弯头环缝焊接专机研制

发布时间：2017-09-18 05:14

  本文关键词：弯头环缝焊接专机研制

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【摘要】：随着管道行业的不断发展和管道的大规模应用,对管道焊接提出了越来越高的要求。压力管道通常作为石油,天然气以及其它高压气体的传输介质,在国民经济中起着举足轻重的作用。考虑到其安全性和可靠性,其焊接要求必须得到保证。目前,虽然国内外已出现各种管道焊接通用设备,但是对于一些特殊管道的焊接方面,在很多情况下还是以人工焊接为主,焊接质量及效率无法得到保证。因此对于相应的焊接专机的研制十分必要。本文设计了一种弯头环缝焊接专机,以埋弧焊为焊接方式实现对一种长直管和弯管的焊接。在机械结构方面,焊机主要由夹紧装置、变位机、移动台车,调节支架、焊接挡板,焊机安装架五大部分组成。夹紧装置以其独特的夹紧方式实现弯头管工件的夹紧。变位机以一种新颖的传动结构实现工件的旋转变位。移动台车以链轮链条为传动方式可以在较长的轨道上运行,实现远距离工件的运输。同时其上具有夹紧和升降气缸,能够实现工件的夹紧和升降。调节支架起到在工件夹紧之前对工件的定位作用。焊接挡板座能实现对焊剂的堆放。焊机安装架主要起到支撑作用,其上安装有送丝机和气缸等装置。在气缸的作用下焊机机头部分能够前进和后退,同时焊机机头上十字拖板实现焊枪的手动调节。在焊机的控制系统方面,采用西门子S7-200系列PLC为控制核心,以西门子触摸屏SMART-700IE为人机交互界面。通过PLC实现对变位机旋转速度及角度、焊接速度、焊枪的摆动、移动台车段速等的控制。触摸屏能够实现焊接参数的输入和显示。整个设备配备了焊剂自动回收机及水冷系统等装置。通过对多次的焊接实验表明：弯头环缝焊接专机操作简便,自动化程度高,运行十分平稳,焊接效果很好,能够满足生产质量和效率要求,是理想的管道焊接专用设备。
【关键词】：管道焊接 弯头环缝焊接专机
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG43
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-15
• 1.1 课题研究的背景及意义12
• 1.2 焊接设备的发展现状12-13
• 1.3 管道焊接方法的概述13-14
• 1.4 本文设计要求14-15
• 第二章 机械结构设计15-28
• 2.1 所需解决的关键问题15-17
• 2.2 夹持装置的设计17-19
• 2.3 变位机机械结构设计19-22
• 2.3.1 旋转体结构20
• 2.3.2 支撑结构20-22
• 2.4 辅助结构设计22-26
• 2.4.1 调节支架结构设计22-23
• 2.4.2 焊剂挡板座结构设计23-24
• 2.4.3 焊枪及附属件安装架设计24
• 2.4.4 移动台车结构的设计24-26
• 2.5 设备总装配模型图26-28
• 第三章 传动系统的设计计算28-43
• 3.1 变位机齿轮的设计计算28-32
• 3.2 变位机重心的偏移及最大负载转矩的确定32-33
• 3.3 变位机电机及减速机的选型33-35
• 3.4 同步带传动结构的选用与设计计算35-38
• 3.5 台车电机减速机的选择38-39
• 3.6 台车链传动设计39-41
• 3.7 气缸选型41-43
• 3.7.1 顶升气缸的选择41
• 3.7.2 夹紧气缸的选择41-42
• 3.7.3 机头进给气缸选型42
• 3.7.4 焊剂输料气缸42-43
• 第四章 有限元结构分析43-51
• 4.1 有限元结构分析基础43
• 4.2 分析软件的步骤及介绍43-44
• 4.3 夹持装置结构静力学分析44-48
• 4.3.1 模型的简化及外力大小的确定44-45
• 4.3.2 施加约束及网格划分45-46
• 4.3.3 求解并分析结果46-47
• 4.3.4 改进结构的分析47-48
• 4.4 变位机支撑结构模态分析48-51
• 第五章 电气控制系统的硬件设计51-63
• 5.1 控制系统硬件选型51-56
• 5.1.1 PLC选型51-53
• 5.1.2 人机界面的选择53-54
• 5.1.3 焊接系统的选择54-55
• 5.1.4 摆动器和步进驱动器的选择55-56
• 5.2 控制系统电路设计56-60
• 5.3 气动系统设计60-61
• 5.4 操作面板及操作盒设计61-63
• 第六章 控制系统软件设计63-73
• 6.1 PLC程序设计63-70
• 6.1.1 PLC编程语言63-64
• 6.1.2 系统主程序设计64-65
• 6.1.3 自动程序设计65-66
• 6.1.4 手动程序设计66-67
• 6.1.5 编码器脉冲采集程序设计67-68
• 6.1.6 摆动程序设计68-70
• 6.2 触摸屏画面创建70-73
• 第七章 焊机调试73-75
• 7.1 调试时出现的问题73-74
• 7.2 焊接工艺试验74-75
• 结论75-76
• 致谢76-77
• 参考文献77-80
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 许贵芝;;中国焊接生产的现状和发展前景[J];焊管;2008年03期

2 马红旗;触摸屏在PLC中的应用[J];机电一体化;2003年04期

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本文编号：873582