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车身容差分配工程设计研究

第一章 铆焊工基本知识
在机床结构件的焊接制造过程中，常常涉及机械制图、金属材料、焊接材料。焊缝符号、可焊性估算及焊接检验等基本知识，只有领会并掌握以上各方面的相关知识，才能提高理论和技能操作水平，生产出高水平的产品。
第一节 机械制图基本知识
图纸，做为通用工程语言，之所以能被普遍领会接受，是因为每张图纸的产生都必须遵循一定的机械制图规则，现对金属结构件常涉及到的有关机械制图的基本知识介绍如下：
一、        基本视图：
机件向基本投影面投影所得的视图叫基本视图。基本投影面规定为正六面体的六个面，在同一张图纸内按下图配置视图时，一律不标注视图名称。如图1-1。所示.如不能按下图配置视图时，应在视图的上方标出视图的名称"某向"在相应的视图附近用箭头指明投影方向，并注上同样的字母。如图1-2所示。

图1-1 不标注视图名称

图1-2 指名投影方向
二、        斜视图：
机件向不平行于任何基本投影的平面投影所得的视图叫斜视图。斜视图一般在视图的上方标出视图的名称"某向"在相应的视图附近用箭头指明投影方向，并注上同样的字母（图1-3）。必要时也配置在其它适当位置。为不引起误解，允许将图形旋转，标注形式为"某向旋转"如图1-4所示。

三、        分件的对称性与互换性
焊接构件的生产中，由于横梁、底座等构件的结构特点，往往在构件的四角处出现形状完全相同、或近似相同、或看似相同实际不同的分件，其互换与否直接影响分件在固定位置的取舍，了解其互换性非常重要。
1.全对称分件：此种分件上下、前后两个方向完全对称。如图1-5（a）所示，此种全对称分件可任意互换于构件四角，图纸通常处理成一个分件即可。
2.部分对称件：此种分件只对一个方向轴向对称，如图1-5（b）所示，此种分件往往分布于构件的对角线两端部。在分件图中用虚线标出另外的对称部位，并在技术要求中注明：此分件每台4件2件孔按图示做出，另2件孔按图示虚线做出等。部分对称件常常在备料、组装过程中出现问题，应该引起足够重视。
3.不对称分件：此种分件在构件中只有唯一的位置。因其不对称性，其放置的方向和位置均是唯一的。在构件组装时因不对称分件的存在，使构件具有一定的方向性。如：压力机缸体底板进气孔的存在与上两个对称半圆法兰的唯一固定位置。如图1-6所示：在1#与2#组装时因2#圆筒的对称性，1#2#可任意组装而无方向性，但当组装3#时，就必须考虑3#t与1#进气孔的相对定位位置，过去生产的缸体中，此处出错已有2-3次。

（a）全对称          （b）部分对称        （c）不对称
图1-5 分件的对称及互换性
四、        刀具找正的含义及应用
构件图中常常出现某处刀具找正的要求，所谓刀具找正，就是构件在机加工阶段对需刀具找正部位走刀，也许加工基本金属，也许保留黑皮。刀具找正的目的在于此刀具找正空间以后有其它构件占用或通过该空间。为防止发生部件之间的干涉而采取的一项图纸约定要求，在焊件生产阶段，对刀具找正分件不留机加工余量，对于焊接构件，一般对刀具找正部位按正偏差处理，有时通过必要的支撑保证刀具找正部位的空间要求。如1-7的摇杆等。

第二节 常用金属材料的牌号、机械性能、用途等
金属结构件通常由金属材料焊接而成，正确掌握各种常用金属材料的牌号，机械性能，用途，热处理及可焊性等方面的知识，对顺利生产合格的金属结构件非常重要。
一、        常用金属材料的牌号
碳素结构钢牌号表示方法和代号。
钢的牌号由代表屈服强度的字母、屈服强度值、质量等级符号、脱氧方法符号等四个部分按顺序组成：
例如：

其中屈服强度值随供货板厚变化，一般板较薄时，屈服强度较高（σ≤16，σs＝235），当板较厚时，屈服强度较低（σ>100，σs<200）。
二、        Q235钢的化学成分及机械性能
Q235钢的四种质量等级钢的化学成分如表1-1所示。
表1-1 235钢的四种质量等级钢的化学成分
牌号        等级        化学成分（%）
                C        Mn        Si        S        P
Q235        A        0.14-0.22        0.30-0.65        ≤0.30        ≤0.050        ≤0.045
        B        0.12-0.20        0.30-0.70        ≤0.30        ≤0.045        ≤0.045
        C        ≤0.18        0.35-0.80        ≤0.30        ≤0.040        ≤0.040
        D        ≤0.17        0.35-0.80        ≤0.30        ≤0.035        ≤0.035
Q235钢的机械性能如表1-2所示。
表1-2 Q235钢的机械性能
牌号        等级        屈服强度
σs  N/mm2        抗拉强度σb / N/mm2        伸长率
δs %        冲击试验
                                        温度℃        冲击功J
Q235        A        185-235        375-460        21-26        -        -
        B                                20        27
        C                                0       
        D                                －20       
三、        235钢的用途及要求
Q235钢被广泛用于金属构件的制造，其中Q235-A类似过去的甲类钢，侧重满足性能要求，用Q235-A钢制造受压元件时，可不做冲击试验。Q235-B钢类似于过去的乙类钢，主要侧重满足化学成分，当用Q235-B制造受压元件时，必须做冲击试验。即做常温冲击试验。U形缺口。而对于Q235-C，Q235-D两种钢，则同时满足材料的机械性能和化学成分两种要求，一般用于重要焊接结构，但这两种钢的成本较高，一般机床结构件不采用。我公司的机床结构件广泛采用Q235-A钢。
四、        Q235钢的工艺性能
某种材料适用于各种加工工序的难易程度称为该材料的工艺性能。Q235钢的工艺性能较好。尤其在气割落料、卷制、成形、焊接方面工艺性能都较好。一般Q235钢可采用氧-乙炔直接切割，清渣较易。Q235钢因屈服强度较低，较容易进行各种铆件的卷筒，折弯成形等。又由于Q235钢的C含量及合金元素都较低，决定了Q235钢的可焊性很好，可以广泛使用于手工电弧焊，埋弧焊，CO2气体保护焊等进行焊接生产制造，尤其是Q235钢有两的与异种金属的可焊性，已被广泛应用于合金齿轮的焊接生产等。Q235钢在结构件中的应用日益广泛。
第三节 常用焊接材料的牌号、性能及用途
由于焊接的，除母材以外的材料统称为焊接材料。包括焊条、焊丝、焊剂、保护气体等，本节重点介绍公司内常用的碳钢焊条和CO2焊焊丝，保护气体等有关知识。
一、        碳钢焊条
公司内常用的碳钢焊条有两种：E4303和E5016
1.焊条型号说明：例如：

  2.焊条的性能
E4303为酸性焊条，其工艺性能比较好。工艺性能包括：引弧、稳弧、成形、脱渣、清理、对电源的影响要求等具有较好的以上性能。但酸性焊条的机械性能一般，包括熔敷金属的抗拉强度较低，焊缝易产生裂纹，焊缝的塑性及冲击韧性较差等。
E5016为碱性低氢型焊条，其工艺性能较差，除要求焊条焊前必要的烘干以外，对电源也有一定的要求。而且在引弧、稳弧、成形、脱渣、清理等方面都比酸性焊条差。但碱性焊条的机械性能较好，因其有较高抗拉强度，焊缝产生裂纹倾向较小，因氢等有害元素含量较少，焊缝金属塑性，韧性都比酸性焊条要好。
3.焊条的适用范围
E4303酸性焊条普遍用于各结构件的点固焊，各油管，气管的密封焊，各种铆装焊件的成形焊等。因其优良的焊接工艺性能，被广泛应用于结构件的焊接制造。
E5016碱性焊条因具有良好的机械性能被应用于中碳钢的点固焊，45#钢导轨的点固焊，中碳钢机件的焊补等。因其较严格的工艺要求如焊前焊条烘干，对电源的严格要求，及较差的工艺性能，一般碱性焊条不用于普通结构件的焊接生产。
三、CO2焊焊丝及保护气体
CO2焊因其快速、高效、焊缝质量好、节省能源、引弧易控制、半自动灵活方便等特点被广泛应用。
1.        CO2焊焊丝牌号表示方法
我公司采用的CO2焊焊丝牌号为H08M2SiA，其各部含义如下：

2.        CO2焊焊丝规格及性能特点
CO2焊焊丝直径分多种规格，其中φ≤1.2mm的成为细丝，φ≥1.6mm的成为粗丝。过去我公司大多使用φ1.6mm的粗丝焊，由于焊丝较粗，临界电流较高，熔滴成大颗粒过渡，使焊接飞溅较大，焊缝成形较差，又因焊丝直径较大，易被采用大电流焊接，焊丝熔化较快，常出现熔化的焊丝铁水流到未熔化母材之处而形成未熔合缺陷，所以我公司自SGM项目之后不再使用φ1.6mm焊丝。
φ1.2mm焊丝因焊丝直径相对较小，喷射过渡所要求的临界电流不是很高，易实现小颗粒过渡，所以焊缝成形较好，飞溅较小，未熔合等缺陷易得到控制，所以我公司自实施SGM项目以来已全面推广使用φ1.2mm焊丝。
3.        焊丝中Mn、Si元素的作用
焊丝Mn、Si元素有三种作用。①联合脱氧作用，。由于CO2的高温分解作用，熔池中溶入大量的氧，采用Mn、Si联合脱氧，可在熔池中形成Mn、Si的低熔点熔渣，易浮出熔池而凝固于焊缝表面，Mn、Si的联合脱氧方式效果很好。②焊缝的渗合金。由于CO2焊焊丝中Mn、Si的存在并通过焊接熔化过渡到焊缝金属中，使焊缝形成合金组织。合金组织焊缝具有较高的抗拉强度，较有两的机械性能，使CO2焊的应用更加广泛。③补充焊接中的有益元素的烧损。焊接诶中通过金属液相，气相等的烧损蒸发等，使合金元素损失一部分，在焊丝中增加Mn、Si的含量，补充以上元素的电弧烧损，保证焊缝中元素的理想含量，使CO2焊更具优越性。
4.        CO2气体的纯度要求及提纯方法
CO2气体的纯度对焊接质量影响很大，如气体水分含量过高时，易在焊缝中形成气孔。我公司规定CO2的纯度验收标准为99.5%。CO2气体提高纯度，除要求采购优质气体外，通常采用以下两种方法进一步提纯：①倒置控水法。将瓶装CO2气瓶出气口朝下倒置，30分钟放水一次，约放水3-4次后方可正置使用。②气路吸湿法。在气瓶出气口处放置硅胶吸湿器，当硅胶吸湿后颜色发生变化后随时取出烘干再用，可有效的保证气体纯度。
此外，当瓶装气体压力小于15Kg以下时，因为其它物质含量增高，规定不得继续使用。
第四节 焊接零件图及焊缝符号表示方法
一、        焊接零件图的含义
用于焊接生产的图纸称为焊接零件图，我公司产品的大部分大件和中件（如立柱、横梁、底座、滑块、缸体齿轮、支腿等）都是同机加工公用一份图纸和一个件号，只在加工余量等方面区别于机加工用图。板金加工图不涉及机加工方面的内容。我公司学习小松等公司的管理模式，开始实施图号管理，会逐渐改变这种依据工艺余量等内容区别。焊接零件图与加工用图的落后局面，使焊接零件图真正独立存在并直接指导焊接生产。对于铆装件而言（如压力容器、油箱、子、栏杆、走台等），因为铆焊之后无加工工序，所以铆装件的零件图也就是焊接零件图。
二、        焊接符号表示法
有关焊接零件图中所包含的备料、组装及可焊到性、焊接顺序等专业工艺内容将在以后的章节里重点介绍，这里只对焊缝符号表示方法重点讲解。
1.符号：基本符号是表示焊缝横截面形状的网符号。如V形焊缝为
，带钝边的V形焊缝为Y，单边V形焊缝为 ，角焊缝为 ，塞焊缝为 等。
2. 辅助符号：辅助符号是表示焊缝表面形状特征的符号。如：表示焊缝表面齐平的符号为 ，表示焊缝表面凹陷符号为 ，表示焊缝表面凸起的符号为
基本符号与辅助符号的结合应用实例:
如平面V形对接焊缝为 ，凸面X形对为 ，凹面角焊缝为 。
3.补充符号：补充符号是为了补充说明焊缝的某些特征而采用的符号。如：表示底部有垫板符号 （我公司压力容器图纸中广泛采用）表示三面带有焊缝的符号 ，表示环绕工件周围焊缝符号表示在现场或工地上进行焊接的符号  (我公司装配时配焊的需在分件号下注明，但日本小松图中使用 为现场焊符号)
基本符号，辅助符号补充符号的应用实例：
表示在现场沿工件周围施焊角焊缝的符号：
4.各符号在图纸上的位置及相互关系
完整的焊缝表示方法除了上述基本符号以外、辅助符号、补充符号以外，还包括箭头线、基准线、尺寸数据等。各符号在图纸上的位置既相互关系如图1-8（a）（b）所示：
图1-8 符号的位置及相互关系
5.        典型符号的理解举例
如图1-9所示焊缝符号标注，对应理解为图1-10的个部分对应尺寸：
图1-9 焊缝尺寸标注                       图1-10 焊缝标注对应的尺寸
焊缝标注理解重点：箭头所指侧的尺寸在基准线的上方，非箭头所指侧的尺寸在基准线的下方。
应该注意：日本小松的焊缝标注方法正好与中国标准相反，应该引起足够重视。
6.⑴坡口焊缝的加强高重视不够。如图1-10所示，15×6部分焊缝为坡口焊缝的加强高，往往由于意识或技术方面的原因，使这部分加强高不够图纸尺寸，尤其在6的方向上时常不足，造成返修。特别是齿轮等中碳钢焊缝返修需要重新预热等，费工、费能源、很不划算。
⑵等腰角焊缝处理不好。由于焊接规范选用过大或由于焊枪角度不对等多方面原因，实物焊接常使等腰角焊缝出现水平边长，垂直边短的现象，使焊缝有效截面减小，对于外观角焊缝，采用卡船形位焊接法，即将工件两边对称放置使之与地面夹角各为45°时平焊使角焊缝获得优良的外观成形。
第五节 材料的焊接性及估算公式
材料焊接性，也称可焊性，是指材料在某种焊接方法下得到优质焊接接头的能力。常把材料在焊接时形成裂纹和在焊缝区产生脆性的倾向作为衡量材料的可焊性的主要指标。
1.焊接接头：焊接接头包括焊缝金属、熔合区、热影响区、母材四部分组成。如图1-11所示。

图1-1 焊接接头的组成
过去人们习惯上认为只要焊缝金属及熔合区合格就是一个满意的焊接接头。从图1-11可以看出热影响区及母材能够满足接头要求也是形成优质焊接接头的重要方面。尤其城市焊接调质钢，不锈钢等特殊材料时，这方面就显得更为重要了。
2.钢的可焊性及估算公式
钢的可焊性是相对的，它主要决定于钢的化学成分。一般碳钢以含碳量来估算钢的可焊性，当碳钢含碳量≤0.25%时（低碳钢），钢的可焊性良好，一般不必采取特别工艺措施便可得到满意的焊接接头。如我公司广泛采用的Q235-A钢便是一例，用这种钢制造的金属构件，用传统的手工电弧焊或CO2焊基本可以得到由优质的焊接接头。
当碳钢的含碳量在0.25%-0.45%时（中碳钢），钢的可焊性稍差，一般要采用低氢型焊条或CO2焊等合金焊缝，同时配以预热、缓冷等工艺措施方能得到满意的焊接接头。我公司压力机中齿轮、气垫、导轨板、偏心轮等多采用35#钢、45#钢等。这种钢的焊接工艺往往规定了如预热等较严格的工艺要求。生产中存在的问题时有时工艺纪律不易被保证，工作从预热炉拉出后，没有马上焊接，并且层间及终焊温度也有时超出了工艺要求。另外，中碳钢的点固焊缝为避免开裂也应采用低氢型焊条并经烘干及预热后方可施焊，只有满足了以上要求才能得到优质的焊接接头。当碳钢的含碳量在0.45以上时，我公司很少焊接这种钢，在此不再讨论。
对于合金钢，用碳当量来估价钢的可焊性。碳当量就是将合金钢中各种元素的作用按照相当若干含碳量的作用折合并叠加起来，就得到所谓碳当量。国际焊接学会（IIW）推荐的碳当量计算公式为：

一般合金钢的碳当量高于0.6%时，可焊性迅速变差，我公司为OPEL提供的压机齿轮材质为42CrMo，其主要合金元素含量如表1-3所示。
表1-3 42CrMo钢的化学成分（%）
牌号        C        Cr        Mo        Si        Mn
42CrMo        0.38～0.45        0.9～1.2        0.15～0.33        0.15～0.35        0.55～0.9
根据碳当量计算公式，可以求得42CrMo钢的上限碳当量值达0.87%，说明此种钢的焊接冷裂倾向相当严重，同时由于齿圈与辐板的环状高拘束度结构，注定了OPEL齿轮的焊接必须采取相当复杂严格的工艺措施，具体工艺要求将在以后的章节里重点介绍。
第六节 焊接检验基本知识
焊接件的检验，就是判断焊件是否符合技术要求，同其它的制造检验一样，焊接件的检验同样具有如下有关要求。
1.有效实施"三检"：包括首件检、互检、完工检。对操作者而言，落实首件检很有必要。我公司同一种压力机往往同时订货生产多台。如：J39-900首次投产6台，落实到某个焊接分件的下料，可能时几件，也可能时几十件，对于首件下料后及时检验各有关技术要求，可以及时发现如图纸、工艺、编程、用料、切割规范、切割精度等许多方面存在的问题。操作者之间的"互检"就是靠相对的"局外人"来发现"当局者"不详或存在误解的环节，及时改正不合理的做法，同时，对"局外人"也是一种锻炼学习的机会。有利于共同提高操作者素质及产品质量。完工检，就是一个工序结束或一个焊件完成后及时全面的检验所有相关技术要求。一则判定是否具备送验转序条件，二则总结发现操作经验教训，为以后的操作积累有益的经验。目前公司内焊接生产"三检"的落实情况有时不理想，有待于所有操作者认真思考对待。
2.试漏检验有关要求：我公司生产的焊件，常有油箱、回油管、风压管、接油盒等有密封性要求的构件。这些构件的焊接往往有特殊工艺要求。如：回油管，风压管的焊接必须用手把焊等，除此以外，还对密封性部位在图纸和工艺中规定密封试漏要求。试漏检验要注意以下四个主要方面：①试漏的部位。除按工艺要求对指定部位进行试漏外，重点注意别将煤油等试漏介质流漏于观察面上，如接油盒的试漏若在接油盒内侧抹煤油，一定不要将煤油淋洒到接油盒外部。②试漏的工序，一定要按工艺要求在指定的工序进行试漏。如SGM的滑块等，工艺要求盖盖板之前进行。这样不仅操作方便，而且发现问题容易返修。再如：立柱的有关管子的试漏，试压也必须在最后外罩板组立之前进行，目前厂里产品有的未按工艺要求按序试漏，待到工件彻底完成时试漏。如OPEL2000吨滑块。其试漏观察返修及试漏可靠性等方面都极不划算。③试漏的方法，目前的主要试漏方法有两种，抹煤油试漏和注水试漏。此两种方法各有其优越性，抹煤油可以对单个焊缝进行检查，不必一定形成腔体，观察时间较短，而注水试漏必须形成一定的腔体，保险性强，对环境温度有要求，必须在5℃以上进行。现实生产中有以试漏代替试压的现象，这也是一种应该克服的倾向。④试漏的时间，按工艺规定一般抹煤油观察两小时以上，注水试漏观察4小时以上，有些性急的操作者对以上要求执行的不严格。
3.无损检测方法及适用范围。所谓无损检测，就是在不损坏构件的条件下检测构件内部的介质连续性。这里所讲的构件内部介质，主要指焊缝的内部质量，个别情况下也涉及如钢板内部缺陷等纯材质方面的内容。
我公司现有常用的无损检测方法有两种：超声波探伤和X射线探伤。
超声波探伤的原理是利用超声波在介质中不连续界面（即缺陷）的反射来判定缺陷的位置，集合形状等。具有灵活、无明显公害、设备投资少等优点。我公司广泛使用超声波探伤法检测缸体、拼板、加工面焊缝、结构主要受力焊缝等处的焊接内部质量，尤其在判定大截面焊缝未熔合方面，收到明显效果。
X射线探伤的原理是使X射线穿透被检介质后在感光材料上显影，由于被检介质的是否连续（即是否存在缺陷）决定了射线在介质中通过的路程不同而使X射线衰减程度不同最终在感光材料上的曝光程度不同，可以准确判断缺陷所在位置及形状。此种检测方法在我公司用于压力容器的探伤，最近也被开发用于缸体纵缝的缺陷判定。X射线探伤法比较直观、准确，但X射线对人体有危害，或要求必要的投资防护，或采取低水平的隔离人员等。另外X射线探伤必须先进行工艺试验，掌握必要的规范参数，对于复杂多变的大量结构焊件及焊缝厚度而言，X射线探伤法的广泛应用收到一定程度的限制。
第一章 复习题
1.        什么叫基本视图？一般有几个基本投影面？
2.        什么叫斜视图？斜视图旋转后怎样标识？
3.        不对称分件是否具有互换性？为什么？
4.        什么时刀具找正？刀具找正的目的时什么？
5.        Q235-A·Ｆ各字母数字的含义时什么？
6.        Q235钢的屈服强度与板厚有怎样的关系？
7.        什么是材料的工艺性能？Q235-A钢焊接工艺性能怎么样？
8.        我公司常用的碳钢焊条有哪两种，各为什么属性？
9.        指出E4303各字母及数字的含义？
10.        碱性焊条、酸性焊条的各自特点及适用范围是什么？
11.        什么是焊条的工艺性能，什么是焊条的机械性能？
12.        我公司用CO2焊丝牌号是什么，其中各字母数字的含义是什么？
13.        焊丝中Mn、Si元素的作用有哪些？
14.        φ1.2mm焊丝比φ1.6mm焊丝有哪些优势，为什么？
15.        我公司对CO2气体纯度的验收标准是什么？CO2气体提纯有哪些方法？
16.        焊接零件图（板金图）与机加工图应该有何区别？
17.        焊缝符号有哪三种符号？ 以上符号表示什么意思？
18.        按我国的标注法箭头所指侧的尺寸应在基准线的哪一侧？
19.        生产中焊缝符号理解方面存在哪两种误区？
20.        什么是材料的可焊性，碳钢及合金钢可焊性的判断依据各是什么？
21.        焊接接头包括哪四部分？42CrMo钢的可焊性怎么样？
22.        何为操作者的"三检"？"三检"的意义是什么？
23.        试漏检验要注意哪四个方面？
24.        什么是无损检测？我公司现有无损检测方法有哪些？
25.        超声波探伤和X射线探伤的原理各是什么？

怎么样才能增加积分？

新人就要多学学，里面的东西正是我想要的。

赶紧下下来，有用的东东

感谢楼主分享， 最近工作中正遇到这方面的问题