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镍电解槽导电铜管自动抛光装置的研发

作　者: 王兆鑫
导　师: 胡赤兵
学　校: 兰州理工大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 电解槽铜管抛光虚拟样机建模仿真电气控制
分类号: TG580.692
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 22次
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内容摘要

随着我国经济建设的快速发展,不锈钢和电镀等行业对有色金属镍的需求在不断地增加。甘肃金川集团有限公司是我国最大的镍、钻、铂族金属生产企业和我国北方最大的铜生产企业。该公司镍电解生产系统规模宏大,工艺流程复杂,在镍电解生产中使用的阴阳极导电铜管的抛光处理装置却存在着自动化程度低,出力不足,工人劳动强度大,工作环境恶劣等问题,但国内目前还没有针对有色行业电解槽系统阴阳极导电铜管专用的自动抛光装置。本文将提供一种新抛光方法和新抛光装置来解决这个问题,该装置的研发不仅对金川集团公司镍电解生产规模的扩大和提高其装备科技含量具有重大现实意义,而且对同类金属材料表面的抛光也将具有一定的参考价值。本文在对金川集团公司镍电解槽铜管抛光生产现场进行了实地调研和查阅相关资料的基础上,应用金属表面抛光技术原理、机械系统设计原理和虚拟样机设计技术,创造性地构思出一种管状金属外表抛光方法和一种适合镍电解槽导电铜管大批量自动抛光装置虚拟样机,应用Solidworks2007软件,设计开发所构思虚拟样机的三维几何模型,应用C0SM0SWorks2007对关键受力部件进行静力载荷应力分析,应用COMOSMotion2007对简化后的模型进行抛光运动虚拟仿真分析,应用PLC控制技术设计装置的电气控制系统,采用触摸屏技术对装置人机界面进行设计。本文还对镍电解槽导电铜管抛光生产过程中粉尘的控制措施进行了简要设计,在总结中对该自动抛光装置的进一步完善做了一些设想。

全文目录

摘要  8-9
Abstract  9-10
插图索引  10-12
第1章绪论  12-18
  1.1 课题背景  12-14
  1.2 课题研究的目的和意义  14
  1.3 课题研究现状和存在的不足之处  14-16
    1.3.1 金属表面抛光技术现状  14-15
    1.3.2 现有金属表面抛光技术应用的不足之处  15-16
  1.4 课题主要研究内容与研究方法  16-18
    1.4.1 课题主要研究内容  16
    1.4.2 课题主要研究方法和技术路线  16-18
第2章铜管抛光方法的构思设计与抛光机理分析  18-26
  2.1 金属表面机械抛光方法和原理  18-20
    2.1.1 金属表面的磨光  18
    2.1.2 金属表面的抛光  18-19
    2.1.3 金属表面的滚光  19-20
    2.1.4 金属表面机械抛光的要素  20
  2.2 铜管抛光方法的设计  20-23
    2.2.1 铜管抛光方法的构思  20-22
    2.2.2 铜管抛光方法的细化  22-23
  2.3 铜管抛光方法简析  23-25
  2.4 本章小结  25-26
第3章铜管自动抛光装置结构方案设计  26-31
  3.1 机械系统方案设计技术  26-27
    3.1.1 机械系统方案设计概念  26
    3.1.2 机械系统的辨识  26-27
    3.1.3 机械系统方案的确定步骤  27
  3.2 铜管自动抛光装置的功能识别及分解  27-29
    3.2.1 装置的功能识别  27-29
    3.2.2 装置的功能分解  29
  3.3 铜管自动抛光装置结构构思  29-30
  3.4 本章小结  30-31
第4章铜管自动抛光装置虚拟样机结构设计  31-52
  4.1 虚拟样机技术简介  31
  4.2 虚拟样机设计工具软件的选择  31-32
  4.3 虚拟样机机架的设计  32-38
    4.3.1 机架结构构思  33
    4.3.2 机架几何尺寸的确定  33-36
    4.3.3 机架三维几何模型的构造  36-38
  4.4 虚拟样机抛光工作带系统的结构设计  38-46
    4.4.1 工作带系统的设计思路  38
    4.4.2 主抛光工作带的主要几何参数  38-39
    4.4.3 滚筒的结构设计  39-41
    4.4.4 轴承座结构应力分析及优化  41-45
    4.4.5 弹性托辊支架的设计  45-46
  4.5 虚拟样机铜管自动导入器及其支架的设计  46-48
    4.5.1 自动导入器的设计  46
    4.5.2 导入器支架的设计  46-48
  4.6 铜管自动排列对齐机构的设计  48
  4.7 虚拟样机抛光介质稻壳的供给系统设计  48-49
  4.8 虚拟样机铜管与稻壳自动分离器设计  49
  4.9 铜管自动抛光装置虚拟样机三维几何模型的构造  49-50
  4.10 本章小结  50-52
第5章铜管抛光运动仿真  52-61
  5.1 铜管抛光运动仿真的目的  52
  5.2 铜管抛光运动仿真  52-59
    5.2.1 运动仿真方法与仿真软件COSMOSMotion简介  52-53
    5.2.2 装置模型的简化  53-54
    5.2.3 铜管抛光运动仿真  54-56
    5.2.4 仿真结果曲线简析  56-59
  5.3 仿真结论  59-60
  5.4 本章小结  60-61
第6章铜管抛光过程粉尘的控制  61-64
  6.1 粉尘种类及其对人体的危害  61-62
  6.2 铜管抛光生产过程中粉尘控制原理和措施  62-63
    6.2.1 常用粉尘控制原理和方法  62
    6.2.2 铜管抛光中粉尘的控制措施  62-63
  6.3 本章小结  63-64
第7章基于PLC的铜管自动抛光装置电气控制设计  64-83
  7.1 PLC控制技术简介  64
  7.2 PLC控制系统设计的基本原则和步骤  64-66
    7.2.1 PLC控制设计的基本原则  64
    7.2.2 PLC控制设计的步骤  64-66
  7.3 铜管抛光装置的PLC控制系统设计  66-76
    7.3.1 确定装置控制对象特征及其控制要求  66
    7.3.2 装置抛光工作过程状态检测要求  66-67
    7.3.3 装置控制框图设计  67
    7.3.4 装置主电气系统结构设计  67-70
    7.3.5 装置主电气系统的控制数目汇总  70
    7.3.6 控制系统中其它控制数目汇总  70-71
    7.3.7 选择PLC  71-73
    7.3.8 I/O端子分配及其连接  73-74
    7.3.9 PLC用户程序流程结构设计  74-76
  7.4 铜管抛光装置人机操作界面设计  76-82
    7.4.1 界面开发软件和触摸屏工作原理  76-78
    7.4.2 触摸屏画面设计要点  78
    7.4.3 铜管自动抛光装置触摸屏画面设计  78-82
  7.5 本章小结  82-83
结论  83-84
参考文献  84-86
致谢  86-87
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文  87

镍电解槽导电铜管自动抛光装置的研发

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