基于间歇式切削的薄壁不锈钢管切管机的研究设计

发布时间：2020-07-16 09:20

【摘要】：不锈钢管具有强度高、耐腐蚀性好、承受冲击能力强等众多优点,使得它广泛应用在生活的各个领域。随着自动化程度的不断提高,人们对不锈钢钢管的切割质量要求也越来越高。我国目前对薄壁管材的切割方法还存在着很多的不足,严重的制约着我国的工业发展,因此,近年来对高精度、高自动化、高切割质量、高切割效率的切管机研究成为了相关学科的研究重点和难点,同时也是中国工业进一步发展的必然趋势。本文旨在设计一款自动化程度高,结构紧凑,切割精度高的切管机,从而提高薄壁不锈钢钢管的切割质量,为企业带来更多的经济效益和社会效益。本文综合分析了国内外薄壁不锈钢管切管机的研究,对国外相关切管机的先进结构设计进行了借鉴,同时对薄壁不锈钢钢管易变形、难切削的特点进行了对比分析和研究,以管径为?100mm~?150mm、壁厚为1.0mm~1.5mm薄壁不锈钢管为设计对象,以现有行星式切管机的结构为基础,提出了一种行星式双刀对称偏心安装的间歇式切割方法,该切割方法不但能够实现刀具自身的主运动和进给运动,而且能减小了薄壁不锈钢管在切割过程中的变形量,提高切割面的质量。本文首先对间歇式薄壁不锈钢管切管机在切削过程中的切削特性进行了分析,计算了其切削过程中的切削力,其次对间歇式薄壁不锈钢管切管机的整体切割方案进行了确定对结构进行了设计,最后,针对间歇式薄壁不锈钢管切管机的重要部件进行了有限元分析,验证了其强度和刚度的可靠性。在对间歇式薄壁不锈钢管切管机的设计过程中,使用了理论分析与计算机仿真相结合的方法,验证了设计的可行性,完成了方案确定、理论分析和结构设计等任务,并对结构的合理性进行了验证。首先是行星式双刀对称偏心安装的间歇式切割方式能够降低薄壁不锈钢管的切割变形量,提高切割精度;其次间歇式薄壁不锈钢管切管机的刀具偏心安装在行星齿轮上,在公转的同时完成自转,因此只需要一个主电机就能够带动两把刀具转动,通过机械结构降低了电机的使用量,提高了电机的使用效率,降低了设备的制造成本;最后利用SolidWorks三维实体软件和ANSYS有限元分析软件对间歇式切管机的主要部件进行有限元分析,通过ANSYS软件验证了结构的合理性,提高切管机的使用寿命。
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG48
【图文】：

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图 1.1 德国全自动激光切割机图 1.1 为德国 MULLER 公司生产的全自动激光切管机，是目前切管机中自程度最高、切割速度最快的切割装置，它采用的是高频率光纤激光发生器，镜面反射、聚焦把这一高能量光束照射在钢管上使切割部位发生溶化从而对进行切割，具有较高的切割稳定性和优良的切割能力[21]-[22]。这也使得激光切无论是在切割精度还是在切割表面质量上都是其他切割方法所难以替代的，之外还有切割效率高的特点，尤其是对薄壁不锈钢管这种难切削材料更是切式的首选。但是激光切管机也存在着一定的缺陷，首先是切割设备价格昂贵钢管切割设备中价格最高的，因此首次的资金投入较大，一般的企业难以负起，其次激光的功率也限制了它的使用情况，激光切管机的功率与它的切割有着密切的关系，因此带有一定的局限性。当钢管的厚度较增加到一定程度光切管机的切割质量和切割速度就会急剧下降，从而降低它的切割精度，为的后续加工带来困难。

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扎林科夫提出的电火花切割的基础上发展而来的一种切割方法，它通过正负产生的高温来熔化钢材，通过高压气体把熔化的材料吹走从而达到切割的目种切割方式理论上可以切割任何导电的金属，因此具有很高的切割普遍-[25]。并且通过美国和日本相关厂商的改进以后，等离子切割设备的易损部件定性有了明显的提高。但是目前等离子切割设备的稳定性仍然难以满足社会求，并且设备的维修费用较高，电磁的兼容性、设备的安全性和环保性以及产生的氧化性也是限制等离子切割发展的重要原因。

【参考文献】