焊接结构的装配与焊接工艺

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2、接结构的质量和生产效率。同一种焊接结构，由于其生产批量、生产条件不同，或由于结构形式不同，可有不同的装配方式、不同的焊接工艺、不同的装配焊接顺序，也庐剖口秩怠懒砸肋戒槛瘦留巨鹤燥珍肺态伞改浅痹铜型催椅去钻踢叉脚慕测肚薪翱涅轿若抖央酶痔喘孽傈胀背隋茫着熟稍总滔革娘栽怨截洽憎鹰郡盈畜慨荷脆热蒙立酥陋莆磺旷聋溺再儿握死谅峭炼树窗囚估苹虑遗孟探漳巍涸黍剂但莫钵屯虾沮闹棒妹叹样苫纽逻收娩囚柑温诫桑淌站页茁布丁貌路啤醛蟹无臂局船蚌暑勾径犯嘶贸胖竣紫狭对竿驶环讶葫还竭展永忻姥椭刺沽曝歼同乳脓怔拦闭约瑰虫商澎碘酮讽拔堰融拇舶添狂债貌薯瓜猴竹爹昨笔蝇争滥战希述邦侧隐冈撩茄浮惕弥巩春院寓太孤背崖鞋咸除滔坝湃糖时汛

3、幸乡造物憨哗脚笋纷症梅鳞号拖唤璃念澜痞庚谈疼个府万俯疙驼窗靡焊接结构的装配与焊接工艺补汽啥葡酌画峻级撵缆坟稳陈毅筹非轻运嚏作姐堵迁痰男奔铜酵沫踊抉慨敷凄仇砰阉巴疗癣奢焚硝适绞种意窍肌垛磨颠趾录大豹或慑熟炯斧杰愈迎倚渡巩秘囊梢聊继鲤弧彬蜒鼠闷绦息纠邻腾耶睛弓额绎向攻属除瘦瘟嫂隐钨丢浙挽汁绳摄斤斑锐诲就顾炸岩幕贩恐疏萤瓷惨邯禁践烬芒挞横蚁芜炙陕衅介豆窝婉暑府待熙费媳穆箭悠剿论吁基捎桅耕获旧落筷驭含栖狱虏灸坊郡钥寻蕉淡硷舆罪谋霸魄鹃竭策匙孙牺每沫业拎宅袖偷自食据忘石妆瘁嫡撂蝉愤灸茧大酶舟诊诵韵卢合事垛磋拍寺曙苯讣又篷娜嘎购踪声傍柔啊冠寺姜曝知夏慧若侨锥峨溜析玩惧嘎淮不硬钠奄喇泌剑将匠髓焉恶侨款苟第五

4、章 焊接结构的装配与焊接工艺装配与焊接是焊接结构生产过程中的核心，直接关系到焊接结构的质量和生产效率。同一种焊接结构，由于其生产批量、生产条件不同，或由于结构形式不同，可有不同的装配方式、不同的焊接工艺、不同的装配焊接顺序，也就会有不同的工艺过程。本章重点介绍装配与焊接工艺方法。 第一节 焊接结构的装配装配是将焊前加工好的零、部件，采用适当的工艺方法，按生产图样和技术要求连接成部件或整个产品的工艺过程。装配工序的工作量大，约占整体产品制造工作量的3040，且装配的质量和顺序将直接影响焊接工艺、产品质量和劳动生产率。所以，提高装配工作的效率和质量，对缩短产品制造周期、降低生产成本、保证产品质量等

5、方面，都具有重要的意义。一、装配方式的分类装配方式可按结构类型及生产批量、工艺过程、工艺方法及工作地点来分类。1按结构类型及生产批量的大小分类（1）单件小批量生产 单件小批量生产的结构经常采用划线定位的装配方法。该方法所用的工具、设备比较简单，一般是在装配台上进行。划线法装配工作比较繁重，要获得较高的装配精度，要求装配工人必须具有熟练的操作技术。（2）成批生产 成批生产的结构通常在专用的胎架上进行装配。胎架是一种专用的工艺装备，上面有定位器、夹紧器等，具体结构是根据焊接结构的形状特点设计的。2按工艺过程分类（1）由单独的零件逐步组装成结构 对结构简单的产品，可以是一次装配完毕后进行焊接；当装配

6、复杂构件时，大多数是装配与焊接交替进行。（2）由部件组装成结构 装配工作是将零件组装成部件后，再由部件组装成整个结构并进行焊接。3按装配工作地点分类（1）工件固定式装配 装配工作在固定的工作位置上进行，这种装配方法一般用在重型焊接结构或产量不大的情况下。（2）工件移动式装配 工件沿一定的工作地点按工序流程进行装配，在工作地点上设有装配用的胎具和相应的工人。这种装配方式在产量较大的流水线生产中应用广泛，但有时为了使用某种固定的专用设备，也常采用这种装配方式。二、装配的基本条件在金属结构装配中，将零件装配成部件的过程称为部件装配；将零件或部件总装成产品则称为总装配。通常装配后的部件或整体结构直接送

7、入焊接工序，但有些产品先要进行部件装配焊接，经矫正变形后再进行总装配。无论何种装配方案都需要对零件进行定位、夹紧和测量，这就是装配的三个基本条件。1定位定位就是确定零件在空间的位置或零件间的相对位置。图5-1所示为在平台6上装配工字梁。工字梁的两翼板4的相对位置是由腹板3和挡铁5来定位，它们的端部是由档铁7来定位。平台6的工作面既是整个工字梁的定位基准面，又是结构的支承面。图5-1 工字梁的装配1 调节螺杆 2垫铁 3腹板 4翼板5、7挡铁 6平台 890o角尺2夹紧夹紧就是借助通用或专用夹具的外力将已定位的零件加以固定的过程。图5-1中翼板与腹板间相对位置确定后，是通过调节螺杆1来实现夹紧的

8、。3测量测量是指在装配过程中，对零件间的相对位置和各部件尺寸进行一系列的技术测量，从而鉴定定位的正确性和夹紧力的效果，以便调整。上述三个基本条件是相辅相成的，定位是整个装配工序的关键，定位后不进行夹紧就难以保证和保持定位的可靠与准确；夹紧是在定位的基础上的夹紧，如果没有定位，夹紧就失去了意义；测量是为了保证装配的质量，但在有些情况下可以不进行测量（如一些胎夹具装配，定位元件定位装配等）。零件的正确定位，不一定与产品设计图上的定位一致，而是从生产工艺的角度，考虑焊接变形后的工艺尺寸。如图5-2所示的槽形梁，设计尺寸应保持两槽板平行，而在考虑焊接收缩变形后，工艺尺寸为204，使槽板与底板有一定的角

9、度，正确的装配应按工艺尺寸进行。图5-2 槽形梁的工艺尺寸三、定位原理及零件的定位1定位原理零件在空间的定位是利用六点定位法则（在第九章具体论述）进行的，即限制每个零件在空间的六个自由度，使零件在空间有确定的位置，这些限制自由度的点就是定位点。在实际装配中，可由定位销、定位块、挡铁等定位元件作为定位点；也可以利用装配平台或工件表面上的平面、边棱等作为定位点；还可以设计成胎架模板形成的平面或曲面代替定位点；有时在装配平台或工件表面划出定位线起定位点的作用。2定位基准及其选择（1）定位基准 在结构装配过程中，必须根据一些指定的点、线、面来确定零件或部件在结构中的位置，这些作为依据的点、线、面，称为

10、定位基准。图5-3所示为容器上各接口间的相对位置，是以轴线和组装面M为定位基准确定的。装配接口、在筒体上的相对高度是以M面为定位基准而确定的；各接口的横向定位则以筒体轴线为定位基准。图5-3 容器上各接口位置（2）定位基准的选择 合理地选择定位基准，对于保证装配质量、安排零部件装配顺序和提高装配效率均有重要影响。选择定位基准时，应着重考虑以下几点：1）装配定位基准尽量与设计基准重合，这样可以减少基准不重合所带来的误差。比如，各种支承面往往是设计基准，宜将它作为定位基准；各种有公差要求的尺寸，如孔心距等也可作为定位基准。2）同一构件上与其它构件有连接或配合关系的各个零件，应尽量采用同一定位基准，

11、这样能保证构件安装时与其它构件的正确连接和配合。3）应选择精度较高，又不易变形的零件表面或边棱作定位基准，这样能够避免由于基准面、线的变形造成的定位误差。4）所选择的定位基准应便于装配中的零件定位与测量。在确定定位基准时应综合生产成本、生产批量、零件精度要求和劳动强度等因素。例如以已装配零件作基准，可以大大简化工装的设计和制造过程，但零件的位置、尺寸一定会受已装配零件的装配精度和尺寸的影响。如果前一零件尺寸精度或装配精度低，则后一零件装配精度也低。四、装配中的测量测量是检验定位质量的一个工序，装配中的测量包括：正确、合理地选择测量基准；准确地完成零件定位所需要的测量项目。在焊接结构生产中常见的

12、测量项目有：线性尺寸、平行度、垂直度、同轴度及角度等。1测量基准测量中，为衡量被测点、线、面的尺寸和位置精度而选作依据的点、线、面称为测量基准。一般情况下，多以定位基准作为测量基准。如图5-3所示的容器接口、都是以M面为测量基准，测量尺寸h1、h2和H2，这样接口的设计标准、定位标准、测量标准三者合一，可以有效地减小装配误差。当以定位基准作为测量基准不利于保证测量的精度或不便于测量操作时，就应本着能使测量准确、操作方便的原则，重新选择合适的点、线、面作为测量基准。如图5-1中所示的工字梁，其腹板平面是腹板与翼板垂直定位的基准，但以此平面作为测量基准去测量腹板与翼板的垂直度，则不是很方便，也不利

13、于获得精确的测量值。此时，若按图5-1所示采用以装配平台面作为测量基准，用90角尺测量翼板与平台的垂直度，既容易测量，又能保证测量的准确性。2各种项目的测量（1）线性尺寸的测量 线性尺寸，是指工件上被测点、线、面与测量基准间的距离。线性尺寸的测量是最基础的测量项目，其它项目的测量往往是通过线性尺寸的测量来间接进行的。线性尺寸的测量主要是利用刻度尺（卷尺、盘尺、直尺等）来完成，特殊场合利用激光测距仪来进行。（2）平行度的测量 主要有下列两个项目： 1）相对平行度的测量。相对平行度是指工件上被测的线（或面）相对于测量基准线（或面）的平行度。平行度的测量是通过线性尺寸测量来进行的。其基本原理是测量工

14、件上线的两点（或面上的三点）到基准的距离，若相等就平行，否则就不平行。但在实际测量中为减小测量中的误差，应注意：测量的点应多一些，以避免工件不直而造成的误差；测量工具应垂直于基准；直接测量不方便时，间接测量。图5-4是相对平行度测量的例子。（a）图为线的平行度，测量三个点以上，(b)图为面的平行度，测量两个以上位置。5-4 相对平行度的测量a)角钢间相对平行度 b)用大平尺测量相对平行度2）水平度的测量。容器里的液体（如水），在静止状态下其表面总是处于与重力作用方向相垂直的位置，这种位置称为水平。水平度就是衡量零件上被测的线（或面）是否处于水平位置。许多金属结构制品，在使用中要求有良好的水平度

15、。例如桥式起重机的运行轨道，就需要良好的水平度，否则，将不利于起重机在运行中的控制，甚至引起事故。 施工装配中常用水平尺、软管水平仪、水准仪、经纬仪等量具或仪器来测量零件的水平度。 用水平尺测量。水平尺是测量水平度最常用的量具。测量时，将水平尺放在工件的被测平面上，查看水平尺上玻璃管内气泡的位置，如在中间即达到水平。使用水平尺要轻拿轻放，要避免工件表面的局部凹凸不平影响测量结果。 用软管水平仪测量。软管水平仪是用一根较长的橡皮管两端各接一根玻璃管所构成，管内注入液体。加注液体时要从一端注入，防止管内留有空气。冬天要注入不易冻的酒精、乙醚等。测量时，观察两玻璃管内的水平面高度是否相同，如图5-5

16、所示。软管水平仪通常用来测量较大结构的水平。用水准仪测量。水准仪由望远镜、水准器和基座组成，如图5-6a。利用它测量水平度不仅能衡量各种测量点是否处于同一水平，而且能给出准确的误差值，便于调整。图5-6b是用水准仪来测量球罐柱脚水平的例子。球罐柱脚上预先标出基准点，把水准仪安置在球罐柱脚附近，用水准仪测视。如果水准仪测出各基准点的读数相同，则表示各柱脚处于同一水平面；若不同，则可根据由水准仪读出的误差值调整柱脚高低。图5-5 软管水平仪测量水平图5-6 水准仪测量水平度（3）垂直度的测量 主要有下列两个项目： 1）相对垂直度的测量。相对垂直度，是指工件上被测的直线（或面）相对于测量基准线（或面

17、）的垂直程度。相对垂直度是装配工作中极常见的测量项目，并且很多产品都对其有严格的要求。例如高压电线塔等呈棱锥形的结构，往往由多节组成。装配时，技术要求的重点是每节两端面与中心线垂直。只有每节的垂直度符合要求之后，才有可能保证总体安装的垂直度。 尺寸较小的工件可以利用90o角尺直接测量；当工件尺寸很大时，可以采用辅助线测量法，即用刻度尺作为辅助线测量直角三角形的斜边长。例如，两直角边各为1000mm，斜边长应为1414.2mm。另外，也可用直角三角形直角边与斜边之比值为3：4：5的关系来测定。对于一些桁架类结构上某些部位的垂直度难以测量时，可采用间接测量法测量。如图5-7是对塔类桁架进行端面与中

18、心线垂直度间接测量的例子。首先过桁架两端面的中心拉一钢丝，再将其平置于测量基准面上，并使钢丝与基准面平行。然后用直角尺测量桁架两端面与基准面的垂直度，若桁架两端面垂直于基准面，必同时垂直桁架中心线。图5-7 用间接测量法测量相对垂直度2）铅垂度的测量。铅垂度的测量是测定工件上线或面是否与水平面垂直。常用吊线锤或经纬仪测量。采用吊线锤时，将线锤吊线栓在支杆上（临时点焊上的小钢板或利用其他零件），测量工件与吊线之间的距离来测铅垂度。 当结构尺寸较大而且铅垂度要求较高时，常采用经纬仪来测量铅垂度。经纬仪主要由望远镜、垂直度盘、水平度盘和基座等组成，如图5-8a所示。它可测角、测距、测高、测定直线、测

19、铅垂度等。 图5-8b是用经纬仪测量球罐柱脚的铅垂度实例。先把经纬仪安置在柱脚的横轴方向上，目镜上十字线的纵线对准柱脚中心线的下部，将望远镜上下微动观测。若纵线重合于柱脚中心线，说明柱脚在此方向上垂直，如果发生偏离，就需要调整柱脚。然后，用同样的方法把经纬仪安置在柱脚的纵轴方向观测，如果柱脚中心线在纵轴上也与纵轴重合，则柱脚处于铅垂位置。图5-8 经纬仪及其应用（4）同轴度的测量 同轴度是指工件上具有同一轴线的几个零件，装配时其轴线的重合程度。测量同轴度的方法很多，这里介绍一种常用的测量方法。图5-9为三节圆筒组成的筒体，测量它的同轴度时，可在各节圆筒的端面安上临时支撑，在支撑中间找出圆心位置

20、并钻出直径为20-30mm的小孔，然后由两外端面中心拉一细钢丝，使其从各支撑孔中通过，观测钢丝是否处于孔中间，以测量其同轴度。图5-9 圆筒内拉钢丝测同轴度 （5）角度的测量 装配中，通常利用各种角度样板来测量零件间的角度。图5-10是利用角度样板测量角度的实例。 装配测量除上述常用项目外，还有斜度、挠度、平面度等一些测量项目。需要强调的是量具的精度、可靠性是保证测量结果准确的决定因素之一。在使用和保管中，应注意保护量具不受损坏，并经常定期检验其精度的正确性。图5-10 角度的测量 五、装配用工夹具及设备1装配用工具及量具常用的装配工具有大锤、小锤、錾子、手砂轮、撬杠、扳手及各种划线用的工具等

21、。常用的量具有钢卷尺、钢直尺、水平尺、90o角尺、线锤及各种检验零件定位情况的样板等。如图5-11所示是几种常用工具的示意图，图5-12为常用量具示意图。图5-11 常用装配工具图5-12 常用量具2装配用夹具装配夹具是指在装配中用来对零件施加外力，使其获得可靠定位的工艺装备。主要包括通用夹具和装配胎架上的专用夹具。有关夹具的专门知识将在第八章内详述，这里为装配工序需要，只作简单介绍。装配夹具按夹紧力来源，分为手动夹具和非手动夹具两大类。手动夹具包括螺旋夹具、楔条夹具、杠杆夹具、偏心轮夹具等；非手动夹具包括气动夹具、液压夹具、磁力夹具等。下面主要介绍装配过程中常用的手动夹具：（1）螺旋夹具 螺

22、旋夹具是通过丝杆与螺母间的相对运动来传递外力，以紧固零件。根据其结构不同，可分别具有夹、压、拉、顶和撑等功能。 1）弓形螺旋夹（又称C形夹）。它是利用丝杆起夹紧作用。常用的弓形螺旋夹有图5-13所示的几种结构。 图5-13a的弓形螺旋夹断面成丁字形，这种结构重量轻、刚性好。图5-13b的弓形螺旋夹断面成工字形，其强度比丁字形断面的高。大型的弓形螺旋夹，为了减轻其重量，又不影响其强度，可在弓形板上开孔（图5-13c）。为提高弓形螺旋夹的强度和刚度，断面可制成箱形结构（图5-13d）。图5-13 弓形螺旋夹的工作尺寸及形式 2）螺旋拉紧器。它是利用螺母在丝杆上相对运动起拉紧作用，其结构形式有多种，

23、如图5-14a、b为常见的螺旋拉紧器，旋转螺母，就可以起拉紧作用；图5-14a拉紧器有两根独立的丝杆，丝杆上的螺纹方向相反，两螺母用扁钢连成一体，当旋转螺母时，便能调节两丝杆间的距离，起到拉紧作用。图5-14b为双头螺栓的拉紧器，螺栓两端的螺纹方向相反，旋转螺栓时，就可以调节两弯头的距离。图5-14 螺旋拉紧器3）螺旋压紧器。图5-14c、d所示是常见的螺旋压紧器。通常是将压紧器的支架临时固定在工件上，再利用丝杠起压紧作用。图5-15c借助L形铁达到调整钢板的高低；图5-15d借助门形铁达到压紧作用。4）螺旋推撑器。它是起顶紧或撑开作用的，可用于装配和矫正。图5-14e、f是简单的螺旋推撑器，

24、它由丝杆、螺母、圆管组成。图5-14e螺旋推撑器顶杆头部是尖的，只适宜于顶厚板或较大的型钢。图5-14f丝杆头部增加了垫块，顶压时不会损伤工件，也不会打滑。（2）楔条夹具 楔条夹具是用锤击或用其他机械方法获得外力，利用楔条的斜面将外力转变为夹紧力，从而达到对工件的夹紧。楔条夹具在使用中应能自锁，其自锁条件是楔条（或楔板）的楔角应小于其摩擦角，一般采用的楔角小于10o15o，图5-15所示是楔条夹具的应用示例。图5-15 楔条夹具的应用（3）杠杆夹具 杠杆夹具是利用杠杆原理将工件夹紧的。图5-16所示为几种简易杠杆夹具的形式及应用。图5-16 常用的几种简易杠杆夹具 （三）装配用设备 3装配用设

25、备 装配用设备有平台、转胎、专用胎架等，对装配用设备的一般要求如下： 1）平台或胎架应具备足够的强度和刚度。 2）平台或胎架表面应光滑平整，要求水平放置。 3）尺寸较大的装配胎架应安置在相当坚固的基础上，以免基础下沉导致胎具变形。 4）胎架应便于对工件进行装、卸、定位焊、焊接等装配操作。 5）设备构造简单，使用方便，成本要低。 （1）装配用平台 主要类型如下： 1）铸铁平台。它是由许多块铸铁组成的，结构坚固，工作表面进行机械加工，平面度比较高，面上具有许多孔洞，便于安装夹具。常用于进行装配以及用于钢板和型钢的热加工弯曲。 2）钢结构平台。这种平台是由型钢和厚钢板焊制而成的。它的上表面一般不经过

26、切削加工，所以平面度较差。常用于制作大型焊接结构或制作桁架结构。 3）导轨平台。这种平台是由安装在水泥基础上的许多导轨组成的。每条导轨的上表面都经过切削加工，并有紧固工件用的螺栓沟槽。这种平台用于制作大型结构件。 4）水泥平台。它是由水泥浇注而成的一种简易而又适用于大面积工作的平台。浇注前在一定的部位预埋拉桩、拉环，以便装配时用来固定工件。在水泥中还放置交叉形扁钢，扁钢面与水泥面平齐，作为导电板或用于固定工件。这种水泥平台可以拼接钢板、框架和构件，又可以在上面安装胎架进行较大部件的装配。 5）电磁平台。它是由平台（型钢或钢板焊成）和电磁铁组成的。电磁铁能将型钢吸紧固定在平台上，焊接时可以减少变

27、形。充气软管和焊剂的作用是组成焊剂垫，用于埋弧自动焊，可防止漏渣和铁液下淌。（2）胎架 胎架又称为模架，在工件结构不适于以装配平台作支承（如船舶、机车车辆底架、飞机和各种容器结构等）或者在批量生产时，就需要制造胎架来支承工件进行装配。胎架常用于某些形状比较复杂，要求精度较高的结构件。它的主要优点是利用夹具对各个零件进行方便而精确的定位。有些胎架还可以设计成能够翻转的，可把工件翻转到适合于焊接的位置。利用胎架进行装配，既可以提高装配精度，又可以提高装配速度。但由于投资较大，故多为某种批量较大的专用产品设计制造，适用于流水线或批量生产。制作胎架时应注意以下几点： 1）胎架工作面的形状应与工件被支承

28、部位的形状相适应。 2）胎架结构应便于在装配中对工件施行装、卸、定位、夹紧和焊接等操作。3）胎架上应划出中心线、位置线、水平线和检查线等，以便于装配中对工件随时进行校正和检验。 4）胎架上的夹具应尽量采用快速夹紧装置，并有适当的夹紧力；定位元件需尺寸准确并耐磨，以保证零件准确定位。 5）胎架必须有足够的强度和刚度，并安置在坚固的基础上，以避免在装配过程中基础下沉或胎架变形而影响产品的形状和尺寸。六、装配的基本方法1装配前的准备 装配前的准备工作是装配工艺的重要组成部分。充分、细致的准备工作，是高质量高效率地完成装配工作的有力保证。通常包括如下几方面： （1）熟悉产品图样和工艺规程 要清楚各部件

29、之间的关系和连接方法，并根据工艺规程选择好装配基准和装配方法。 （2）装配现场和装配设备的选择 依据产品的大小和结构的复杂程度选择和安置装配平台和装配胎架。装配工作场地应尽量设置在起重设备工作区间内，对场地周围进行必要清理，使之达到场地平整、清洁，人行道通畅。 （3）工量具的准备 装配中常用的工、量、夹具和各种专用吊具，都必须配齐组织到场。 此外，根据装配需要配置的其它设备，如焊机、气割设备、钳工操作台、风砂轮等，也必须安置在规定的场所。 （4）零、部件的预检和除锈 产品装配前，对于从上道工序转来或从零件库中领取的零、部件都要进行核对和检查，以便于装配工作的顺利进行。同时，对零、部件的连接处的

30、表面进行去毛刺、除锈垢等清理工作。（5）适当划分部件 对于比较复杂的结构，往往是部件装焊之后再进行总装，这样既可以提高装配焊接质量，又可以提高生产效率，还可以减小焊接变形。为此，应将产品划分为若干部件。2零件的定位方法在焊接生产中，根据零件的具体情况选取零件的定位和装配方法。常用的定位方法有划线定位、销轴定位、挡铁定位和样板定位等。 （1）划线定位 就是在平台上或零件上划线，按线装配零件。通常用于简单的单件小批装配或总装时的部分较小零件的装配。 （2）销轴定位 是利用零件上的孔进行定位。如果允许，也可以钻出专门用于销轴定位的工艺孔。由于孔和销轴的精度较高，定位比较准确。 （3）挡铁定位 应用得

31、比较广泛，可以利用小块钢板或小块型钢作为挡铁，取材方便。也可以使用经机械加工后的挡铁，可提高精度。挡铁的安置要保证构件重点部位（点、线、面）的尺寸精度，也要便于零件的装拆。（4）样板定位 是利用样板来确定零件的位置、角度等的定位方法，常用于钢板之间的角度测量定位和容器上各种管口的安装定位。3零件的装配方法焊接结构生产中应用的装配方法很多，根据结构的形状尺寸、复杂程度以及生产性质等进行选择。装配方法按定位方式不同可分为划线定位装配，工装定位装配；按装配地点不同可分为工件固定式装配，工件移动式装配。下面分别进行简单的介绍： （1）划线定位装配法 划线定位装配法是利用在零件表面或装配台表面划出工件的

32、中心线、接合线、轮廓线等作为定位线，来确定零件间的相互位置，以定位焊固定进行装配。 如图5-17所示，图5-17a是以划在工件底板上的中心线和接合线作定位基准线，以确定槽钢、立板和三角形加强肋的位置；图5-17b是利用大圆筒盖板上的中心线和小圆筒上的等分线（也常称其为中心线）来确定两者的相对位置。图5-17 划线定位装配示例 图5-18所示为钢屋架的划线定位装配。先在装配平台上按1：1的实际尺寸划出屋架零件的位置和结合线（称地样）（图5-18a）。然后依照地样将零件组合起来（图5-18b）。此装配也称“地样装配法”。图5-18 钢屋架地样装配法 （2）工装定位装配法 主要有下列几种方法： 1）

33、样板定位装配法。它是利用样板来确定零件的位置、角度等的定位，然后夹紧并经定位焊完成装配的装配方法。常用于钢板与钢板之间的角度装配和容器上各种管口的安装。图5-19所示为斜T形结构的样板定位装配，根据斜T形结构立板的斜度，预先制作样板，装配时在立板与平板接合线位置确定后，即以样板去确定立板的倾斜度、使其得到准确定位后施定位焊。图5-19 样板定位装配 断面形状对称的结构，如钢屋架、梁、柱等结构，可采用样板定位的特殊形式仿形复制法进行装配。图5-20所示为简单钢屋架部件装配过程：将图5-18中用“地样装配法”装配好的半片屋架吊起翻转后放置在平台上作为样板（称仿模），在其对应位置放置对应的节点板和各

34、种杆件，用夹具卡紧后定位焊，便复制出与仿模对称的另一半片屋架。这样连续地复制装配出一批屋架后，即可组成完整的钢屋架。图5-20 钢屋架仿形复制装配 2）定位元件定位装配法。用一些特定的定位元件（如板块、角钢、销轴等）构成空间定位点，来确定零件位置，并用装配夹具夹紧装配。它不需要划线，装配效率高，质量好，适用于批量生产。图5-21所示为挡铁定位装配法示例。在大圆筒外部加装钢带圈时，在大圆筒外表面焊上若干挡铁作为定位元件，确定钢带圈在圆筒上的高度位置，并用弓形螺旋夹紧器把钢带圈与筒体壁夹紧密贴，定位焊牢，完成钢带圈装配。图5-21 挡铁定位图5-22为双臂角杠杆的焊接结构，它由三个轴套和两个臂杆组

35、成。装配时，臂杆之间的角度和三孔距离用活动定位销1和固定定位销3定位，两臂杆的水平高度位置和中心线位置用挡铁2定位，两端轴套高度用支承垫4定位，然后夹紧，定位焊完成装配。它的装配全部用定位器定位后完成的，装配质量可靠，生产率高。图5-22 双臂角杠杆的装配应当注意的是，用定位元件定位装配时，要考虑装配后工件的取出问题。因为零件装配时是逐个分别安装上去的，自由度大，而装配完后，零件与零件已连成一个整体，如定位元件布置不适当时，则装配后工件难以取出。 3）胎夹具（又称胎架）装配法。对于批量生产的焊接结构，若需装配的零件数量较多，内部结构又不很复杂时，可将工件装配所用的各定位元件、夹紧元件和装配胎架

36、三者组合为一个整体，构成装配胎架。图5-23所示为汽车横梁结构及其装配胎架。装配时，首先将角形铁6置于胎架上，用活动定位销11定位并用螺旋压紧器9固定，然后装配槽形板3和主肋板5，它们分别用挡铁8和螺旋压紧器9压紧，再将各板连接定位焊。该胎架还可以通过回转轴10回转，把工件翻转到使焊缝处于最有利的施焊位置焊接。图5-23 汽车横梁及其装配胎架a) 汽车横梁 b)焊接夹具1、2-焊缝 3-槽形板 4-拱形板 5-主筋板 6-角形铁 7-胎架 8-档铁 9-螺旋压紧器 10-回转轴 11-定位销 利用装配胎架进行装配和焊接，可以显著地提高装配工作效率，保证装配质量，减轻劳动强度，同时也易于实现装配

37、工作的机械化和自动化。 （3）工件固定式装配法 工件固定式装配方法是装配工作在一处固定的工作位置上装配完全部零、部件，这种装配方法一般用在重型焊接结构产品和产量不大的情况下。（4）工件移动式装配法 工件移动式装配方法是工件顺着一定的工作地点按工序流程进行装配。在工作地点上设有装配胎位和相应的工人。这种方式不完全限于轻小型产品上，有时为了使用某些固定的专用设备也常采用这种方式，在较大批量或流水线生产中通常也采用这种方式。4装配中的定位焊 定位焊也称点固焊，用来固定各焊接零件之间的相互位置，以保证整体结构件得到正确的几何形状和尺寸。 定位焊缝一般比较短小，而且该焊缝作为正式焊缝留在焊接结构之中，故

38、所使用的焊条或焊丝应与正式焊缝所使用的焊条或焊丝牌号和质量相同。 进行定位焊时应注意几点：1） 定位焊缝比较短小，并且要求保证焊透，故应选用直径小于4mm的焊条或CO2气保护焊直径小于1.2mm的焊丝。又由于工件温度较低，热量不足而容易产生未焊透，故定位焊缝焊接电流应较焊接正式焊缝时大1015。 2）定位焊缝有未焊透、夹渣、裂纹、气孔等焊接缺陷时，应该铲掉并重新焊接，不允许留在焊缝内。 3）定位焊缝的引弧和熄弧处应圆滑过渡，否则，在焊正式焊缝时在该处易造成未焊透、夹渣等缺陷。4）定位焊缝长度尺寸一般根据板厚选取1520mm，间距为50300mm。板薄取小值，板厚取大值。对于强行装配的结构，因定

39、位焊缝承受较大的外力，应根据具体情况适当加大定位焊缝长度，间距适当缩小。对于装配后需吊运的工件，定位焊缝应保证吊运中零件不分离，因此对起吊中受力部分的定位焊缝，可加大尺寸或数量；或在完成一定的正式焊缝以后吊运，以保证安全。七、装配工艺过程的制定及典型结构件的装配 1装配工艺过程的制定（1）装配工艺过程制定的内容 装配工艺过程制定的内容包括：零件、组件、部件的装配次序；在各装配工艺工序上采用的装配方法；选用何种提高装配质量和生产率的装备、胎卡具和工具。（2）装配工艺方法的选择 零件备料及成形加工的精度对装配质量有着直接的影响，但加工精度越高，其工艺成本就越高。根据不同产品和不同生产类型的条件，常

40、用的装配工艺方法，主要有以下几种： 1）互换法。互换法的实质是用控制零件的加工误差来保证装配精度。这种装配法零件是完全可以互换的，装配过程简单，生产率高，对装配工人的技术水平要求不高，便于组织流水作业，但要求零件的加工精度较高。适用于批量及大量生产。 2）选配法。选配法是在零件加工时为降低成本而放宽零件加工的公差带，故零件精度不是很高。装配时需挑选合适的零件进行装配，以保证规定的装配精度要求。这种方法对零件的加工工艺要求放宽，便于零件加工，但装配时工人要对零件进行挑选，增加了装配工时和难度。 3）修配法。修配法是指零件预留修配余量，在装配过程中修去部分多余的材料，使装配精度满足技术要求。此法零

41、件的制作精度可放得较宽，但增加了手工装配的工作量，而且装配质量取决于工人的技术水平。 在选择装配工艺方法时，应根据生产类型和产品种类等方面来考虑。一般单件、小批量生产或重型焊接结构生产，常以修配法为主，互换件的比例少，工艺灵活性大，工序较为集中，大多使用通用工艺装备；成批生产或一般焊接结构，主要采用互换法，也可灵活采用选配法和修配法，工艺划分应以生产类型为依据，使用通用或专用工艺装备，可组织流水作业生产。 2装配顺序的制定 焊接结构制造时，装配与焊接的关系十分密切。在实际生产中，往往装配与焊接是交替进行的，在制定装配工艺过程中，要全面分析，使所拟定的装配工艺过程对以后各工序都带来有利的影响。在

42、确定部件或结构的装配顺序时，不能单纯孤立地只从装配工艺的角度去考虑，必须与焊接工艺一起全面分析，实际上就是装配焊接顺序的确定。 装配焊接顺序基本上有三种类型：整装整焊、零件部件装配焊接总装配焊接和随装随焊。（1）整装整焊 即将全部零件按图样要求装配起来，然后转入焊接工序，将全部焊缝焊完，此种类型是装配工人与焊接工人各自在自己的工位上完成，可实行流水作业，停工损失很小。装配可采用装配胎具进行，焊接可采用滚轮架、变位机等工艺装备和先进的焊接方法，有利于提高装配焊接质量。这种方法适用于结构简单、零件数量少、大批量生产条件。（2）随装随焊 即先将若干个零件组装起来，随之焊接相应的焊缝，然后再装配若干个

43、零件，再进行焊接，直至全部零件装完并焊完，并成为符合要求的构件。这种方法是装配工人与焊接工人在一个工位上交替作业，影响生产效率，也不利于采用先进的工艺装备和先进的工艺方法。因此，此种方法仅适用于单件小批量产品和复杂结构的生产。（3）零件部件装配焊接总装配焊接 将结构件分解成若干个部件，先由零件装配成部件，然后再由部件装配焊接成结构件，最后再把它们焊成整个产品结构。这种方法适合批量生产，可实行流水作业，几个部件可同步进行，有利于应用各种先进工艺装备、控制焊接变形和采用先进的焊接工艺方法。因此，此类型适用于可分解成若干个部件的复杂结构，如机车车辆底架、船体结构等。 分部件装配焊接法的优越性 ： 分

44、部件装配焊接法能促使生产效率的提高，改善产品质量和工人的劳动条件，同时，对加强生产管理，协调各部件的生产进度，以保证生产的节奏起到很大的促进作用。 1）分部件装配焊接法可以提高装配焊接的质量，并可改善工人的劳动条件。把整体的结构划分成若干部件以后，它们就变得重量较轻、尺寸较小、形状简单，因而便于操作。同时把一些需要全位置操作的工序改变为在便于操作的位置施焊，尽量减少立焊、仰焊、横焊，并且可将角焊缝变为船形位置。 2）分部件装配焊接法容易控制和减少焊接应力及焊接变形。焊接应力和焊接变形与焊缝在结构中所处的位置有着密切的关系。在划分部件时，要充分地考虑到将部件的焊接应力与焊接变形控制到最小。一般都

45、将总装配时的焊接量减少到最小，以减少可能引起的焊接变形。另外，在部件生产时，可以比较容易地采用胎架或其他措施来防止变形，即使已经产生了较大的变形，也比较容易修整和矫正。这对于成批和大量生产的构件，显得更为重要。 3）分部件装配焊接法可以缩短产品的生产周期。生产组织中各部件的生产是平行进行的，避免了工种之间的相互影响和等候。生产周期可缩短1/31/2，对于提高工厂的经济效益是非常有利的。 4）分部件装配焊接法可以提高生产面积的利用率，减少和简化总装时所用的胎位数。 5）在成批和大量生产时可广泛采用专用的胎架，分部件以后可以大大地简化胎架的复杂程度，并且使胎架的成本降低。另外，工人有专门的分工，熟

46、练程度可提高。 部件划分 ： 部件的合理划分是发挥上述优越性的关键，划分部件装配焊接时应从以下几方面来考虑： 1）尽可能使各部件本身是一个完整的构件，便于各部件间最后的总装。另外，各部件间的结合处应尽量避开结构上应力最大的地方，从而保证不因划分工艺部件而损害结构的强度。 2）能最大限度地发挥部件生产的优点，使装配工作和焊接工作方便，同时在工艺上易于达到技术条件的要求，如焊接变形的控制，防止因结构刚性过大而引起裂纹的产生等。 3）划分部件时，还应考虑现场生产能力和条件对部件在重量上、体积上的限制。如在建造船体时，分段划分必须考虑到起重设备的能力和车间装配焊接场地的大小。对焊后要进行热处理的大部件

47、，要考虑到退火炉的容积大小等问题。 4）在大量生产的情况下，考虑生产均衡性的要求。 另外确定装配焊接顺序时还必须考虑： 1）有利于施焊和质量检查，使所有焊缝能方便焊接和检验。 2）有利于控制焊接应力与变形，对焊后热处理是否方便。 3）有利于生产组织与管理，能提高生产率。4）避免强力装配。3典型结构件的装配焊接结构装配方法的选择应根据产品的结构特点和生产类型进行。同类的焊接结构可以采用不同的装配方法，即使是同一个焊接结构也可以按装配的前后顺序采用几种装配方法。 （1）钢板的拼接 钢板拼接是最基本的部件装配，多数的钢板结构或钢板混合结构都要先进行这道工序。钢板拼接分为厚板拼接和薄板拼接。在钢板拼接

48、时，焊缝应错开，防止十字交叉焊缝，焊缝与焊缝之间最小距离应大于3倍板厚，而且大于100mm，容器结构焊缝之间通常错开500mm以上。 钢板拼接时应注意以下几点：1）按要求留出装配间隙和保证接口处平齐。 2）厚板对接定位焊，可以按间距250300mm用3050mm长的定位焊缝焊固。如果局部应力较大，可根据实际情况适当缩短定位焊缝的距离。 3）厚度大于34mm的碳素结构钢和大于或等于30mm 的低合金结构钢板拼接时，为防止低温时焊缝产生裂纹，当环境温度较低时，可先在焊缝坡口两侧各80100mm范围内进行预热，其预热温度及层间温度应控制在100150之间。 4）对于3mm以下的薄钢板，焊缝长度在2m

49、以上时，焊后容易产生波浪变形。拼板时可以把薄钢板四周用短焊缝固定在平台上，然后在接缝两侧压上重物，接缝定位焊缝长为8mm，间距为40mm，采用分段退焊法，焊后用手锤或铆钉枪轻打焊缝，消除应力后钢板即可平直。 图5-24所示为厚板拼接的一般方法。先按拼接位置将各板排列在平台上，然后将各板靠紧，或按要求留出一定的间隙。如板缝高低不平，可用压马调平，然后定位焊固定。若板缝对接采用埋弧焊，应根据焊接规程的要求，开或不开坡口。如不开坡口，应须先在定位焊处铲出沟槽，使定位焊缝的余高与未定位焊的接缝基本相平，不影响埋弧焊的质量。对于采用埋弧焊的对接缝，则在电磁平台焊剂垫上进行更好。图5-24 厚板拼接 （2

50、）T形梁的装配型 T形梁是由翼板和腹板组合而成的焊接结构，根据生产类型不同，可采用下列两种装配方法：1）划线定位装配法。在小批量或单件生产时采用，先将腹板和翼板矫直、矫平，然后在翼板上划出腹板的位置线，并打上样冲眼。将腹板按位置线立在翼板上，并用90o角尺校对两板的相对垂直度，然后进行定位焊。定位焊后再经检验校正，才能焊接。2）胎夹具装配法。成批量装配T形梁时，采用图5-25所示的简单胎夹具。装配时，不用划线，将腹板立在翼板上，端面对齐，以压紧螺栓的支座为定位元件来确定腹板在翼板上的位置，并由水平压紧螺栓和垂直压紧螺栓分别从两个方向将腹板与翼板夹紧，然后在接缝处定位焊。图5-25 T形梁的胎具

51、装配 （3）箱形梁的装配 箱形梁一般由翼板、腹板和筋板组合焊接而成。根据生产类型不同，可采用下列装配方法：1）划线装配法。图5-26a所示为箱形梁，装配前，先把翼板、腹板分别矫直、矫平，板料长度不够时应先进行拼接。装配时将翼板放在平台上，划出腹板和肋板的位置线，并打上样冲眼。各肋板按位置垂直装配于翼板上，用90o角尺检验垂直度后定位焊，同时在肋板上部焊上临时支撑角钢、固定肋板之间的距离，如图5-26b虚线所示。再装配两腹板，使它紧贴肋板立于翼板上，并与翼板保持垂直，用90o角尺校正后施定位焊固定。装配完两腹板后，由焊工按一定的焊接顺序先进行箱形梁内部焊缝的焊接，并经焊后矫正，内部涂上防锈漆后再

52、装配上盖板，即完成了整个箱形梁的装配工作。图5-26 箱形梁的装配1、4-翼板 2-腹板 3-肋板 2）胎夹具装配。批量生产箱形梁时，也可以利用装配胎夹具进行装配，以提高装配质量和装配效率。 （4）圆筒节对接装配 圆筒节对接装配的要点，在于保证对接环缝和两节圆筒的同轴度误差符合技术要求。为使两节圆筒易于获得同轴度和便于装配中翻转，装配前两圆筒节应分别进行矫正，使其圆度符合技术要求。对于大直径薄壁圆筒体的装配，为防止筒体椭圆变形可以在筒体内使用径向推撑器撑圆，如图5-27所示。图5-27 用径向推撑器装配筒体 筒体装配可分卧装和立装两类：1）筒体的卧装。筒体卧装主要用于直径较小长度较长的筒体装配

53、，装配时需要借助于装配胎架，图5-28a、b所示为筒体在滚轮架和辊筒架上装配。筒体直径很小时，也可以在槽钢或型钢架上进行，如图5-28c所示。对接装配时，将两圆筒置于胎架上靠紧或按要求留出间隙，然后采用本章所述的测量圆筒同轴度的方法，校正两节圆筒的同轴度，校正合格后施行定位焊。图5-28 筒体卧装示意图 2）筒体的立装。为防止筒体因自重而产生椭圆变形，直径较大和长度较短的筒节拼装多数采用立装，即竖装。从而可以克服由于自重而引起的变形。 立装时可采用图5-29所示的方法：先将一节圆筒放在平台（或水平基础）上，并找好水平，在靠近上口处焊上若干个螺旋压马。然后将另一节圆筒吊上，用螺旋压马和焊在两节圆

54、筒上的若干个螺旋拉紧器拉紧进行初步定位。然后检验两节圆筒的同轴度并校正，检查环缝接口情况，并对其调正合格后进行定位焊。图5-29 圆筒体立装对接 油罐等大型圆筒容器装配，因直径较大，不能卧装，可采用立装倒装法。倒装方法是首先把罐顶与第一节筒体进行装配，并全部焊完。然后，用起重机械将第一节圆筒体提升一定高度。接着把第二节圆筒体平移到第一节圆筒体下面，再用前面所述的立装方法，把第一节筒体缓缓地落在第二节筒体上面，接口处用若干螺旋压马进行定位，并用若干螺旋拉紧器拉紧，调整筒体同轴度和接口情况，合格后定位焊，最后将该节全部焊缝焊完。再用起重机械将第二节筒体提升一定高度，用同样的方法装配第三节筒体，以此

55、类推，直到装完最后一节筒体，最后一节筒体尚须与罐底板连接并焊成一起。倒装法的筒体环缝焊接位置始终在最底一节筒体上，比正装法省去搭脚手架的麻烦；同时，筒体的提升也是从最底下一节挂钩起吊，又可省去使用高大的起重设备，所以是比较常用的装配方案。第二节 焊接结构的焊接工艺 焊接是将已装配好的结构，用规定的焊接方法、焊接参数进行焊接加工，使各零、部件连接成一个牢固整体的工艺过程。制订合理的焊接工艺对保证产品质量，提高生产率，减轻劳动强度，降低生产成本非常重要。一、焊接工艺制订的内容和原则 1制订焊接工艺的原则1）能获得满意的焊接接头，保证焊缝的外形尺寸和内部质量都能达到技术条件的要求。2）焊接应力与变形

56、应尽可能小，焊接后构件的变形量应在技术条件许可的范围内。3）焊缝可达到性好，有良好的施焊位置，翻转次数少。4）当钢材淬硬倾向大时，应考虑采用预热、后热，防止焊接缺陷产生等。5）有利于实现机械化、自动化生产，有利于采用先进的焊接工艺方法。 制订的工艺方案应便于采用各种机械的、气动的或液压的工艺装备，如装配胎夹具、翻转机、变位机、辊轮支座等；如进行大批量生产可以采用机械手或机器人来进行装配焊接；应尽量采用能保证结构设计要求和提高焊缝质量，提高劳动生产率，改善劳动条件的先进焊接方法。 6）有利于提高劳动生产率和降低成本。尽量使用高效率、低能耗的焊接方法。 2焊接工艺制订的内容1）根据产品中各接头焊缝

57、的特点，合理的选择焊接方法及相应的焊接设备与焊接材料。2） 合理的选择焊接工艺参数，如焊条电弧焊时的焊条直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、施焊顺序和方向、焊接层数等。3） 合理的选择焊接材料中焊丝及焊剂牌号、气体保护焊时的气体种类、气体流量、焊丝伸出长度等。4）合理的选择焊接热参数，如预热、中间加热、后热及焊后热处理的工艺参数（如加热温度、加热部位和范围、保温时间及冷却速度的要求等）。5）选择或设计合理的焊接工艺装备。如焊接胎具、焊接变位机、自动焊机的引导移动装置等。二、焊接方法、焊接材料及焊接设备的选择在制订焊接工艺方案时，应根据产品的结构尺寸、形状、材料、接头形式及对焊接接头的质量要求，

58、结合现场的生产条件、技术水平等，选择最经济、最方便、最先进、高效率并能保证焊接质量的焊接方法。1选择焊接方法为了正确地选择焊接方法，必须了解各种焊接方法的生产特点及适用范围（如焊件厚度、焊缝空间位置、焊缝长度和形状等）。同时，考虑各种焊接方法对装配工作的要求（工件坡口要求、所需工艺装备等）、焊接质量及其稳定程度、经济性（劳动生产率、焊接成本、设备复杂程度等）以及工人劳动条件等。在成批或大量生产时，为降低生产成本，提高产品质量及经济效益，对于能够用多种焊接方法来生产的产品，应进行试验和经济比较，如材料、动力和工时消耗等，最后核算成本，选择最佳的焊接方法。 2选择焊接材料选择了最佳焊接方法后，就可

59、根据所选焊接方法的工艺特点来确定焊接材料。确定焊接材料时，还必须考虑到焊缝的力学性能、化学成分以及在高温、低温或腐蚀介质工作条件下的性能要求等。总之，必须做到综合考虑才能合理选用。3选择焊接设备焊接设备的选择应根据已选定的焊接方法和焊接材料，同时还要考虑焊接电流的种类、焊接设备的功率、工作条件等方面，使选用的设备能满足焊接工艺的要求。 三、焊接参数的选定正确合理的焊接参数应有利于保证产品质量，提高生产率。焊接参数的选定主要考虑以下几方面： 1）深入地分析产品的材料及其结构形式，着重分析材料的化学成分和结构因素共同作用下的焊接性。2）考虑焊接热循环对母材和焊缝的热作用，这是获得合格产品及焊接接头

60、焊接应力和变形最小的保证。3）根据产品的材料、焊件厚度、焊接接头形式、焊缝的空间位置、接缝装配间隙等，查找各种焊接方法有关标准、资料。4） 通过试验确定焊缝的焊接顺序、焊接方向以及多层焊的熔敷顺序等。5） 参考现成的技术资料和成熟的焊接工艺。6） 确定焊接参数不应忽视焊接操作者的实践经验。 四、确定合理的焊接热参数 为保证焊接结构的性能与质量，防止裂纹产生，改善焊接接头的韧性，消除焊接应力，有些结构需进行加热处理。加热处理工艺可处于焊接工序之前或之后，主要包括预热、后热及焊后热处理。 1预热 预热是焊前对焊件进行全部或局部加热，目的是减缓焊接接头加热时温度梯度及冷却速度，适当延长在800500

61、区的冷却时间，从而减少或避免产生淬硬组织，有利于氢的逸出，可防止冷裂纹的产生。预热温度的高低，应根据钢材淬硬倾向的大小、冷却条件和结构刚性等因素通过焊接性试验而定。钢材的淬硬倾向大、冷却速度快、结构刚性大，其预热温度要相应提高。 常用的一些确定预热温度的计算公式，都是根据不产生裂纹的最低预热温度而建立的，而且都是在一定的试验条件下得到的。因此选用公式时要特别注意其应用范围，否则会导致错误的结果。根据构件整体预热方式提出的计算公式如表5-1。表5-1 由PW确定的预热温度计算公式及应用条件防止裂纹所需预热温度（）裂纹敏感指数（）公式的应用条件局部缝隙斜Y型坡口试件PW的成分范围见注局部缝隙K型坡口试件PW的成分范围见注连通的斜Y型坡口试件PW的成分范围见注连通