离心铸造管自动脱模装置的研究

摘要

随着国家基础建设的快速发展，对大口径管道的需求量不断增加，需要在保证大口径管道生产质量的同时，进一步提高管道的生产效率。
　　 本文主要针对现有MC尼龙铸管离心铸造脱模困难、效率低的问题，设计一套离心铸管自动脱模装置。自动脱模装置由脱模机械手和脱模小车两个主要部分所组成。运用现代机械设计理论开展自动脱模机构的原理与机构设计，对机构运行的运动学和工作受力情况进行了计算和分析，并采用ANSYS及Pro/E软件对脱模机构和铸管的受力及运动进行模拟仿真分析。主要的设计及研究结果如下:
　　 (1)根据离心铸造管的技术原理和工艺过程，采用对绿色设计理念，设计了离心铸管的脱模装置，以满足离心铸造管生产过程的自动脱模需要，设计的脱模装置节约材料、零部件能够重复利用;
　　 (2)设计了脱模机械手。通过控制拉板与脱模液压缸之间夹角，使脱模机械手可以对一定范围内不同口径的管道进行脱模，拉板与脱模液压缸之间夹角的范围定在30°-60°之间。
　　 (3)利用ANSYS软件对脱模机械手与MC尼龙铸管之间的接触部分进行了应变与应力的有限元分析，分析结果表明:脱模机械手在对MC尼龙管进行脱模时不会对管道产生很大损伤，在机械手的作用力下，MC尼龙管道不会产生破裂，验证了脱模机械手设计方案的可行性。同样，对球墨铸铁管脱模时的受力也进行了应力分析，表明了脱模机械手的作用力不会对球墨铸铁管产生损害。
　　 (4)对脱模机构中的小车进行了整体设计，以配合脱模机械手的工作，实现离心铸管的顺利脱模;对脱模小车的主要部件进行选型，使脱模小车能够承受住管道和脱模机械手的重量的条件下，节省材料以达到绿色设计的效果。
　　 (5)利用Pro/E软件对离心铸管脱模装置进行了运动仿真，分析结果表明:设计的套脱模装置能够顺利完成离心铸管的脱模。
　　 (6)对离心铸管脱模装置的自动化控制系统进行了设计，使脱模装置中的各种液压件能够在统一的液压站的控制下进行有序的工作，通过电气控制着的电动机也可以在一定的时间函数关系内有规律的工作，从而使脱模装置中的脱模机械手和脱模小车进行着有规律的往复运动，使整个脱模装置达到自动化的效果。

目录

声明

摘要

致谢

第一章 绪论

1．1 目前我国大口径管道的应用和发展概况

1．2 离心铸管的概述

1．2．1 离心铸管的生产技术

1．2．2 离心铸管的分类

1．2．3 国外离心铸管的发展历程

1．2．4 国内离心铸管的发展

1．3 脱模装置的研究现状

1．4 本文主要研究内容

第二章 离心铸造脱模装置的设计

2．1 引言

2．2 离心铸造技术的概述

2．2．1 离心铸造的分类及其基本原理

2．2．2 离心铸造的特点

2．2．3 离心铸管成型的原理与设备

2．3 离心铸管脱模装置的设计与研究

2．3．1 脱模装置设计的理念

2．3．2 脱模装置的整体设计

2．3．3 脱模装置的工作原理和过程

2．4 脱模装置的绿色设计

2．5 本章小结

第三章 脱模机械手的设计与研究

3．1 引言

3．2 机械手的发展和作用

3．2．1 机械手的定义

3．2．2 机械手的发展历程

3．3 离心铸造MC尼龙管脱模机械手的设计与工作原理

3．3．1 脱模机械手的设计

3．3．2 脱模机械手的工作原理

3．4 MC尼龙管道脱模机械手的分析

3．4．1 MC尼龙管道脱模力的计算

3．4．2 主要部件的选型

3．5 离心铸造MC尼龙管道的有限元分析

3．5．1 离心铸造MC尼龙管脱模受力的有限元分析

3．6 脱模机械手设计在球墨铸铁管脱模中的应用

3．6．1 球墨铸铁管脱模机械手的分析

3．6．2 球墨铸铁管脱模机械手与MC尼龙管脱模机械手参数的对比分析

3．6．3 球墨铸铁离心铸管脱模受力的有限元分析

3．7 本章小结

第四章 脱模装置中小车的设计和研究

4．1 引言

4．2 脱模小车的设计

4．2．1 脱模小车的设计

4．2．2 脱模小车的工作过程

4．3 主要部件的选型以及脱模小车的应力分布

4．3．1 主要部件的选型

4．3．2 脱模小车的应力分布

4．4 本章小结

第五章 离心铸管脱模装置的仿真以及自动控制

5．1 引言

5．2 脱模装置的动态仿真

5．2．1 脱模装置的虚拟装配

5．2．2 脱模装置在Pro／E中的机构分析与运动仿真

5．3 脱模装置的自动控制设计

5．3．1 液压控制

5．3．2 电气控制

5．4 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