大型筒体坡口加工设备结构及控制系统设计

摘要

在进行焊接时为了保证焊接质量，通常需要对待焊管材或板材进行坡口加工。进行坡口加工有利于降低焊接填充材料的消耗、便于操作人员施工、保证工件熔透、还可以减少焊接残余应力和焊接变形。对于材料硬度高的大尺寸薄壁筒体端面坡口加工，一直以来存在着以下几个难点:材料硬度大，筒体尺寸大，加工定位和操作困难、筒体壁薄，加工过程中容易变形。本课题所研究的内容正是用于大型筒体坡口加工的数控加工设备。 本文结合国内外应用现状，提出一种造价低、原理可靠、操作方便、可连续加工的大型筒体坡口数控加工设备的设计方案，它具有结构紧凑、加工精度容易保证、运动易于实现和控制、安全可靠等特点。针对大尺寸薄壁筒体坡口加工的难题，本文详细分析了系统设计所涉及的关键问题，提出了坡口加工设备的工作原理与工艺流程、完成了硬件系统设计和软件开发。本文所研究的坡口加工设备在结构上采取了内涨式液压夹紧方案，来保证已成型的筒体在加工过程中不易在力的作用下变形，能够很好地保证加工精度，使加工机床的整体结构紧凑。选取切割速度快、切缝窄、切口光洁、体积小、重量轻、高速节能的LGK系列空气等离子切割机进行坡口加工，既能够保证加工速度，又能够保证加工表面粗糙度要求。控制系统采用上位机和下位机结构，驱动部分应用PLC加驱动电路控制。 此项研究，对于填补国内在大型筒体坡口加工设备的开发和研制上的空白，提高我国机械制造业的加工水平有着重要的意义。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景

1．2 国内外现状

1．2．1 国内现状

1．2．2 国外现状

1．3 研究的目的和意义

1．4 本文研究的主要内容

第二章 机械结构设计

2．1 总体设计

2．1．1 设计原则

2．1．2 切割方式

2．1．3 筒体装夹与刀具定位

2．1．4 设备总体结构

2．2 装夹装置设计

2．2．1 构件的受力分析

2．2．2 液压件设计

2．3 进给装置设计

2．3．1 回转装置结构设计

2．3．2 横向进给装置结构设计

2．3．3 升降装置结构设计

2．3．4 割具角度调整装置结构设计

2．4 回转支架和底座结构设计

2．5 本章小结

第三章 控制系统设计

3．1 控制系统总体设计

3．1．1 概述

3．1．2 控制系统的组成

3．2 上位机

3．2．1 上位机的硬件配置

3．2．2 上位机的软件配置

3．3 下位机

3．3．1 PLC简介

3．3．2 PLC的选择

3．3．3 PLC控制系统结构

3．3．4 I／O点确定

3．4 驱动电路设计

3．4．1 步进电机驱动电路

3．4．2 回转电机的驱动

3．5 液压控制系统设计

3．6 抗干扰措施

3．6．1 主要干扰源

3．6．2 主要措施

3．7 本章小结

第四章 下位机软件设计

4．1 程序设计步骤

4．2 控制算法

4．3 程序设计与分析

4．3．1 主程序设计

4．3．2 初始化子程序设计

4．3．3 加工子程序设计

4．3．4 内、外割具调整子程序设计

4．4 部分程序

4．4．1 步进电机控制程序

4．4．2 装夹工件程序

4．5 本章小结

第五章 结论

致谢

参考文献