桥壳毕业设计31

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1、毕业设计论文设计（论文）题目：汽车后桥壳的焊接工艺下 达 日 期： 2011 年 11 月 30 日开 始 日 期： 2011年 12 月 5 日完 成 日 期： 2012 年 1 月 6 日指 导 教 师： 陈淑惠 宋丽平 学 生 专 业： 焊接技术及自动化 班 级： 焊接0903 学 生 姓 名： 杨亮亮 教 研室主任： 杨新华 材料工程 学院附件二：陕西工业职业技术学院毕业设计（论文）任务书 一、 设计（论文）内容及要求：（一）设计（论文）内容1进行焊接结构生产工艺分析2划分零部件，并画出部件图3制作装-焊工艺卡4编制设计说明书5撰写答辩提纲（二）要求1所有图纸要求先手工绘制草图，检查无

2、误后再用计算机绘出并打印。2图纸幅面自定，以表达清楚为原则。3说明书要求用电子文稿并打印，格式参见学院毕业论文的统一要求。二、 技术指标：生产纲领：成批生产三、 主要参考资料：熔焊原理及金属材料焊接性 英若采 机械工业出版社，2004焊接方法与设备 陈淑惠 高等教育出版社，2009焊接结构生产 邓洪军 机械工业出版社，2004机械设计手册 夹具设计手册 陕西工业职业技术学院毕业设计（论文）任务书 进 程 计 划 表序号起止日期计划完成内容实际完成情况检查签名11.12.5-11.12.711.12.8-11.12.1111.12.12-11.12.2011.12.21-11.12.2711.1

3、2.28-11.12.3112.1.1-12.1.212.1.3-12.1.5熟悉设计要求，借资料并查阅相关要求研究设计方案，初定工艺过程完善工艺方案，绘制工艺过程说明图填写工艺卡（先绘草图及工艺卡初稿，检查无误后再作电子文档）编写设计说明书（电子稿并打印）完善资料，撰写答辩提纲 汽车后桥壳的焊接工艺摘 要汽车后桥壳是汽车底盘上的关键零件。其内部安装有主轴减速器、半轴等零件，它承受汽车的重力并将车轮上的各种作用力通过悬架系统传给车架或车身。焊接是汽车车桥制造的主要工艺手段。本文以汽车后桥壳焊接为研究对象，在介绍了其焊接技术概况、新技术及发展趋势的基础上，完成了汽车后桥壳优质低碳化结构钢16Mn

4、材料的焊接性分析、焊接结构分析、焊接方法的选择及焊接材料的选用，设计出了合理的汽车后桥壳焊接工艺，并设计了自动焊方案。通过分析选用了焊后焊缝综合力学性能更好、焊接成本更低的MAG焊工艺作为汽车后桥壳与半轴套管环缝的焊接方法，并采用埋弧自动焊作为桥壳纵缝的焊接方法。通过对优质低碳化结构钢16Mn的焊接性、产品结构特点及使用要求，分别确定了MAG焊及埋弧自动焊的焊接接头的形式、坡口角度以及焊接电流、焊接电压、焊接速度等焊接工艺参数。汉德公司引进的德国STR系列及MAN系列桥壳的生产技术，使得中国的车桥生产质量及功能有了巨大的变化，刷新了中国车桥生产的里程碑为我国的汽车行业发展做出了具大贡献。通过新

5、技术的引进使得中国的车桥生产在国际上有一定的影响力，值得我们作为汉德人感到骄傲关键词：汽车后桥壳，焊接，埋弧自动焊，MAG焊ABSTRACTThe real axle shield is a key part of chassis in automobile, inside which installs the spindle reducer, semiaxis and other parts. The shield can bear the gravity of automobile and transmit various forces from wheels to the auto fr

6、ame or body via the suspension system. Welding is the main process means for manufacturing the vehicle axles. Based on the research for welding vehicle axle shield, after having been introduced the profile of welding, new technology as well as the tendency of its development, this paper is focused o

7、n the analysis of high-quality low-carbon steel 16 Mn, the structure of welding, selection for welding methods as well as materials. the proper welding processing of axle shield and the auto-wielding schemes have been designed.After thorough analysis, the MAG welding processing which can be obtained

8、 better comprehensive mechanical properties and lower costs for girth wielding has been selected for jointing the axle shield and the semiaxis sleeve girth. The unionmelt welding is also adopted as a processing for jointing the shield. Under the acquaintance of the high-quality low-carbon steel 16 M

9、n and its requirement for welding characteristics, series of parameters for MAG and unionmelt welding have been confirmed, such as the format of welding splice, veeangle, current, voltage and the speed of welding. Types of potential defects and their causes have also been studied. Thus measures for

10、better welding processing to secure high qualities have been put forward.Key words：The real axle shield, welding, unionmelt welding, MAG welding目 录中文摘要 ABSTRACT 1绪论 11.1 引言1.2早期的驱动桥壳结构 1.3焊接方案及工艺特点1.4驱动桥受力状况与应力分布2 汽车后桥壳产品焊接结构 62.1后桥的结构特点 62.2后桥的焊接结构 82.3后桥焊接残余应力的影响和消除 82.3.1焊接残余应力的形成 82.3.2焊接残余应力的影响

11、 82.3.3焊接残余应力的消除 83汽车后桥壳材料的焊接性 93.1焊接裂纹的敏感性 93.1.1 16Mn冷裂纹 93.1.2热影响区脆化 103.2 16Mn焊接性的改进 114焊接方法和焊接材料的选用 124.1常用的焊接方法介绍 124.1.1手工电弧焊 124.1.2钨极氩弧焊（TIG焊） 134.1.3二氧化碳气体保护焊 144.1.4 MAG焊 154.1.5摩擦焊 164.1.6埋弧自动焊 174.2焊接方法的选择 174.3焊接设备的选择 194.3.1上下桥壳连接的焊接设备 194.3.2轴套管和桥壳的焊接设备 204.4焊接材料的选择 205焊接工艺设计 215.1焊接

12、接头及坡口的设计 215.2埋弧自动焊焊接规范参数设计 225.3 MAG焊的焊接参数设计 236自动焊方案设计 256.1工艺流程 256.2设计思想 256.3主要装备组成 256.4控制系统 267结论 28参考文献 291.绪论1.1引言 汽车车桥是汽车的重要组成部分，随着汽车行业的发展，车桥作为商品在世界各处有广泛的市场，又因其生产批量大而给企业带来丰富的利润。现在不仅在生产生活中，在日常生活中人们也离不开汽车。以汽车为纽带联系多学科的讨论与融会在21世纪最初10年方兴未艾，一个围绕持续发展汽车的大工程联盟呼之欲出。随着中国加入WTO和中国运输结构变化、消费水平的提高，国内市场对中重

13、型车产品需求向多层次、多品种方向发展，市场需求预测见图1。未来市场对中重型载货车的需求稳步上升，2005年达到31万辆，2010年预计达到40万辆。在总量需求中，重型车的需求增量较大，2005年占总需求的60%，2010年将占总需求的70%。中型车需求量逐年递减且需求趋于稳定，需求量将长时间维持在总量的30%左右。未来510年，中型车比重大幅度下降，年内有较大幅度的增长。因此，汽车驱动桥桥壳，作为汽车上的关键部件，既是承载件又是传力件，同时它又是主减速器，差速器及驱动车轮传动装置的外壳，设计时必须考虑在动载荷下桥壳有足够的强度和刚度。目前，国内外的桥壳制造分为铸造桥壳、冲焊桥壳、机械扩胀式桥壳

14、和内高压成型桥壳几种类型。其中，铸造桥壳是历史最为悠久的桥壳，早起的卡车后桥桥壳多为铸造而成，后来为了提高桥壳的强度开发了铸钢桥壳。冲压焊接桥壳和内高压成型桥壳是近年来发展起来的新型桥壳，重量相对于铸造桥壳要低，生产效率高。随着汽车工业的进步和人们生活水平的提高，卡车在保证可靠性的同时向两个方向发展：一方面卡车驾驶乘用车化，另一个方向是超级重型化。前者主要考虑长、短途运输，行驶路面相对比较好，后者则主要用于矿山、水库工地等条件恶劣的环境。因此桥壳的发展是管坯成形的桥壳在大吨位桥上将逐渐取代冲焊桥壳，对于超级重型车而言，铸钢桥壳在一定时期内仍将占据主要市场。通过大学三年对基本学科的学习和知识的积

15、累，我对于汽车零件的制造工艺有了更深一步的了解。与国外相比，我国汽车零部件技术，尤其是关键零部件技术总体上还比较落后。汽车关键零部件技术自主创新要发挥企业的主体地位的作用，积极寻求国内外企业之间或企业与国内外高校和科研单位的合作研究，为研究领域注入新的血液。改变这一现状的惟一出路便是我国汽车零部件行业要走自主创新之路。只有拥有了自主知识产权，我国的汽车行业才算是真正的取得了发展和进步，也才能在当今国际竞争的大潮之下占得属于自己的先机和地位。1.2 早期的驱动桥壳结构 早期的装载机驱运输动桥结构如图1所示。桥壳5和支承轴2通过螺栓连接，同时桥壳法兰还为连接板，安装行车制动器。桥壳和支承轴因较大的

16、法兰盘而使其重 量大、加工量大、因而加工成本高。桥壳铸件在法兰与圆截面的交接处，因为壁厚不均匀，使得金属液冷却固化速度不一致，两端大法尘阻碍壳体的自由收缩，帮在 圆角过度处易形成铸造缺陷，从而极大地影响桥壳的强度。使用过程中，有从该处断裂的实例。受结构及使用限制，铸造缺陷无法从根本上解决，造成质量不稳定。 因此，根据零件的合理设计原则，对具有横截面尺寸突变或形状复杂的构件，应设法改用简单的组合或焊接。 1.轮边减不速器2.支承轴3.制动器4.制动器连板5.桥壳6.主传动总成1.3焊接方案及工艺特点用焊接的方式把桥壳，支承轴，制动器连接板2a、b同一类第一、第二方案；图2c为第二类，以制动器连接

17、板为孔，桥壳、支承轴为轴的焊接形式；图2d为第三类，以桥壳为轴，支承轴为孔的焊接形式。1.桥壳2.支承轴3.制动器连接板(a)第一方案(b)第二方案(c)第三方案(d)第四方案第一方案、第二方案均以桥壳为孔，支承轴为轴，配合定位后用角焊缝或U形焊缝焊接，制动器连接板以角焊缝焊于桥壳上。该方案简化了我厂早期驱动桥壳复杂 笨重的结构，使铸锻件结构简单，易浇铸，易加工，成本低。轴、孔之间用紧配合定位，改善了单纯由焊缝承受力矩的受力状况。这两种方案的区别在于轴，孔之间 焊缝的焊接形成。前者为角焊缝焊接形式，加工工艺简单；后者为U形坡口焊缝形式，其坡口焊接有足够的叠合面，焊接牢固，且熔深大，熔敷效率高。

18、焊接处面积 较小，可避免热量过多流失，保证焊接质量。其焊缝的承载能力较角焊缝增大冼多。从焊接工艺分析，第一方案较第二方案更合理。故其余方案中轴、孔之间焊接均 采用U形坡口。第三方案（图2c）是桥壳、支承轴均为轴，分别与制动器连接板用U形坡口。轴、 孔之间用紧配合。该方案轴、孔之间紧配合。用热装配的方法装配时，制动器连接板的体积小，易加热，便于装配。但与此同时驱动桥桥壳的精度取决于三个零件， 必然使累积误差增大。要获得同样的精度，势必要提高零件的加工精度。承载焊缝两条，连接三个零件，加工复杂，成本高，受力状况不好，承载能力减弱。对制动 器连接板与桥之间的焊缝不利。第四方案（图2d）以支承轴为孔，

19、桥壳为轴，U形焊缝连接，制动盘以角焊缝焊于支承轴上。该方案具有第一方案的优点，又无第三方案结构和工艺上的弊病，是一咱较为理想的方案。由此可见，第一、第四种为优选方案。 1.4驱动桥受力状况与应力分布驱动桥受力状况简图及弯矩图见图3。由受力简图呆以看出，从轮胎中心到安装座与车架连接处，其合成应力是逐步增大的。 所以，根据其受力特点，也要求桥壳截面的模数随之增大。第一方案（图2a）中，焊缝左右侧均为圆环截面，设左侧为AA截面，右侧面为BB截面。截面模数W=(D4-d4)/32D,因直径D1=D2，d1WB，合成应力=M/W，焊缝左右侧WAWB，故AB。从图3弯矩图也可以扑看出其合成应力AB。 由此

20、可看出，截面模数随着合成应力的逐步增大而变小，其截面面积的变化与桥壳受力变化及合成应力并不相符。强度负荷的薄弱环节之一，即危险截面是桥壳B截 面。根据ZL50C装载机具体数据，按装载机以最大水增力铲掘，翻斗受阻后，后轮离开地面工况较恶劣，经计算驱动桥桥壳危险截面B截面的合成应力 为：A=182N/mm2。第四方案（图2d）中，焊缝左侧为圆环截面，设左侧面为AA截面，直径D1，d1，截面模数W=(D4-d4)/32D。 焊缝右侧为圆环截面逐步过渡成椭圆形截面，椭圆形环截面呈放射形逐步增大，设右侧面为BB截面，以圆环截央与左侧比较，因直径D1=D2，d1WB，合成应力=M/W，焊缝左右侧WAWB，

21、故AB。从图3弯矩图也可以看出其合成应力AB。 由此可以看出，其截面积的变化与桥壳受力变化及合成应力的逐步增大，其截面积的变化与桥壳受力变化及合成应力特点相符。强度负荷的薄弱环节为，由桥壳受力 变化及合成应力特点相符。强度负荷的薄弱环节为，由桥壳移到锻件支承轴截面AA上，用上面同样工况和同样数据计算得支承AA截面有合成应力为 A=169.62N/mm2。 与第一方案比较，同样是危险截面而其合成应力却较小，故安全系数大。综上所述，两种方案比较，第四种方案的结构设计符合桥轴的受力特点，其截面面积随着合成应力的逐步提高而加大，且焊缝左右侧直径较第一方案的直径要大，强度会相应介高，安全系数较高，故第四方案为优选方案。 附件三： 指导教师评语： 指导教师签名： 毕业设计（论文）成绩： 毕业设计（论文）表现成绩： 毕业设计（论文）答辩：1. 答辩组成员签名： 2. 答 辩 日 期： 年 月 日3答 辩 评 语：4 答 辩 成 绩： 毕业设计（论文）总成绩：