩，占总比例10%考试标准：考试内容根据专业特点的不同，重点内容有所变化，但均以大纲为依据，主出卷人出好题目后，需经同类课程其他老师审查，无误后交给教学主任审核签字后试卷才能生效。
考试题型：判断题、填空题、名词解释、单选题、多选题、问答题、改错题、综合题。
《金属工艺学》考试大纲绪论机器制造过程。
第1章金属材料的主要性能1、力学性能的概念。
力学性能主要指标：强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度。
2、金属材料的工艺性能及物理化学性能。
第2章铁碳合金铁碳合金相图中的相、特性点和特性线。
典型铁碳合金的组织转变。
铁碳合金相图的应用。
第3章钢的热处理热处理的基本概念。
钢在加热和冷却时的组织转变。
钢的退火、正火、淬火、回火的目的、工艺特点及应用。
钢的表面淬火和化学热处理。
第4章非金属材料塑料、陶瓷和复合材料的基本知识。
熟悉常用工程塑料、工业陶瓷及复合材料的分类、性能特点及应用，学会在生产实践中，正确选择并应用这些材料。
第5章铸造工艺基础要重点掌握铸造合金液体的充型能力与流动性及其影响因素，缩孔与缩松的产生与防止，铸造应力、变形与裂纹的产生与防止。
掌握铸件质量的综合控制方法。
第6章常用合金铸件的生产掌握各种铸铁的生产方法、牌号的表示方法、组织、性能、使用范围和铸造工艺特点。
第7章砂型铸造工艺了解常用的机械造型方法；掌握砂型铸造工艺及铸造工艺图的表示方法，正确选择铸造工艺参数；根据砂型铸造工艺特点，能够正确地设计铸件的结构。
第8章特种铸造熔模铸造、金属型铸造、低压铸造、压力铸造和离心铸造等特种铸造方法特点及应用。
第9章金属压力加工基础了解金属塑性变形的有关理论基础，特别是塑性变形对金属组织和性能的影响，金属可锻性的影响因素等。
第10章常用的锻造方法初步掌握自由锻和模锻的基本工序、特点及应用。
焊接结构全套课件
2）焊接结构对于脆性断裂、疲劳破坏、应力腐蚀和蠕变 破坏等都比较敏感,
3）焊接结构中存在残余应力和变形， 4）焊接会改变材料的部分性能，使焊接接头附近变为一 个不均匀体’
5）对于一些高强度的材料，因其焊接性能较差，更容易 产生焊接裂纹等缺陷。
(3)减小焊接不足的措施 1）合理的设计结构，正确的选择材料， 2）采用适宜的焊接设备和制定正确的焊接工艺， 3）良好的焊接技术及严格的质量控制。 2．焊接结构在工业发展中的作用 （1）焊接结构被广泛地应用于工业生产的各个部门。
（2）加强现场教学和参观，加深学生的感性认识，还可 以通过多媒体教学等手段开阔学生的视野，培养学生分析 问题和解决问题的能力。
第一章 焊接结构基本知识
1.1 焊接结构基本构件 1.2 焊接接头的基本知识
第一节 焊接结构基本构件
一、机器零部件焊接结构
1 ．切削机床的焊接机身, 2．减速器箱体焊接结构。
1．焊接接头的组成 焊接接头由焊缝金属、熔合区和热影响区组成，如图1-
11所示。 2．焊接接头的基本形式 （1）对接接头 两板件端面通过焊接形成135°～180°夹角， （2）搭接接头 两板件部分重叠起来进行焊接所形成的接
头, （3）T形（十字）接头 将一个焊件的端面与另一焊件的表
面构成直角或近似直角，用角焊缝连接起来的接头，
2．焊缝金属的收缩 当焊缝金属冷却，由液态转为固态时，其体积要收缩。
产生焊接应力变形。
3．金属组织的变化 钢在加热及冷却过程中发生相变，可得到不同的组织，
这些组织的比容各不相同，由此也会造成焊接应力与变形。
4．焊件的刚性和拘束 焊件自身的刚性及受周围的拘束程度越大，焊接变形
越小，焊接应力越大；反之，焊件自身的刚性及受周围的 拘束程度越小，则焊接变形越大，而焊接应力越小
16的钢筋连接方式
16的钢筋连接方式
16号钢筋是建筑工程中常用的一种钢筋，其连接方式有多种，取决于具体的工程需求和设计要求。
以下是一些常见的16号钢筋连接方式：
1. 焊接连接，16号钢筋可以通过电焊进行连接。
这种连接方式适用于一些需要高强度连接的情况，如大型桥梁、高层建筑等。
但需要注意焊接时的温度控制和焊接质量，以确保连接的牢固和稳定。
2. 螺纹连接，16号钢筋的一端可以进行螺纹加工，然后通过螺纹套筒连接。
这种连接方式适用于需要拆卸和重复利用的情况，如某些支撑结构和临时构筑物。
3. 扣件连接，使用专门的钢筋连接扣件将16号钢筋连接在一起。
这种连接方式适用于一些需要快速安装和拆卸的情况，如临时支撑和模板支架等。
4. 搭接连接，将两根16号钢筋搭接在一起，再通过箍筋或者连接板进行固定。
这种连接方式适用于一些对连接长度要求不是特
别严格的情况，如某些混凝土结构中的钢筋连接。
5. 端部焊接连接，16号钢筋的端部可以通过焊接连接在一起，然后再通过连接板或者箍筋进行固定。
这种连接方式适用于一些对
连接长度有特殊要求的情况，如某些梁柱节点处的钢筋连接。
总的来说，16号钢筋的连接方式多种多样，需要根据具体的工
程情况和设计要求来选择合适的连接方式，以确保连接牢固、稳定
和符合工程要求。
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16.1 焊件规范 16.2 焊接方法的选择 16.3 焊接结构件材料的选择 16.4 焊接接头的工艺设计 16.5 焊接件结构工艺设计
作业：P233 16.5
16.1 焊接规范
1．分析工作条件并提出性能要求 2．提出设计方案和优化设计 3．按照设计内容分步进行设计
焊接结构设计的主要内容和顺序如下： 1） 选择焊接结构材料（母材）； 2） 确定焊接方法及焊接材料； 3） 确定焊接接头及坡口形式； 4） 合理布置焊缝位置； 5） 制订简明的焊接工艺。
以防止破坏已加工面。
5．应便于焊接操作 焊缝位置应使焊条易到位，焊剂易保持，电 极易安放。
焊缝的布置
接头型式的选择与设计
接头型式应根据结构形状、强度要求、工件厚度、 焊后变形大小、焊条消耗量、坡口加工难易程度等各 个方面因素综合考虑决定。
1．熔焊接头设计 2．压焊接头设计
（1）点焊接头设计 点焊接头设计包括焊点直径d0，焊点数n等 （2）摩擦焊的接头型式 摩擦焊接头的型式，不仅根据产品的设计要求 来确定，同时也要考虑到摩擦焊接工艺的特点。
16.2
生产单件钢结构件
焊接方法的选择
1．板厚在3～10 mm,强度较低，且焊缝较短应选用手弧焊。 2．板厚在10 mm以上，焊缝为长直焊缝或环焊缝应选用埋弧焊。 3．板厚小于3 mm，焊缝较短应选用CO2焊。
生产大批量钢结构件
1．板厚小于3 mm,无密封要求应选用电阻点焊，有密封要求应选用缝焊。 2．板厚在3～10 mm,焊缝为长直焊缝或环焊缝，应选用CO2自动焊。 3．板厚大于10 mm，焊缝为长直焊缝和环焊缝隙，应选用埋弧焊或电渣焊。
40~60
2．压焊接头设计
• 接头型式的设计原则
• a) 在旋转式摩擦焊的两个工件中，至少要有一个工件具有回转断面。
• b) 工件应有较大的刚度，夹紧方便、牢固，要尽量避免采用薄管和薄板接头。
• c) 尽量使接头的两个焊接断面尺寸相等，防止变形和应力，保证焊接质量。
16.5 焊接件结构工艺设计
16.5.1 结构工艺性
2
筒身环缝 4、5、6、7 管接头焊接 9 入孔圈纵缝 10 入孔圈环缝 8
3
管壁7mm，手弧焊双面焊， 焊条：结507 装配后角焊缝，不开坡口。 板厚20mm，焊缝短 （100mm），手弧焊，平 焊位置，V型坡口。
4
焊条：结507
5
处于立焊位置的圆角焊缝， 采用手弧焊，单面坡口，双 焊条：结507 面焊
焊件的结构工艺性就是要从结构形状、焊缝布置、接头形式等 方面综合考虑如何能保质保量，低耗高产地实现设计要求。
1）焊缝应具有良好的可焊 到性，即便于施焊，能否 保证焊接质量和节省工时 及便于机械化焊接和降、(b)、(c)不合理；(d)、(e)、(f)合理
焊缝便于自动焊的设计 (a)放焊剂困难 (b)放焊剂方便
0~1
2~30 <6
2~5 0~2
55°
L
1．熔焊接头设计
12~60
4~30
b) d) c)
60° 2
2
2 20~40
20°
R8
塞焊
12~30
55°
2
2
55°
55°
L>4t
2
20°
2
2
2
R5
2
2 2 4~30
a)
2
t
40~60
2
60°
2
2 2
R5
20°
6~25 10~40 2 2
12~60
2 2
60°
因容器质量要求高，又小批 生产，采用埋弧焊双面焊， 先内后外，不开坡口。材料 为16MnR应在室内焊接。 采用埋弧焊双面焊，顺序焊 4、5、6焊缝，先内后外， 不开坡口。7焊缝装配后先 在内部用手弧焊封底，再用 埋弧焊焊外环缝。
焊接材料
焊丝：H08MnA 焊剂：431 焊条：结507 焊丝：H08MnA 焊剂：431 焊条：结507
生产不锈钢、铝合金和铜合金结构件
1．板厚小于3mm, 应选用脉冲钨极和钨极氩弧焊。 2．板厚在3～10 mm,焊缝为长直焊缝或环焊缝，应选用熔化极氩弧或 等离子弧自动焊。
16.3 焊接结构件材料的选择
焊接材料的选择原则：尽量选用可焊性好的材料
w(C)＜0.25%的低碳钢或w(CE)＜0.4%的低合金钢。因这类钢 淬硬倾向小，塑性高，焊接工艺简单。 尽量选用镇静钢。镇静钢含气量低，特别是含H2和O2量低， 可防止气孔和裂纹等缺陷。 异种金属焊接时焊缝应与低强度金属等强度，而工艺应按高 强度金属设计。 尽量采用工字钢、槽钢、角钢和钢管等型材，以简化工艺过 程。
焊接过程模拟
16.4
焊缝的布置
焊接接头的工艺设计
1．焊缝应尽可能分散 以便减小焊接热影响区， 防止粗大组织的出现。
2．焊缝的位置应尽可能对 称分布 以抵消焊接变形。
3．焊缝应尽可能避开最大 应力和应力集中的位置 以防止焊接应力与外加 应力相互叠加，造成过大 的应力和开裂。
4．焊缝应尽量避开机械加 工表面
便于点焊及缝焊的设计 (a)、(b)电极难以伸入 (c)、(d)操作方便
2）当结构材料的塑性较好时，应着重预防焊接变形。若结构 材料的塑性较差或结构刚度较大则主要应预防应力和裂纹。
3）为便于采用自动焊提高生产率，焊缝应呈直线或环形的，断 续焊缝应改成连续的，操作空间应能容纳机械装置。
4）变角接为对接以增加接头强度 5）受压丁字接头应使接触面直 接接触传递压力，可减小焊缝面 积
16.5.2 改善结构工艺性的实例
压力容器
结构名称：中压容器
1 2 3 4
材料：16MnR（原材料尺寸为 1200×5000mm） 件厚：筒身12mm；封头14mm；入 孔圈20mm；管接头7mm
3000
9
4
5
6
7
8 10
中压容器焊接工艺图
1
2
3
9
序号 1
焊缝名称
筒身纵缝 1、2、3
焊接方法与焊接工艺
生产数量：小批生产 工艺设计要点：
筒身用钢板冷卷，按实
际尺寸，可分为三节，为避免 焊缝密集，筒身纵焊缝可相互 错开180°，封头应采用热压成 型，与筒身连接处应有30 mm～ 50mm的直段，使焊缝躲开转角 应力集中位置。 根据各条焊缝的不同情况， 可选用不同的焊接方法、接头 型式、焊接材料与工艺。
角接改为对接的设计 (a)、(b)不合理；(c)、(d)合理
受压丁字接头的设计 (a)不合理； (c)合理
6）筋板切角可避免焊缝交叉，减小应力
7）焊缝的尖角部分易产生应力集中， 诱发裂纹，应改为平缓过渡
筋板的设计 (a)不合理；(b)合理
焊缝应避免尖角的设计 (a)、(b)不合理；(c)、(d)合理