管道自动坡口机的研究与设计

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。

目录

声明

摘要

致谢

第一章 绪论

1．1 选题背景和意义

1．2 坡口加工方法概述

1．3 坡口机的发展现状和发展趋势

1．3．1 坡口机的发展现状

1．3．2 坡口机的应用前景

1．3．3 坡口机的发展趋势

1．4 本文主要研究内容

第二章 坡口机的总体设计

2．1 常用管件的规格尺寸和坡口形式

2．1．1 常用管件的规格尺寸

2．1．2 管件的坡口形式

2．2 坡口机的基本设计原则

2．3 坡口机总体布局方案

2．3．1 运动形式分配

2．3．2 坡口机总体布局设计

2．3．3 坡口机床的主要组成

2．4 坡口机的主要技术性能

2．5 本章小结

第三章 坡口机主要机械部件的设计

3．1 坡口机主要切削参数的计算

3．2 动力头的选择

3．3 伺服进给系统的设计

3．3．1 进给系统传动方式的确定

3．3．2 伺服进给机构的设计

3．3．3 滚珠丝杠副的选择和计算

3．3．4 导轨的选择与计算

3．3．5 伺服电机的计算

3．4 夹紧系统的设计

3．4．1 夹紧系统的设计要求

3．4．2 定位和夹紧方案的确定

3．4．3 夹紧力的计算

3．4．4 夹紧装置的结构设计

3．5 浮动刀架的设计

3．5．1 固定刀架坡口过程分析

3．5．2 浮动刀架的结构设计

3．5．3 浮动刀架的工作原理

3．6 本章小结

第四章 坡口机三维建模和底座结构有限元分析

4．1 坡口机三维建模

4．1．1 SolidWorks软件简介

4．1．2 零部件的三维建模

4．1．3 整机的虚拟装配

4．2 底座有限元分析

4．2．1 有限元分析原理和ANSYS软件

4．2．2 底座的有限元结构静力分析

4．2．3 底座的模态分析

4．3 本章小结

第五章 坡口机控制系统的设计

5．1 控制系统的要求和控制方案的选择

5．1．1 控制系统的要求

5．1．2 控制方案的选择

5．2 控制系统功能实现原理

5．3 PLC控制程序设计

5．4 人机交互界面设计

5．4．1 控制面板

5．4．2 触摸屏界面设计

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文