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管道自动坡口机的研究与设计

作　者: 袁胜利
导　师: 朱家诚
学　校: 合肥工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 坡口机 结构设计 有限元分析 PLC
分类号: TH122
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 32次
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内容摘要


根据实际应用的需要,用于焊接的管道应进行焊接坡口加工。管道端面坡口加工是管道焊接成型的第一道工序,坡口机是管道端面坡口中的重要基础加工设备。目前传统坡口机的加工质量仍无法满足管道焊接的要求,因此,研发加工质量和生产能力满足实际要求的新型坡口机迫在眉睫。本文针对目前加工管道坡口质量差、成本高、效率低、劳动强度大、质量难以控制等问题,设计了一种管道自动坡口机。介绍了管道自动坡口机的工作原理,分别对坡口机的主轴系统、伺服进给系统、夹紧系统和浮动刀架做了详细分析,利用三维设计软件对各主要零部件进行三维实体建模和虚拟装配,得到整机机械系统的完整三维模型。运用有限元分析方法,对底座加以分析和优化改进。并拟定设计了坡口机的控制方案,实现了管道的快速装卸,可靠定位及夹紧,自动完成循环加工过程。通过企业使用证明,该管道自动坡口机性能稳定、操作简便,提高了生产效率,也提高了管道坡口端面质量。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
致谢  7-13
第一章 绪论  13-18
  1.1 选题背景和意义  13
  1.2 坡口加工方法概述  13-14
  1.3 坡口机的发展现状和发展趋势  14-17
    1.3.1 坡口机的发展现状  15-16
    1.3.2 坡口机的应用前景  16
    1.3.3 坡口机的发展趋势  16-17
  1.4 本文主要研究内容  17-18
第二章 坡口机的总体设计  18-27
  2.1 常用管件的规格尺寸和坡口形式  18-21
    2.1.1 常用管件的规格尺寸  18-19
    2.1.2 管件的坡口形式  19-21
  2.2 坡口机的基本设计原则  21-22
  2.3 坡口机总体布局方案  22-26
    2.3.1 运动形式分配  23
    2.3.2 坡口机总体布局设计  23-24
    2.3.3 坡口机床的主要组成  24-26
  2.4 坡口机的主要技术性能  26
  2.5 本章小结  26-27
第三章 坡口机主要机械部件的设计  27-48
  3.1 坡口机主要切削参数的计算  27-29
  3.2 动力头的选择  29-30
  3.3 伺服进给系统的设计  30-40
    3.3.1 进给系统传动方式的确定  30-31
    3.3.2 伺服进给机构的设计  31-32
    3.3.3 滚珠丝杠副的选择和计算  32-35
    3.3.4 导轨的选择与计算  35-37
    3.3.5 伺服电机的计算  37-40
  3.4 夹紧系统的设计  40-44
    3.4.1 夹紧系统的设计要求  40
    3.4.2 定位和夹紧方案的确定  40-41
    3.4.3 夹紧力的计算  41-42
    3.4.4 夹紧装置的结构设计  42-44
  3.5 浮动刀架的设计  44-47
    3.5.1 固定刀架坡口过程分析  44-45
    3.5.2 浮动刀架的结构设计  45-47
    3.5.3 浮动刀架的工作原理  47
  3.6 本章小结  47-48
第四章 坡口机三维建模和底座结构有限元分析  48-58
  4.1 坡口机三维建模  48-51
    4.1.1 SolidWorks软件简介  48
    4.1.2 零部件的三维建模  48-50
    4.1.3 整机的虚拟装配  50-51
  4.2 底座有限元分析  51-57
    4.2.1 有限元分析原理和ANSYS软件  52
    4.2.2 底座的有限元结构静力分析  52-56
    4.2.3 底座的模态分析  56-57
  4.3 本章小结  57-58
第五章 坡口机控制系统的设计  58-66
  5.1 控制系统的要求和控制方案的选择  58
    5.1.1 控制系统的要求  58
    5.1.2 控制方案的选择  58
  5.2 控制系统功能实现原理  58-59
  5.3 PLC控制程序设计  59-60
  5.4 人机交互界面设计  60-65
    5.4.1 控制面板  60-61
    5.4.2 触摸屏界面设计  61-65
  5.5 本章小结  65-66
第六章 总结与展望  66-68
  6.1 总结  66-67
  6.2 展望  67-68
参考文献  68-71
攻读硕士学位期间发表的论文  71

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 机械设计、计算与制图 > 机械设计
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