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長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）
題目名稱: 臥式儲(chǔ)罐下料制造工藝及夾具設(shè)計(jì)
題目類型: 畢業(yè)設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名： 陳 玉 琳
院（系）： 機(jī)械工程學(xué)院
專業(yè)班級(jí)： 裝 備 10901 班
指導(dǎo)教師： 眭 滿 倉(cāng)
輔導(dǎo)教師：
時(shí) 間： 2013年3月5日～2013年6月12日
第 41頁（共 67頁）
目錄
長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))任務(wù)書 III
開題報(bào)告 V
長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))指導(dǎo)教師評(píng)審意見 XV
長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))評(píng)閱教師評(píng)語 XVI
長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))答辯記錄及成績(jī)?cè)u(píng)定 XVII
中文摘要 XVIII
外文摘要 XIX
正文 1
1 前言 1
2 選題背景 2
3 臥式儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)分析及相關(guān)參數(shù) 5
4 臥式儲(chǔ)罐下料制造工藝 6
4.1 材料的進(jìn)廠入庫(kù)檢測(cè) 6
4.2 鋼材的預(yù)處理 6
4.3 筒節(jié)的下料 6
4.4 筒體的卷制成形 9
4.5 封頭的下料 9
4.6 封頭的沖壓成形 10
5 筒體的焊接工藝設(shè)計(jì) 11
5.1 焊前準(zhǔn)備 11
5.2 筒節(jié)坡口加工與焊接 11
5.3 焊后熱處理 17
5.4 檢測(cè) 17
6 焊接夾具設(shè)計(jì) 19
6.1 方案的選擇和確定 19
6.2 焊接滾輪架滾輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 22
6.3 焊接滾輪架的計(jì)算與校核 26
6.4 焊接滾輪架的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)功率的確定及型號(hào)選擇 33
6.5 減速器傳動(dòng)比的確定 34
6.6 機(jī)架的設(shè)計(jì) 35
6.7 表面粗糙度 35
7 總結(jié) 37
參考文獻(xiàn) 38
致 謝 40
附錄 41
長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))任務(wù)書
院系 機(jī)械 專業(yè) 過程裝備與控制工程 班級(jí) 裝備10901
學(xué)生姓名 陳玉琳 指導(dǎo)教師/職稱 眭滿倉(cāng)副教授
1. 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：
臥式儲(chǔ)罐下料制造工藝及夾具設(shè)計(jì)
2. 畢業(yè)設(shè)計(jì)起止時(shí)間：2013年3月5日～2013年6月12日
3．畢業(yè)設(shè)計(jì)所需資料及原始數(shù)據(jù)
加工對(duì)象：臥式儲(chǔ)罐筒體和封頭下料計(jì)算，筒體成型工藝設(shè)計(jì)，相關(guān)要求見圖樣。
加工能力：100件/年
工裝要求：筒體焊接夾具設(shè)計(jì)
[1]《機(jī)械制造工藝學(xué)》 王先逵 主編（機(jī)械工業(yè)出版社）
[2]《機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具》 劉守勇 主編（機(jī)械工業(yè)出版社）
[3]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》 王秀倫、邊文義、張運(yùn)祥 編著（中國(guó)鐵道出版社）
[4]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》 王啟平 著（ 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社）
[5]《金屬機(jī)械加工工業(yè)人員手冊(cè)》 《金屬機(jī)械加工工業(yè)人員手冊(cè)》修訂組（上?？茖W(xué)技術(shù)出版社）
[6]《機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 》盧耀祖、鄭惠強(qiáng) 著（同濟(jì)大學(xué)出版社）
[7]專用夾具的設(shè)計(jì)方法（上）林曉磊、宋若峰 山東機(jī)械 2004年第03期
[8]專用夾具的設(shè)計(jì)方法（下）林曉磊、宋若峰 山東機(jī)械 2004年第03期
[9]機(jī)床夾具的設(shè)計(jì) 李青 機(jī)械工程與自動(dòng)化 2004年第06期
[10]專用加工設(shè)備夾具的設(shè)計(jì)與應(yīng)用 李衛(wèi)民 大眾科技 2005年第11期
[11]過程裝備制造工藝及檢測(cè) 鄒光華 化學(xué)工業(yè)出版 2010
4．畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)完成的主要內(nèi)容
1.英語翻譯一份；
2..開題報(bào)告一份；
3.設(shè)計(jì)說明書一份，包括工藝設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)分析與計(jì)算；
4.設(shè)計(jì)圖樣一份，包括裝配圖和主要零件圖。
5．畢業(yè)設(shè)計(jì)的目標(biāo)及具體要求（對(duì)外文翻譯提出具體要求）
英語翻譯必須是國(guó)外作者，包括國(guó)內(nèi)學(xué)者在國(guó)外工作的，不能翻譯國(guó)內(nèi)作者的文獻(xiàn)，翻譯量符合畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)要求。
6、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)所需的條件及上機(jī)時(shí)數(shù)要求
必要的設(shè)計(jì)手冊(cè)和工具書，上機(jī)時(shí)數(shù)200機(jī)時(shí)
任務(wù)書批準(zhǔn)日期 2013年 3月 12日 教研室（系）主任(簽字)
任務(wù)書下達(dá)日期 2013年3月 13日 指導(dǎo)教師(簽字)
完成任務(wù)日期 年 月 日 學(xué)生（簽名）
長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)論文開題報(bào)告
開題報(bào)告
長(zhǎng)江大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告
題 目 名 稱 臥式儲(chǔ)罐下料制造工藝及夾具設(shè)計(jì)
院 （系） 機(jī)械工程學(xué)院
專 業(yè) 班 級(jí) 裝 備 10901 班
學(xué) 生 姓 名 陳 玉 琳
指 導(dǎo) 教 師 眭 滿 倉(cāng)
輔 導(dǎo) 教 師
開題報(bào)告日期 2013年4月19日
臥式儲(chǔ)罐下料制造工藝及夾具設(shè)計(jì)
學(xué)生：陳玉琳，機(jī)械工程學(xué)院（過程裝備與控制工程）
指導(dǎo)教師：眭滿倉(cāng)，機(jī)械工程學(xué)院
1 題目來源
儲(chǔ)罐下料制造工藝及其夾具在實(shí)際的應(yīng)用中非常廣泛，同時(shí)也是工程設(shè)計(jì)的主要對(duì)象之一，因此，本設(shè)計(jì)題目即來自生產(chǎn)實(shí)際，又來源于科研項(xiàng)目。
2 研究目的和意義
工業(yè)生產(chǎn)中具有特定的工藝功能并承受一定壓力的設(shè)備，稱壓力容器。壓力容器的用途十分廣泛。它是在石油化學(xué)工業(yè)、能源工業(yè)、科研和軍工等國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門都起著重要作用的設(shè)備。臥式儲(chǔ)罐屬于比較典型的臥式壓力容器，主要由筒體、封頭、支座、接管、安全附件等組成，其支座通常采用鞍式支座。在大氣環(huán)境溫度下，壓力儲(chǔ)存的液化氣體（如液化石油氣體）容不大于100m3時(shí)，常用臥式儲(chǔ)罐。儲(chǔ)罐由于密封、承壓及介質(zhì)等原因，容易發(fā)生爆炸、燃燒起火而危及人員、設(shè)備和財(cái)產(chǎn)的安全及污染環(huán)境的事故。目前，世界各國(guó)均將其列為重要的監(jiān)檢產(chǎn)品，由國(guó)家指定的專門機(jī)構(gòu)，按照國(guó)家規(guī)定的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施監(jiān)督檢查和技術(shù)檢驗(yàn)。
臥式儲(chǔ)罐的容積一般都小于100m3，通常用于生產(chǎn)環(huán)節(jié)或加油站。年來隨著制造工藝的提高其容積有逐漸增大的趨勢(shì)。隨著容積的增大，儲(chǔ)罐在設(shè)計(jì)和使用中的安全可靠性就變得極為重要。然而我國(guó)臥式儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)制造技術(shù)的還遠(yuǎn)落后于世界先進(jìn)水平，制造較困難，加工費(fèi)用高，且焊接、檢驗(yàn)技術(shù)要求高。所以研究臥式儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)及其焊接工藝對(duì)我國(guó)石油化工等行業(yè)有著極其重要的意義。而臥式儲(chǔ)罐下料制造工藝作為焊接構(gòu)件的前道工藝其相關(guān)制造工藝也有著嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)其進(jìn)行研究也顯得十分必要。
另一方面，夾具是在機(jī)械制造過程中，用來固定加工對(duì)象，使之占有正確的位置，以接受加工或檢測(cè)并保證加工要求的機(jī)床附加裝置。在我們實(shí)際生產(chǎn)中夾具的作用是將工件定位，以使加工工件獲得相對(duì)于機(jī)床和刀具的正確位置，并把工件可靠地夾緊。臥式儲(chǔ)罐加工制造的整個(gè)工藝過程中，焊接工裝夾具起著至關(guān)重要的作用。焊接工裝夾具就是將焊件準(zhǔn)確定位和可靠夾緊，便于焊件進(jìn)行裝配和焊接、保證焊件結(jié)構(gòu)精度方面要求的工藝裝備。在現(xiàn)代焊接生產(chǎn)中積極推廣和使用與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的工裝夾具，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，加速焊接生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化進(jìn)程等方面起著非常重要的作用。
在焊接生產(chǎn)過程中，焊接所需要的工時(shí)較少，而約占全部加工工時(shí)的2/3以上的時(shí)間是用于備料、裝配及其他輔助的工作，極大的影響著焊接的生產(chǎn)速度。為此，必須大力推廣使用機(jī)械化和自動(dòng)化程度較高的裝配焊接工藝裝備。
3 閱讀的主要參考文獻(xiàn)及資料名稱
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4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)與研究的主攻方向
4.1 國(guó)內(nèi)外臥式儲(chǔ)罐研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
20 世紀(jì)60 年代以前，美國(guó)的ASME 規(guī)范主要采用“按規(guī)則設(shè)計(jì)”即以壓力容器主要部位的最大主應(yīng)力不超過彈性范圍內(nèi)設(shè)計(jì)的安全準(zhǔn)則。根據(jù)材料的需用應(yīng)力對(duì)應(yīng)容器的結(jié)構(gòu)與尺寸做出具體的規(guī)定和計(jì)算。英國(guó)、日本等國(guó)家在20 世紀(jì)70 年代以前也都采用常規(guī)設(shè)計(jì)方法。
我國(guó)的壓力容器規(guī)范起步于20 世紀(jì)50 年代，1959 年頒布了《多層高壓容器設(shè)計(jì)與檢驗(yàn)規(guī)程》，1960 年又頒布了適用于中、低壓容器的《石油化工容器零部件標(biāo)準(zhǔn)》，1967年《鋼制石油化工壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)程》試用版開始發(fā)行，這是我國(guó)第一部較完整的設(shè)計(jì)規(guī)范，此后，歷經(jīng)數(shù)次修訂，1988 年國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB150-1989《鋼制壓力容器》和GB151-1989《鋼制管殼式換熱器》完成編制工作，于1989 年發(fā)行使用，這是我國(guó)最早的壓力容器國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
隨著工業(yè)的逐步發(fā)展，壓力容器的設(shè)計(jì)與我國(guó)的具體情況相結(jié)合，我國(guó)首創(chuàng)了各種大型儲(chǔ)罐施工方法，但總的來看，目前我國(guó)的儲(chǔ)罐建設(shè)，不論是儲(chǔ)罐的容積、數(shù)量還是國(guó)產(chǎn)化水平，均起于起步的初級(jí)階段。近年來，臥式儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)與施工都較過去有了更快的發(fā)展。我國(guó)油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的建設(shè)得到了空前的發(fā)展，對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施的安全可靠性提出了越來越高的要求。
國(guó)內(nèi)臥式儲(chǔ)罐本體的發(fā)展方向：1、通用化與標(biāo)準(zhǔn)化。通用化與標(biāo)準(zhǔn)化也就意味著互換性的提高，這不僅有利于壓力容器使用單位日常維護(hù)與后勤保障，而且能夠最大限度地減少設(shè)計(jì)和制造成本。2、特殊化與專業(yè)化。如超高壓容器、高溫壓力容器、耐強(qiáng)腐蝕壓力容器、低溫壓力容器等。
壓力容器是一個(gè)涉及多行業(yè)、多學(xué)科的綜合性產(chǎn)品，其建造技術(shù)涉及到冶金、機(jī)械加工、腐蝕與防腐、無損檢測(cè)、安全防護(hù)等眾多行業(yè)。隨著冶金、機(jī)械加工、焊接和無損檢測(cè)等技術(shù)的不斷進(jìn)步，特別是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為代表的信息技術(shù)的飛速發(fā)展，帶動(dòng)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在世界各國(guó)投入了大量人力物力進(jìn)行深入的研究的基礎(chǔ)上，壓力容器技術(shù)領(lǐng)域也取得了相應(yīng)的進(jìn)展。為了生產(chǎn)和使用更安全、更經(jīng)濟(jì)的壓力容器產(chǎn)品，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、焊接和檢驗(yàn)方法已經(jīng)和正在不同程度地為新技術(shù)、新產(chǎn)品所代替。
4.2 臥式儲(chǔ)罐下料制造工藝研究的主攻方向
根據(jù)臥式儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其下料制造工藝朝著經(jīng)濟(jì)性、安全性、環(huán)保型方向發(fā)展。
4.3 國(guó)內(nèi)外焊接夾具技術(shù)的研究現(xiàn)狀與進(jìn)步
改革開放30多年來，我國(guó)與歐洲、美國(guó)、日本等國(guó)家先進(jìn)制造企業(yè)進(jìn)行了全面的接觸，外資企業(yè)及其產(chǎn)品已廣泛進(jìn)入我國(guó)。從夾具技術(shù)層面看，主要取得如下幾方面的進(jìn)步。傳統(tǒng)毛坯制造工藝正逐步向精密化、成品化方向發(fā)展，新工藝的出現(xiàn)使得傳統(tǒng)的機(jī)械加工零件相對(duì)減少，為了保證產(chǎn)品精度和提高效率也都開始使用夾具。例如，過去20多年來焊接夾具的使用有了大量的增長(zhǎng)，電加工已經(jīng)發(fā)展成為成熟的工藝，廣泛用于模具生產(chǎn)中，坐標(biāo)測(cè)量機(jī)普遍進(jìn)入車間，被檢測(cè)的工件需要相應(yīng)的通用型夾具，裝配夾具在裝配中的應(yīng)用也與日俱增。
從世界范圍看，焊接工藝在制造業(yè)中的應(yīng)用不斷增加。根據(jù)美國(guó)焊接學(xué)會(huì)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化研究院對(duì)部分制造業(yè)大公司調(diào)查的數(shù)據(jù)，本世紀(jì)初焊接對(duì)于美國(guó)經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)不少于78億美元，約占這些公司總支出的7%。通常，在美國(guó)與夾具設(shè)計(jì)、制造和使用相關(guān)的成本約占到制造系統(tǒng)總成本的10% ～ 20%。我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)逐年高速增長(zhǎng)，建設(shè)規(guī)?？涨埃ㄙM(fèi)在焊接工藝裝備上的資金也不容小覷。隨著對(duì)焊接結(jié)構(gòu)精度要求的提高，增加生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本，對(duì)焊接夾具的需求和要求也水漲船高。原先焊接結(jié)構(gòu)都是單件小批生產(chǎn)，因而較早出現(xiàn)的焊接夾具都是焊接工作臺(tái)加上一套通用組合元件和合件，與機(jī)加工用組合夾具完全相似。
焊接機(jī)械裝備就是在焊接生產(chǎn)中與焊接工序相配合，有利于實(shí)現(xiàn)焊接生產(chǎn)機(jī)械化，自動(dòng)化，有利于提高裝配—焊接質(zhì)量，促使焊接生產(chǎn)過程加速進(jìn)行的各種輔助裝置和設(shè)備。這里稱之為輔助裝置和設(shè)備是為了與焊機(jī)相區(qū)別。焊機(jī)是焊接過程中的核心裝備，它包括焊接電源，焊接控制箱，焊接機(jī)頭等，有自己的獨(dú)立系統(tǒng)，不屬于焊接機(jī)械裝備的范疇。而焊接機(jī)械裝備相對(duì)焊機(jī)處于輔助的地位，是配合焊機(jī)進(jìn)行焊接生產(chǎn)的裝置和設(shè)備。它包括的范圍較廣，按用途分，主要有焊接工裝夾具、焊接變位機(jī)械和焊接輸送機(jī)械三個(gè)方面，其次還有導(dǎo)電裝置、焊劑輸送與回收裝置、坡口準(zhǔn)備及焊縫清理精整裝置等。他們又是焊接機(jī)械裝備的從屬裝置[1]
從使用范圍來分，焊接機(jī)械裝備又分為通用和專用兩大類。
通用焊接機(jī)械裝備通用性強(qiáng)、適應(yīng)性廣，整臺(tái)機(jī)械能適應(yīng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化重復(fù)使用。它們可以組合在一起使用，也可以組裝在焊接生產(chǎn)線上，成為焊接生產(chǎn)線的一個(gè)組成部分。由于這種裝備通用性強(qiáng)，所以機(jī)械化、自動(dòng)化水平不是很高，主要滿足多品種、小批量焊接生產(chǎn)的需要。
專用焊接機(jī)械裝備是為了適應(yīng)單品種、大批量焊接生產(chǎn)的需要專門設(shè)計(jì)制造的。這種裝備專業(yè)性強(qiáng)、生產(chǎn)率高、控制系統(tǒng)先進(jìn)，能很好地滿足產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、裝焊工藝、生產(chǎn)批量的要求。例如：專用焊接工裝夾具、專用焊接機(jī)床就屬于這類裝備。
4.4 焊接夾具技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和研究的主攻方向
1. 準(zhǔn)確、可靠的定位和夾緊，可以減輕甚至取消下料和劃線工作。減小制品的尺寸偏差，提高零件的精度和可換性。
2. 有效的防止和減輕焊接變形。
3. 使工件處于最佳的施焊部位，焊縫的成型性良好，工藝缺陷明顯降低，焊接速度得以提高。
4. 以機(jī)械裝置代替了手工裝配零件部位時(shí)的定位、夾緊及工件翻轉(zhuǎn)等繁重的工作，改善工人的勞動(dòng)條件。
5. 擴(kuò)大先進(jìn)的工藝方法的使用范圍，促進(jìn)焊接結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的綜合發(fā)展。
5 主要研究?jī)?nèi)容、需重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題及解決思路
5.1 主要研究?jī)?nèi)容：
1. 臥式儲(chǔ)罐下料制造工藝；
2. 臥式儲(chǔ)罐的成型工藝；
3. 臥式儲(chǔ)罐筒體的焊接工藝；
4. 焊接滾輪架的設(shè)計(jì)原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；
5. 焊接滾輪架的滾輪的設(shè)計(jì)；
6. 焊接速度與滾輪速度、焊接速度的確定以及電動(dòng)機(jī)、減速器傳動(dòng)比的確定；
7. 焊接滾輪架力的校核；
8. 繪制焊接滾輪架整體的裝配圖；
5.2 重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題：
下料前必須熟悉沖剪設(shè)備操作規(guī)程和下料材質(zhì)重量規(guī)格要求，確保下料尺寸重量材質(zhì)要求。
焊接夾具設(shè)計(jì)的基本要求：
1. 焊接工裝夾具應(yīng)動(dòng)作迅速、操作方便，操作位置應(yīng)處在工人容易接近、最宜操作的部位。特別是手動(dòng)夾具，其操作力不能過大，操作頻率不能過高，操作高度應(yīng)設(shè)在工人最易用力的部位，當(dāng)夾縣處于夾緊狀態(tài)時(shí)，應(yīng)能自鎖。
2．焊接工裝夾具應(yīng)有足夠的裝配、焊接空間，不能影響焊接操作和焊工觀察，不妨礙焊件的裝卸。所有的定位元件和夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)與焊道保持適當(dāng)?shù)木嚯x，或者布置在焊件的下方或側(cè)面。夾緊機(jī)構(gòu)的執(zhí)行元件應(yīng)能夠伸縮或轉(zhuǎn)位。
3. 夾緊可靠，剛性適當(dāng)。夾緊時(shí)不破壞焊件的定位位置和幾何形狀，夾緊后既不使焊件松動(dòng)滑移，又不使焊件的拘束度過大而產(chǎn)生較大的應(yīng)力。
4. 為了保證使用安全，應(yīng)設(shè)置必要的安全連鎖保護(hù)裝置。
5. 夾緊時(shí)不應(yīng)損壞焊件的表面質(zhì)量，夾緊薄件和軟質(zhì)材料的焊件時(shí)，應(yīng)限制夾緊力，或者采取壓頭行程限位、加大壓頭接觸面積、加添銅、鋁襯墊等措施。
6. 接近焊接部位的夾具，應(yīng)考慮操作手把的隔熱和防止焊接飛濺物對(duì)夾緊機(jī)構(gòu)和定位器表面的損傷。
7. 夾具的施力點(diǎn)應(yīng)位于焊件的支承處或者布置在靠近支承的地方，要防止支承反力與夾緊力、支承反力與重力形成力偶。
8. 注意各種焊接方法在導(dǎo)熱、導(dǎo)電、隔磁、絕緣等方面對(duì)夾具提出的特殊要求。例如，凸焊和閃光焊時(shí)，夾具兼作導(dǎo)電體；釬焊時(shí)夾具兼作散熱體，因此要求夾具本身具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能。再如，真空電子束焊所使用的夾具，為了不影響電子束聚焦，在槍頭附近的夾具零件，不能用磁性材料制作，夾具也不能帶有剩磁。
9. 用于大型板焊結(jié)構(gòu)的夾具，要有足夠的強(qiáng)度和剛度，特別是夾具體的剛度，對(duì)結(jié)構(gòu)的形狀精度、尺寸精度影響較大，設(shè)計(jì)時(shí)要留有較大的裕度。
10. 在同一個(gè)夾具上，定位器和夾緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式不宜過多，并且盡量只選用一種動(dòng)力源。
11. 工裝夾具本身應(yīng)具有較好的制造工藝性和較高的機(jī)械效率。
12. 盡量選用已通用化、標(biāo)準(zhǔn)化的夾緊機(jī)構(gòu)以及標(biāo)準(zhǔn)的零部件來制作焊接工裝夾具。
5.3 解決思路
5.3.1臥式儲(chǔ)罐基本制造工藝流程
鋼材預(yù)處理——?jiǎng)澗€——切割——成形——組對(duì)焊接——檢驗(yàn)（伴隨整個(gè)過程）
5.3.2專用夾具設(shè)計(jì)步驟
1. 明確設(shè)計(jì)任務(wù)與收集設(shè)計(jì)資料。
2．?dāng)M定焊接滾輪架結(jié)構(gòu)方案與繪制焊接滾輪架的草圖。
3．進(jìn)行必要的分析計(jì)算。工件的加工精度較高時(shí)，應(yīng)進(jìn)行工件加工精度分析。有動(dòng)力裝置的夾具，需計(jì)算夾緊力。當(dāng)有幾種夾具方案時(shí)，可進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，選用經(jīng)濟(jì)效益較高的方案。
4．審查方案與改進(jìn)設(shè)計(jì)。焊接草圖畫出后，應(yīng)征求輔導(dǎo)老師的意見，并讓輔導(dǎo)老師審查，然后根據(jù)其意見對(duì)夾具方案作進(jìn)一步修改。
5．繪制焊接滾輪架的裝配總圖。焊接滾輪架的總裝配圖應(yīng)按國(guó)家制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制。繪圖比例采用1：5。主視圖按夾具面對(duì)操作者的方向繪制。總圖應(yīng)把夾具的工作原理、各種裝置的結(jié)構(gòu)及其相互關(guān)系表達(dá)清楚。 夾具總圖的繪制次序如下： 1)用雙點(diǎn)劃線將工件的外形輪廓、定位基面、夾緊表面及加工表面繪制在各個(gè)視圖的合適位置上。在總圖中，工件可看作透明體，不遮擋后面夾具上的線條。 2)依次繪出定位裝置、夾緊裝置、對(duì)刀或?qū)蜓b置、其它裝置、夾具體及連接元件和安裝基面。 3)標(biāo)注必要的尺寸、公差和技術(shù)要求。 4)編制夾具明細(xì)表及標(biāo)題欄。
6 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)所具備的工作條件及解決的方法
6.1 已具備的條件：
以前所學(xué)到的理論知識(shí)、所用的課本、搜集到的資料、老師提供的參考資料等。還有計(jì)算機(jī)，圖書館，網(wǎng)絡(luò)資源。個(gè)人有一定的設(shè)計(jì)分析能力，有較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)操作能力，機(jī)械繪圖軟件如Auto CAD的操作熟練等。
6.2 尚缺條件與擬解決途徑：
加強(qiáng)練習(xí)運(yùn)用office等辦軟件；加強(qiáng)計(jì)算機(jī)各種工程分析軟件使用能力。在圖書館查閱臥式儲(chǔ)罐下料制造工藝及夾具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)手冊(cè)和規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)書籍。借助網(wǎng)絡(luò)資源，在學(xué)校圖書館網(wǎng)站和一些化工機(jī)械論壇上查閱下載必要的資料，并在老師的指導(dǎo)，認(rèn)真思考、歸納總結(jié)，逐步解決在設(shè)計(jì)過程中遇到的理論性困難問題。及時(shí)補(bǔ)充學(xué)習(xí)缺乏的知識(shí)。
多與老師和同學(xué)聯(lián)系，交流經(jīng)驗(yàn)。
7 工作的主要階段、進(jìn)度與時(shí)間安排
第 3～4 周 選題完畢，并針對(duì)臥式儲(chǔ)罐下料制造工藝及夾具設(shè)計(jì)了解基本概念，覽
相關(guān)書籍資料，了解國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及標(biāo)準(zhǔn)，了解所需的相關(guān)技能；
第 5～7 周 查閱資料，翻譯外文資料，撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告；
第 8 周 整理外文翻譯和開題報(bào)告，制作開題報(bào)告電子文檔，準(zhǔn)備開題答辯；
第 9～10 周 臥式儲(chǔ)罐下料制造工藝進(jìn)行分析；查閱相關(guān)資料，完成此部分設(shè)計(jì)；
第11～13周 查閱相關(guān)資料并向老師請(qǐng)教，完成臥式儲(chǔ)罐夾具設(shè)計(jì)，主要包括：相關(guān)方面的計(jì)算、確定參數(shù)，繪制相關(guān)圖紙并建立圖庫(kù)，對(duì)資料進(jìn)行整理；
第 14 周 將兩部分內(nèi)容融合形成初稿；
第 15 周 檢查修改補(bǔ)充設(shè)計(jì)定初稿，并交給老師評(píng)審，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)定稿并錄入，制作電子文檔，答辯；
8 指導(dǎo)老師審查意見
長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))指導(dǎo)教師評(píng)審意見
學(xué)生姓名
陳玉琳
專業(yè)班級(jí)
裝備10901班
畢業(yè)論文
(設(shè)計(jì))題目
臥式儲(chǔ)罐下料制造工藝及夾具設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師
眭滿倉(cāng)
職 稱
副教授
評(píng)審日期
2013年6月10日
評(píng)審參考內(nèi)容：畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))的研究?jī)?nèi)容、研究方法及研究結(jié)果，難度及工作量，質(zhì)量和水平，存在的主要問題與不足。學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和組織紀(jì)律，學(xué)生掌握基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)的情況，解決實(shí)際問題的能力，畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))是否完成規(guī)定任務(wù)，達(dá)到了學(xué)士學(xué)位論文的水平，是否同意參加答辯。
評(píng)審意見：
指導(dǎo)教師簽名： 評(píng)定成績(jī)（百分制）：_______分
（注：此頁不夠，請(qǐng)轉(zhuǎn)反面）
長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))評(píng)閱教師評(píng)語
學(xué)生姓名
陳玉琳
專業(yè)班級(jí)
裝備10901班
畢業(yè)論文
(設(shè)計(jì))題目
臥式儲(chǔ)罐下料制造工藝及夾具設(shè)計(jì)
評(píng)閱教師
職 稱
評(píng)閱日期
2013年6月11日
評(píng)閱參考內(nèi)容：畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))的研究?jī)?nèi)容、研究方法及研究結(jié)果，難度及工作量，質(zhì)量和水平，存在的主要問題與不足。學(xué)生掌握基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)的情況，解決實(shí)際問題的能力，畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))是否完成規(guī)定任務(wù)，達(dá)到了學(xué)士學(xué)位論文的水平，是否同意參加答辯。
評(píng)語：
評(píng)閱教師簽名： 評(píng)定成績(jī)（百分制）：_______分
（注：此頁不夠，請(qǐng)轉(zhuǎn)反面）
長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))答辯記錄及成績(jī)?cè)u(píng)定
學(xué)生姓名
陳玉琳
專業(yè)班級(jí)
裝備10901班
畢業(yè)論文
(設(shè)計(jì))題目
臥式儲(chǔ)罐下料制造工藝及夾具設(shè)計(jì)
答辯時(shí)間
2013 年 6 月 13 日 8:00～17:40時(shí)
答辯地點(diǎn)
7教209
一、答辯小組組成
答辯小組組長(zhǎng)：周志宏
成 員：張慢來 張琴 李美求 劉利軍
二、答辯記錄摘要
答辯小組提問（分條摘要列舉）
學(xué)生回答情況評(píng)判
三、答辯小組對(duì)學(xué)生答辯成績(jī)的評(píng)定（百分制）：_______分
畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))最終成績(jī)?cè)u(píng)定(依據(jù)指導(dǎo)教師評(píng)分、評(píng)閱教師評(píng)分、答辯小組評(píng)分和學(xué)校關(guān)于畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))評(píng)分的相關(guān)規(guī)定)
等級(jí)(五級(jí)制)：_______
答辯小組組長(zhǎng)(簽名) ： 秘書(簽名)： 2013年 6月13日
院(系)答辯委員會(huì)主任(簽名)： 院(系)(蓋章)
中文摘要
臥式儲(chǔ)罐下料制造工藝及夾具設(shè)計(jì)
學(xué)生：陳玉琳，機(jī)械工程學(xué)院
指導(dǎo)老師：眭滿倉(cāng)，機(jī)械工程學(xué)院
【摘要】對(duì)壓力容器在國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了介紹，對(duì)臥式儲(chǔ)罐的筒體和封頭的下料制造工藝進(jìn)行了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),分析了臥式儲(chǔ)罐筒體的焊接工藝。近年來，焊接工業(yè)得到了很快的發(fā)展，焊接設(shè)備也相繼出現(xiàn)，各種焊接支架也得到了運(yùn)用，在圓形工件內(nèi)外環(huán)縫的焊接中,長(zhǎng)軸式焊接滾輪架仍舊有舉足輕重的作用, 獲得了廣泛的應(yīng)用,如何設(shè)計(jì)較好使用的滾輪架仍值得探討。隨著生產(chǎn)的自動(dòng)化，滾輪架在生產(chǎn)中的地位也日益突出。目前國(guó)外眾多的焊接設(shè)備制造廠都在生產(chǎn)焊接滾輪架。產(chǎn)品規(guī)格型號(hào)多，結(jié)構(gòu)差別也很大，各自有著不同的用途，有不同的特點(diǎn)。本文重點(diǎn)對(duì)用于臥式儲(chǔ)罐筒體焊接成型所需的設(shè)備長(zhǎng)軸式焊接滾輪架進(jìn)行了設(shè)計(jì)。
【關(guān)鍵詞】臥式儲(chǔ)罐 下料 設(shè)計(jì)與制造 焊接 焊接滾輪架
外文摘要
Research on Manufacturing Process and Fixture Design of the Horizontal Storage Tank
Student:Chen Yulin; Mechanical Engineering College
Teacher:Sui Mancang；Mechanical Engineering College
【Abstract】This paper introduced the development and trends of the research status the for pressure vessel in the first, and according to the characteristic and request of pressure vessel, emphasized on the structural design and the manufacturing technology of this shell and heads of the horizontal storage tank. Then analyzed the horizontal storage tank with a simple presentation and the advisable welding parameters and materials are laid and chosen. In recent years, the welding industry has been rapidly developing, welding equipment has been developing. A kind of welding stent has been used。Cylinder part in the ring and outside the welding seam, and modular welding wheel-replace-long axis, welding and other fixed-wheel planes, access to a wide range of applications。How to design better use of the wheel-is still worth exploring. Wheel-welding machine as part of disciplines and with other disciplines are also linked to。With the automation of production, wheel-in production has become more prominent position。The current number of domestic and international welding equipment factory in the production of welding wheel。Specifications models, structural differences, each suitable for different purposes, have different features。This paper focuses on the design of modular welding wheel-replace-long axis.
【Key words】Horizontal Storage Tank Blanking Design and manufacturing welding welding roller bed
前言
正文
1 前言
畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)本科教育培養(yǎng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的重要階段，是畢業(yè)前的綜合學(xué)習(xí)階段,是深化、拓寬、綜合教和學(xué)的重要過程,是對(duì)大學(xué)期間所學(xué)專業(yè)知識(shí)的全面總結(jié)。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所選題目是：臥式儲(chǔ)罐下料制造工藝及夾具設(shè)計(jì)。儲(chǔ)罐下料制造工藝及其夾具在實(shí)際的應(yīng)用中非常廣泛，同時(shí)也是工程設(shè)計(jì)的主要對(duì)象之一，因此，本設(shè)計(jì)題目即來自生產(chǎn)實(shí)際，又來源于科研項(xiàng)目。我國(guó)臥式儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)制造技術(shù)的還落后于世界先進(jìn)水平，制造較困難，加工費(fèi)用高，且焊接、檢驗(yàn)技術(shù)要求高，所以研究臥式儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)對(duì)我國(guó)石油化工等行業(yè)的發(fā)展有著極其重要的意義。隨著焊接生產(chǎn)技術(shù)的高速發(fā)展, 對(duì)焊接生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化提出了越來越高的要求, 焊接機(jī)械設(shè)備的需求量也越來越大。焊接滾輪架設(shè)備正是為滿足市場(chǎng)需要而設(shè)計(jì)生產(chǎn)的。它是借助焊件與主動(dòng)滾輪間的摩擦力來帶動(dòng)圓筒形焊件旋轉(zhuǎn)的機(jī)械裝置, 主要用于圓筒形焊件的焊接與裝配。
本課題的設(shè)計(jì)分臥式儲(chǔ)罐下料制造工藝的設(shè)計(jì)和臥式儲(chǔ)罐筒體焊接夾具的設(shè)計(jì)兩大部分。臥式儲(chǔ)罐下料制造工藝的設(shè)計(jì)主要包括選材，對(duì)材料的預(yù)處理，劃線、號(hào)料、放樣以及對(duì)筒體和封頭的成型加工。此外還重點(diǎn)對(duì)筒體各筒節(jié)之間的焊接工藝進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。臥式儲(chǔ)罐筒體焊接夾具的設(shè)計(jì)即對(duì)焊接滾輪架的設(shè)計(jì)，由于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是針對(duì)與薄壁、長(zhǎng)度大的筒形工件，所以選用長(zhǎng)軸式焊接滾輪架。長(zhǎng)軸式焊接滾輪架的設(shè)計(jì)包括原理結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、中心距的調(diào)節(jié)、滾輪結(jié)構(gòu)、速度的選擇、電機(jī)的選擇、減速器的傳動(dòng)比等方面的內(nèi)容。
查閱前人資料（譚湘夫.焊接用滾輪架的設(shè)計(jì)[J].機(jī)械,(第2期).），他對(duì)于該課題的研究最主要是對(duì)焊接滾輪架工作原理與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行研究，其傳動(dòng)原理及路線為：電機(jī)——一級(jí)蝸輪減速器——二級(jí)蝸輪減速器——齒輪減速箱——軸——滾輪——工件。此外，該作者對(duì)電動(dòng)機(jī)的選擇做了重點(diǎn)的設(shè)計(jì)與計(jì)算。由于工作機(jī)所需功率: Pw = FV/ 102= U×N×V/ 102= 0. 735kW，傳動(dòng)總效率為0. 2768，則電動(dòng)機(jī)所需功率: P0= Pw/η= 2. 66kW，最后，實(shí)際選用電機(jī): Z2- 32 型，額定功率為2.2kw，額定轉(zhuǎn)速為n= 1500r/ min。
選題背景
2 選題背景
工業(yè)生產(chǎn)中具有特定的工藝功能并承受一定壓力的設(shè)備，稱壓力容器。壓力容器的用途十分廣泛。它是在石油化學(xué)工業(yè)、能源工業(yè)、科研和軍工等國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門都起著重要作用的設(shè)備。臥式儲(chǔ)罐屬于比較典型的臥式壓力容器，主要由筒體、封頭、支座、接管、安全附件等組成，其支座通常采用鞍式支座。在大氣環(huán)境溫度下，壓力儲(chǔ)存的液化氣體（如液化石油氣體）容不大于100m3時(shí)，常用臥式儲(chǔ)罐。
儲(chǔ)罐是一種用于儲(chǔ)存液體或氣體的密封容器，主要用于存儲(chǔ)或盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)的設(shè)備。在化工、石油、能源、冶金、消防、輕工、環(huán)保、制藥、食品、城市燃?xì)獾刃袠I(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，儲(chǔ)存介質(zhì)涵蓋了(丙烷、丁烷、丙烯、乙烯、液化石油氣、液氨等)液化氣體、氧氣、氮?dú)狻⑻烊粴夂统鞘忻簹獾葰怏w，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著不可替代的作用。而臥式液化氣儲(chǔ)罐是目前中、小型液化氣站儲(chǔ)存和運(yùn)輸液化氣的主要容器之一，在石油化工行業(yè)中應(yīng)用廣泛并占有相當(dāng)大的比例，應(yīng)用相當(dāng)廣泛。然而我國(guó)臥式儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)制造技術(shù)的還落后于世界先進(jìn)水平，制造較困難，加工費(fèi)用高，且焊接、檢驗(yàn)技術(shù)要求高，所以研究臥式儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)對(duì)我國(guó)石油化工等行業(yè)的發(fā)展有著極其重要的意義。
臥式儲(chǔ)罐由于密封、承壓及介質(zhì)等原因，容易發(fā)生爆炸、燃燒起火而危及人員、設(shè)備和財(cái)產(chǎn)的安全及污染環(huán)境的事故。目前，世界各國(guó)均將其列為重要的監(jiān)檢產(chǎn)品，由國(guó)家指定的專門機(jī)構(gòu)，按照國(guó)家規(guī)定的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施監(jiān)督檢查和技術(shù)檢驗(yàn)。
為保證壓力容器的安全使用，在制造時(shí)就必須按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，對(duì)壓力容器的原材料和加工制造過程進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗(yàn)，因此，對(duì)投入運(yùn)行的壓力容器也需要進(jìn)行定期檢驗(yàn)。壓力容器的檢驗(yàn)內(nèi)容主要有：對(duì)材料的化學(xué)成分和力學(xué)性能的常規(guī)理化檢驗(yàn)；對(duì)焊接接頭的各種性能檢驗(yàn)；對(duì)壓力容器各部分存在的各類缺陷的無損檢測(cè)；用高于操作壓力的液體對(duì)容器進(jìn)行耐壓試驗(yàn)等。質(zhì)量檢驗(yàn)在壓力容器制造過程中占重要的地位。在有些反應(yīng)堆壓力容器的生產(chǎn)周期中，有一半的時(shí)間都是用于質(zhì)量檢驗(yàn)。
筒體是圓筒形壓力容器的主要承壓元件，它構(gòu)成了完成化學(xué)反應(yīng)或儲(chǔ)存物所需的最大空間。筒體一般是由鋼板卷制或壓制成型后組裝焊接而成。當(dāng)筒體直徑較小是，可采用無縫鋼管制作。對(duì)于即軸向尺寸較大的筒體，采用環(huán)焊縫將幾個(gè)筒節(jié)拼焊制成。根據(jù)筒體的承載要求和鋼板厚度，其縱焊縫和環(huán)向焊縫可采用開坡口或不坡口的對(duì)接接頭。對(duì)于承受高壓的厚壁容器筒體，除了采用單層厚鋼板制作外，也可以采用層板包扎、熱套、繞帶或繞板等工藝制作多層筒體結(jié)構(gòu)。
封頭即是容器的端蓋。根據(jù)形狀的不同，分為球形封頭、橢圓形封頭、蝶形封頭和平板封頭等結(jié)構(gòu)形式。
另一方面，目前國(guó)內(nèi)外眾多的焊接設(shè)備制造廠都在生產(chǎn)焊接滾輪架。產(chǎn)品規(guī)格型號(hào)多，結(jié)構(gòu)差別大，各自有不同的用途，各有特點(diǎn)。通過收集技術(shù)資料，以及對(duì)焊接滾輪架技術(shù)服務(wù)積累的一些相關(guān)知識(shí)，對(duì)目前國(guó)內(nèi)進(jìn)口主要品牌焊接滾輪架的技術(shù)性能、特點(diǎn)等做簡(jiǎn)要的對(duì)比介紹，使用戶對(duì)焊接滾輪架的性能有進(jìn)一步的了解。從重型焊接滾輪架國(guó)內(nèi)目前的占有率來看，由于瑞典公司進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)早，公司在國(guó)際上的知名度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，故障率低，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有獨(dú)特的特點(diǎn)，使許多大公司使用ESAB的產(chǎn)品，擁有較高的市場(chǎng)占有率，但是價(jià)格也高。意大利ANSALDO 公司的350T焊接滾輪架和焊接操作機(jī)在中國(guó)有兩種，由于其產(chǎn)品的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，決定了它對(duì)工件加工的局限性。芬蘭PEMAMEK 公司的PEMN300TN滾輪架在內(nèi)地有一。
焊接滾輪架是一種能夠?qū)⒔M合式被焊工件裝配起來并按照要求能夠移動(dòng)焊件的機(jī)械化裝置，它屬于裝配焊接輔助機(jī)械裝備。對(duì)該產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是焊接生產(chǎn)裝備工作的重要內(nèi)容之一，也是焊接生產(chǎn)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)之一。合理的設(shè)計(jì)與利用焊接滾輪支架不僅可以提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率，而且也改善了勞動(dòng)條件，同時(shí)還可以簡(jiǎn)化焊接結(jié)構(gòu)的裝配焊接工藝。隨著焊接生產(chǎn)技術(shù)的高速發(fā)展,對(duì)焊接生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化提出了越來越高的要求,焊接機(jī)械設(shè)備的需求量也越來越大。焊接滾輪架設(shè)備正是為滿足市場(chǎng)需要而設(shè)計(jì)生產(chǎn)的。它是借助焊件與主動(dòng)滾輪間的摩擦力來帶動(dòng)圓筒形焊件旋轉(zhuǎn)的機(jī)械裝置，主要用于圓筒形焊件的焊接與裝配。焊接設(shè)備的自動(dòng)化在制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用徹底改了變傳統(tǒng)制造業(yè)的面貌，其中焊接生產(chǎn)過程的自動(dòng)化已成為一種迫切的需求，它不僅可大大提高焊接生產(chǎn)率，更重要的是可確保焊接質(zhì)量，改善操作環(huán)境。而焊接滾輪架作為焊接設(shè)備中的一部分，其結(jié)構(gòu)也越來越趨向于自動(dòng)化方面。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)的臥式儲(chǔ)罐參數(shù)為：筒體公稱直徑Dg=1800mm，長(zhǎng)度L=4600mm，壁厚δ=8mm，封頭為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，加工能力：100件/年。
本課題的設(shè)計(jì)分臥式儲(chǔ)罐下料制造工藝的設(shè)計(jì)和臥式儲(chǔ)罐筒體焊接夾具的設(shè)計(jì)兩大部分。臥式儲(chǔ)罐下料制造工藝的設(shè)計(jì)主要包括選材，對(duì)材料的預(yù)處理，劃線、號(hào)料、放樣以及對(duì)筒體和封頭的成型加工。此外還重點(diǎn)對(duì)筒體各筒節(jié)之間的焊接工藝進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。臥式儲(chǔ)罐筒體焊接夾具的設(shè)計(jì)即對(duì)焊接滾輪架的設(shè)計(jì)，由于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是針對(duì)與薄壁、長(zhǎng)度大的筒形工件，所以選用長(zhǎng)軸式焊接滾輪架。長(zhǎng)軸式焊接滾輪架的設(shè)計(jì)包括原理結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、中心距的調(diào)節(jié)、滾輪結(jié)構(gòu)、速度的選擇、電機(jī)的選擇、減速器的傳動(dòng)比等方面的內(nèi)容。最重要的是最后繪制所設(shè)計(jì)的長(zhǎng)軸式焊接滾輪架的裝配圖，需弄清楚具體尺寸、結(jié)構(gòu)等。
本次臥式儲(chǔ)罐下料制造工藝設(shè)計(jì)和滾輪架進(jìn)行研究與設(shè)計(jì)依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行編制；設(shè)計(jì)中全面了解筒體的制造工藝，了解各種滾輪支架的設(shè)計(jì)、工作原理與應(yīng)用等。使所學(xué)到的焊接專業(yè)理論知識(shí)能夠應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中去，并最終完成畢業(yè)設(shè)計(jì)工作。在設(shè)計(jì)工作過程中，采取“邊設(shè)計(jì)，邊學(xué)習(xí)，邊調(diào)研，邊改進(jìn)”的“四邊”原則，真正做到理論與實(shí)際相結(jié)合，力求達(dá)到學(xué)以致用，同時(shí)，通過本設(shè)計(jì)，培養(yǎng)自己的設(shè)計(jì)思維，加強(qiáng)自己動(dòng)手能力的培養(yǎng)，并為自己日后參加工作，奠定理論知識(shí)基礎(chǔ)，積累實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)。
臥式儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)分析及相關(guān)參數(shù)
3 臥式儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)分析及相關(guān)參數(shù)
圖1 臥式儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)
臥式儲(chǔ)罐是承受內(nèi)壓的鋼制焊接壓力容器，主要由筒體、封頭、支座、接管、安全附件等組成，其支座通常采用鞍式支座。在規(guī)定的使用溫度和對(duì)應(yīng)的工作壓力下，應(yīng)保證其安全可靠。
本設(shè)計(jì)中臥式儲(chǔ)罐的參數(shù)有：材料為16MnR，筒體公稱直徑Dg=1800mm，長(zhǎng)度L=4600mm，壁厚δ=8mm。整個(gè)筒體是用3個(gè)筒節(jié)組對(duì)拼焊而成，而單個(gè)筒節(jié)是由兩個(gè)半圓筒對(duì)接焊接而成。這時(shí)筒體有縱環(huán)焊縫?？v焊縫（A類焊接接頭）采用埋弧自動(dòng)焊，不開坡口，應(yīng)在室內(nèi)焊接。其筒節(jié)間環(huán)焊縫（B類焊接接頭）亦采用埋弧自動(dòng)焊，不開坡口；焊接最后一道環(huán)縫時(shí)，采用焊條電弧焊在內(nèi)部封底，再用埋弧焊焊接外環(huán)縫。
封頭為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。
臥式儲(chǔ)罐下料制造工藝
4 臥式儲(chǔ)罐下料制造工藝
4.1 材料的進(jìn)廠入庫(kù)檢測(cè)
儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)材料16MnR，按技術(shù)要求符合GB6654-1996《壓力容器用鋼板》中的規(guī)定及第二次改造通知單的規(guī)定驗(yàn)收合格后，應(yīng)按企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)入庫(kù)存放，并做好標(biāo)記，妥善保管。
4.2 鋼材的預(yù)處理
鋼材的預(yù)處理是指對(duì)鋼板、管子和型鋼等材料的凈化處理、矯形和涂保護(hù)底漆。
4.2.1 凈化處理
凈化處理是臥式儲(chǔ)罐制造工藝中很重要的一道工序，指運(yùn)用特定的方法或設(shè)備祛除表面的油污、鐵銹、雜質(zhì)、氧化皮等。表面凈化的方法大體分兩類：機(jī)械法和化學(xué)法。化學(xué)法主要有酸洗、堿洗、鹽洗等。機(jī)械法主要有砂輪打磨、噴沙、拋丸處理。
本鋼板凈化處理選拋丸法。利用拋丸機(jī)械除銹的先進(jìn)大型設(shè)備，鋼材經(jīng)此處理，并經(jīng)噴保護(hù)底漆，烘干處理等工序后，既可保護(hù)鋼材在生產(chǎn)和使用過程中不再生銹，又不影響機(jī)械加工和焊接質(zhì)量。
4.2.2 矯形
矯形是利用材料的塑性變形能力，在力的作用下，使工件得到正確形狀的過程。
本設(shè)計(jì)采用九輥矯板機(jī)進(jìn)行機(jī)械矯形。參數(shù)如下表所示。
表1 九輥矯板機(jī)參數(shù)表
輥數(shù)
輥距
（mm)
鋼板最小厚
（mm)
輥徑
（mm)
最大矯正度
（m/s)
主電機(jī)最大功率
（kw)
9
250
5
220
0.3
180
九輥矯板機(jī)矯平鋼板，是使板料通過矯板機(jī)的上下兩列輥?zhàn)又g，在輥?zhàn)訅毫Φ淖饔孟?，受到多次反?fù)彎曲，整個(gè)鋼板得到均勻的拉長(zhǎng)，使多種原始曲率逐步趨向一致變?yōu)閱我?，并不斷減小，最終得到矯平。
4.3 筒節(jié)的下料
筒節(jié)的劃線是在鋼板上劃出展開圖。劃線前應(yīng)確定胚料尺寸。胚料尺寸由筒節(jié)的展開尺寸和各種加工余量組，筒節(jié)的劃線及公差要求如下圖2所示。
筒節(jié)的展開計(jì)算比較簡(jiǎn)單，即以筒節(jié)的中性層直徑Dm為基準(zhǔn)。
筒體成形一般采用卷板機(jī)冷卷工藝，鋼板冷卷伸長(zhǎng)量較小，通常忽略，故卷制伸長(zhǎng)量Δl1=0。參照過程設(shè)備制造與檢測(cè)-表6-26，焊縫橫向收縮量近似值Δl2=2mm；參照過程設(shè)備制造與檢測(cè)-表6-27，對(duì)接焊縫縱向收縮量為0.15-0.30mm/m。參照過程設(shè)備制造與檢測(cè)-表6-25，焊縫坡口間隙Δl3=0。另外，查表可得邊緣加工余量Δl4和切割余量Δl5的相關(guān)數(shù)據(jù)。
一般筒節(jié)劃線的公差要求長(zhǎng)度l和寬度h如圖2所示，對(duì)角線ll-l2之差<2mm，兩平行線的不平行度<2mm。
圖2 筒節(jié)的劃線及公差要求
筒節(jié)實(shí)際用料線尺寸按下式計(jì)算：
l=πDm-Δl=π(Dg+δ)-Δl1+Δl2-Δl3+Δl4
筒節(jié)切割下料線尺寸按下式計(jì)算：
L=l+Δl5±Δ
式中， L——切割下料線尺寸，mm；
l——實(shí)際用料線尺寸，mm；
Dm——筒節(jié)中性層直徑，mm；
Dg——筒節(jié)內(nèi)徑（公稱直徑），mm；
δ——板厚，mm；
Δl1——鋼板卷制伸長(zhǎng)量，mm；
Δl2——鋼板焊縫收縮量，mm；
Δl3——焊縫坡口間隙, mm；
Δl4——邊緣加工余量，mm；
Δl5——切割余量，mm；
Δ——公差要求，mm；
將數(shù)據(jù)帶入公式可得：
筒體展開后形狀尺寸長(zhǎng)為π×（1800+8）=5680mm，寬為4600mm。由于整個(gè)筒體是用3個(gè)筒節(jié)組對(duì)拼焊而成，而單個(gè)筒節(jié)是由2個(gè)半圓筒對(duì)接焊接而成，故每個(gè)筒節(jié)展開后形狀尺寸長(zhǎng)為2840mm，寬為1534mm。則：
單個(gè)筒節(jié)實(shí)際用料線尺寸：
l=πDm/2-Δl=π(Dg+δ)/2-Δl1+Δl2-Δl3+Δl4
=5680/2-0+2-0+10
=2852mm；
h=H筒/3-Δh= H筒/3-Δh1+Δh2-Δh3+Δh4
=1534-0+2-0+6
=1542mm
單個(gè)筒節(jié)切割下料線尺寸：
L= l+Δl5±Δ
=2852+5±3
=2857±3mm；
H= h+Δh5±Δ
=1542+5±1
=1547±1mm
因此筒節(jié)下料單個(gè)鋼板的具體尺寸為（長(zhǎng)×寬×厚）為2857×1547×8mm。
筒節(jié)鋼板的下料選擇機(jī)械剪切下料。常用的機(jī)械剪切下料多采用圓板剪和龍門剪板機(jī)，而以龍門剪板機(jī)的應(yīng)用最為廣泛，通常只能做直線剪切。
4.4 筒體的卷制成形
筒節(jié)的彎卷成型是鋼板在卷板機(jī)上彎卷而成的，卷制成形通常在三輥筒或四輥筒卷板機(jī)上進(jìn)行的，實(shí)際上是一種彎曲工藝。根據(jù)鋼板的材質(zhì)，厚度彎曲半徑，卷板機(jī)的形式和能力，在實(shí)際彎卷過程中分為冷卷和熱卷。通常對(duì)厚度小于60mm的鋼板可采用冷卷；本次設(shè)計(jì)的容器筒體鋼板厚度為8mm，因此選擇冷卷。卷板機(jī)型號(hào)為：CDW11-(數(shù)控上調(diào)式)40x4000。
表2 表對(duì)稱式三輥卷板機(jī)CDWI1的參數(shù)
規(guī) 格
最大板厚×最大寬度/mm
上輥直徑
/mm
下輥直徑
/mm
下輥中心距
/mm
主電動(dòng)機(jī)功率
/kW
40×4000
550
530
610
80
卷板機(jī)可卷制的最小圓筒直徑Dmin根據(jù)
Dmin=d1+(0.15～0.20)d1
式中
d1 —— 卷板機(jī)的上輥直徑，mm；
計(jì)算得
Dmin= d1+(0.15～0.20)d1
=550+（0.15～0.20）×550
=（632.5～660）mm<1800mm
故可知所選卷板機(jī)滿足要求。
4.5 封頭的下料
由于本設(shè)計(jì)封頭采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，其公稱直徑Dg=1800mm，壁厚δ=8mm。故封頭曲面深度hg=450mm，直邊高度h=25mm，中性層處直徑Dm=Dg+δ=1800+8=1808mm，其下料尺寸：
圖3 封頭示意圖
D0=1.19Dm+2h+3δ=1.19×1808+2×25+3×8=2226mm
封頭由于其尺寸較大，且其形狀為圓形，所以對(duì)封頭的切割選擇火焰切割。
4.6 封頭的沖壓成形
封頭成型法主要有沖壓成型法、旋壓成型、爆炸成型等三種方法。沖壓成型就是用水壓機(jī)或油壓機(jī)借助沖模把毛坯沖壓成所需形狀，其成型質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高適用于批量生產(chǎn)。按沖壓前毛坯是否預(yù)先加熱分為冷沖壓和熱沖壓。
由于
表3 封頭冷、熱沖壓與相對(duì)厚度的關(guān)系
沖壓狀態(tài)
碳素鋼、低合金鋼
合金鋼、不銹鋼
冷沖壓
δ/D0×100<0.5
δ/D0×100<0.7
熱沖壓
δ/D0×100≥0.5
δ/D0×100≥0.7
毛坯材料為16MnR，低合金鋼，其
相對(duì)厚度=δ/D0×100
=（8/2226）×100
=0.36<0.5
故本設(shè)計(jì)采用沖壓成型冷沖壓。
筒體的焊接工藝設(shè)計(jì)
5 筒體的焊接工藝設(shè)計(jì)
5.1 焊前準(zhǔn)備
5.1.1 筒節(jié)焊接前準(zhǔn)備要求
（1）焊接坡口面及其兩側(cè)母材表面的油污、鐵銹、氧化皮和其他影響焊接質(zhì)量的雜質(zhì)，焊前應(yīng)清理干凈，焊前清理能夠有效的防止焊接過程中產(chǎn)生氣孔、夾雜等焊接缺陷的形成。
（2）在多雨、潮濕季節(jié)，對(duì)于需要預(yù)熱的碳鋼和低合金鋼焊件，應(yīng)用火焰加熱炬將焊接區(qū)預(yù)熱至40~50℃，以清除母材表面的吸附水。
（3）藥皮焊條和焊劑應(yīng)按企業(yè)焊材管理制度的規(guī)定烘干及保溫，焊絲表面的油污和銹斑應(yīng)清理干凈。
（4）焊工在焊接前應(yīng)辨認(rèn)所領(lǐng)用的焊材牌號(hào)和規(guī)格是否符合相應(yīng)焊接工藝規(guī)程的規(guī)定。
（5）焊工應(yīng)檢查所用的焊接設(shè)備性能是否處于完好的狀態(tài)，儀表指示是否準(zhǔn)確。
5.1.2 焊接過程和順序
焊接過程至關(guān)重要，施工人員必須按照合理的結(jié)構(gòu)順序，選擇合理的焊接工藝參數(shù)，嚴(yán)格施工。首先將兩側(cè)的半圓電焊在一起，然后將點(diǎn)固好的兩側(cè)拼接在一起。焊接過程應(yīng)保持結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，以減少變形和焊接殘余應(yīng)力。
5.2 筒節(jié)坡口加工與焊接
5.2.1 筒節(jié)焊接坡口的選擇
焊接接頭坡口形狀和幾何尺寸的設(shè)計(jì)，應(yīng)遵循以下原則：
(1)保證焊接質(zhì)量；
(2)坡口加工簡(jiǎn)易；
(3)便于焊接加工；
(4)節(jié)省焊接材料。
按焊接技術(shù)要求加工坡口，坡口兩側(cè)30mm范圍內(nèi)清理污物，然后按焊接工藝施焊。
簡(jiǎn)體是由鋼板卷制而成，其邊緣部分由于變形和冷作硬化作用其性能已發(fā)生變化，不能滿足設(shè)計(jì)要求，應(yīng)此需將此區(qū)域除去。筒節(jié)卷制成形后，按圖樣規(guī)定的筒體名義直徑測(cè)量簡(jiǎn)節(jié)的實(shí)際周長(zhǎng)，并劃二次線，割去余量后按焊接工藝要求加工坡口。
筒體的縱縫、環(huán)縫的焊接采用埋弧自動(dòng)焊，埋弧自動(dòng)焊最大一次熔