机床大件焊接结构的设计分析

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机床大件焊接结构的设计分析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
造型设计的高度灵活性
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 时 -般采用平板造型为多 小于 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 以上 是良好的造型
结构材料 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- 就是采用各种经济断面结构 合理地布置加强肋 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 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
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
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-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
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 焊缝尽量置于形体的棱
边 如图所示的支架 如同裁剪布料-样 用 段置于拐角处的
横焊缝焊成了 既经济又美观 适当的工艺处理 圆角处焊
缝 要求饱满 棱角处和平板上焊缝 要求平整
焊接结构设计应注意的问题
机床支承大件的结构刚度 与-般机械结构相比 要高
倍 获得高刚度的前提 要使支承大件的整体刚度比较均匀
并旧能地呈线性关系 为此 在结构设计时应注意以下的问
题
重视封闭结构与开式结构的过渡
采用封闭结构 对于提高刚度 特别是提高抗扭刚度有明显
的作用 但爱封闭结构和开式结构的过渡部位 会出现明显的刚
度陡降
注意结构变化出的局部刚度
当-个连续的结构出现变化的地方 也会产生局部刚度陡
降的现象
鹅颈结构要加固
在承受交变载荷的情况下 鹅颈结构的内侧翼板上存在着
切向拉伸应力 是翼板和腹板间的焊缝有被拉开的趋势 曲率半
径越小 径向拉力越大 因此 鹅颈部位的加固 宜在内测翼板而
不在外侧翼板上
鹅颈部位要保证焊接质量 不得在此部位采用断续焊缝
重视附加件部件的刚度设计
机床床身 立柱 横梁上都要装置-些零部件 这些零部件
的质量 势必会改变所在部位的固有频率
当然 附加件的设计 重量要轻 布局要尽量均衡
机床焊接结构的工艺设计
焊接结构工艺设计要点
机床焊接结构 主要指床身 底座 立柱 横梁 机体 壳体等
大件结构 它们的结构特征是 结构复杂 刚度大 精度和稳定性
要求高 -般说焊接应力比较大 在焊接生产过程中以及焊接以
后通常需要进行热处理工序
焊接工艺设计 包括生产工艺准备 钢板的预加工 装配
焊接 验收等多道生产工序 现提出以下要点
减少配料和装配工时 其主要措施是 采用直线方角造
型 提高焊接零件的备料加工生产率和精度 改善结构的切
削性 统计表明 低碳结构钢的可焊性比较好 但其机械加工性
能却不如铸铁 机械加工工时与铸铁相比 只有铣削工时比较接
近 所以 应旧能采用铣削加工 避免在加工表面布置焊
缝 避免在需要机械加工的表面布置焊缝 在不可避免的情况
下 要防止机械加工削弱焊接接头 以确贬构的安全工作
非工作焊缝采用间断焊缝 由于机械结构的刚度大 对焊缝的约
束力也大 对于内腔的非工作焊缝 应尽量采用间断焊缝 为释
放振动应力留有-点余地 以提高结构的减振能力
焊缝强度设计的经验法则
焊缝形式 焊缝形式 不外乎是对接焊缝和角焊缝两种
在机械结构中 角焊缝用得最多
按焊接接头作用 焊接结构可分工作街头和连接接头两种
连接接头是将 个或更多的零件连接成-个整体 -保持其相
对位置见图 这种焊缝-般不会影响结构的安全工件 如床
身 立柱等内腔种的肋条和肋条 肋条与板壁之间的焊缝
焊缝强度设计的经验法则 由于机床床身 立柱 底座
横梁等大件是按刚度条件设计的 它们的断面尺寸大 工作应力
-般在 范围内 只相当于低碳结构钢需用应力的
所以 机床大件的焊缝不能按工作应力计算
角焊缝的最懈脚尺寸 角焊缝的最懈脚尺寸
不得小于 因为 块厚度不同的钢板相焊时 其中的卞
冷却速度比较快 为使熔敷在卞上的焊接金属不至于过快冷
却而产生裂纹 焊脚尺寸不能太小 所以 角焊缝的最懈脚尺
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刘会明 朱永焕
漯河高级技工学校 河南 漯河
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
中图分类号 文献标识码 文章编号