全自动组合式坡口机设计研究

摘要

油气开发行业的不断发展促进了石油管件需求量的不断攀升，但是在管道铺设的过程中却面临管道与管道之间的焊接质量难以保证的问题，如果焊接质量较差，就很容易引起石油的泄漏，而一旦造成泄漏，不仅会使泄露点检查和维修困难，而且会造成资源的浪费和环境的污染。所以国家标准规定，当焊接管件公称厚度大于等于3mm时，在进行管件焊接连接时，需要对管件端面进行坡口加工，以保证焊接的质量。而坡口机是管件坡口加工过程中的专用设备，它不仅操作简便，而且效率高，可以达到一般车床的20倍以上。
　　本课题针对现有国内外小口径三通管件坡口机加工效率低、自动化程度不高、加工质量较差、管件的上料与下料还主要由工人手工操作、劳动强度大的特点，设计了一种新的全自动组合式坡口机。该坡口机不仅能够对三通的三个端面同时坡口，还能够实现三通的自动上料、自动装夹;加工完毕后还能实现夹具的自动松开和成品的自动下线。除此之外，针对现有动力头价格昂贵的问题，设计了一种新的动力头，大大降低了设备的成本，有利于该设备在管件加工行业更进一步的普及。最后，利用三维建模软件SolidWorks对设备进行了整体建模和虚拟装配，利用有限元软件ANSYS对设备的立柱进行了静态分析和模态分析，使得设备的结构更加合理。
　　总而言之，该设备在一定的程度上，既满足了三通管件高质量坡口的要求，又能使其操作简便，性能稳定，自动化程度高。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题来源及研究的背景和意义

1．1．1 课题来源

1．1．2 课题研究的背景和意义

1．2 国内外坡口机的发展现状和发展趋势

1．2．1 国内外坡口机的发展现状

1．2．2 国内外坡口机的发展趋势

1．3 本课题的主要内容

第二章 全自动坡口机总体方案设计

2．1 引言

2．2 常用管件的介绍

2．2．1 常用管件的种类和代号

2．2．2 常用管件的材料和坡口形式

2．2．3 常用管件的加工精度要求

2．3 全自动坡口机总体方案设计

2．4 各部件方案设计

2．4．1 夹具夹紧机构

2．4．2 进给切削机构

2．4．3 自动送料机构

2．4．4 自动下料机构

2．4．5 立柱结构设计

2．4．6 水平方向动力头的设计

2．4．7 全自动坡口机加工冷却方案的设计

2．4．8 刀架部分结构设计

2．5 本章小结

第三章 全自动坡口机的主要零部件的计算与选型

3．1 竖直方向进给切削机构主要零部件的计算与选型

3．1．1 竖直方向动力头的计算与选型

3．1．2 伺服电机的计算与选型

3．1．3 滚珠丝杠和直线导轨的计算与选型

3．2 夹具夹紧机构主要零部件的计算与选型

3．2．1 夹具夹紧力的计算

3．2．2 夹紧油缸的选型

3．2．3 直线导轨的选型

3．3 水平方向进给切削机构主要零部件的计算与选型

3．3．1 V带传动的计算与选型

3．3．2 伺服电机的选型

3．4 本章小结

第四章 全自动坡口机的三维建模和立柱结构有限元分析

4．1 全自动坡口机的三维建模

4．1．1 SolidWorks软件简介

4．1．2 SolidWorks建立实体模型

4．1．3 坡口机的虚拟装配

4．2 基于ANSYS的立柱结构有限元分析

4．2．1 有限元分析原理和ANSYS软件的简介

4．2．2 有限元分析模型的建立

4．2．3 立柱的有限元静力分析

4．2．4 立柱的有限元模态分析

4．3 本章小结

第五章 全自动坡口机控制系统设计

5．1 全自动坡口机控制系统硬件设计

5．2 全自动坡口机控制系统软件设计

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况