管体坡口切削加工原理及工艺研究

发布时间：2019-09-26 10:18

【摘要】：坡口管体在焊接领域有及其广泛的应用,管体坡口的加工方式也日益多样化。为了解决目前坡口加工中存在的一些问题,实现坡口自动化焊接的目的,本文提出采用坡口加工专用数控机床以铣削方式完成坡口加工,并对管体坡口加工原理及工艺进行研究。首先,对相贯管体的相贯线数学模型进行研究;在正交相贯线数学模型基础上,建立有、无钝边的等角度坡口数学模型;以坡口截面焊料填充面积相等思想为指导,对坡口焊接时焊料填充面积与坡口角度变化关系进行研究,建立有、无钝边的变角度(等截面)坡口数学模型,将坡口廓形以空间坐标点形式表示,为坡口加工提供数据支持。其次,通过对机床结构的静力学分析,完成管体坡口加工专用机床的结构布局。对机床主要部分及运动功能进行分析,对机床加工管体相贯曲面及坡口曲面的原理进行研究,明确了机床加工时各轴联动关系,建立机床加工数学模型。利用三维软件对工件及机床进行数字化及参数化实体建模;通过坡口加工运动仿真,验证了本文加工数学模型的正确性。再次,提出基于坡口加工专用机床的坡口加工工艺方法,通过对宏程序编制流程的研究,完成程序的编制并进行实际加工。对程序中编程点间的步长及进给速度对坡口表面加工质量的影响进行分析,完成宏程序的优化,通过实际加工表明程序优化效果良好。最后,提出了一种由光电寻边器与数控系统联合实现的检测坡口加工廓形的在机测量方法,利用最小二乘法对测量数据进行处理及图像拟合,通过坡口测量廓形与理论廓形的对比进行加工误差分析。在三维软件中模拟刀具切削状态,研究刀具对坡口加工误差的影响并提出消减误差的方法。利用有限元法对优化后的刀具进行模态分析,分析结果符合动态刚性要求;对切削深度与刀具形变关系进行研究,确定出最优切削深度用以指导实际加工。本研究旨在通过对坡口加工专用数控机床及坡口加工原理及工艺研究,解决目前机加工中存在的不足,促进焊接工程领域中加工设备及焊接自动化的发展。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG547

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本文编号：2542082