PDC钻头数字化设计与制造技术研究
发布时间：2021-07-08 16:40
随着石油天然气工业的快速发展,PDC钻头由于其能在较低的转速、钻压下获得较高的进尺,正在备受人们的青睐,迄今为止PDC钻头正在逐渐的取代牙轮钻头成为主要的破岩工具,其降低了钻井成本的同时提高了钻井质量。钢体式PDC钻头由于其钻头体的强度高韧性好且可以由机械加工直接得到,生产成本低故需求量正在不断增加。但是国内钢体式PDC钻头的加工起步较晚,工艺还不是很完善,以至于钢体式PDC钻头的精度和产量很难满足市场的需求。本文通过对钢体式PDC钻头体设计及对摇篮式五轴数控加工中心后处理研究的基础上,系统的安排了钻头体的加工工艺,并通过加工试验验证其可行性。首先,通过对钢体式PDC钻头体的冠部剖面形状、切削齿尺寸及布齿和切削齿工作角度的设计建立钢体式PDC钻头的三维模型。其次,研究了多轴数控铣削加工工艺,为钢体式PDC钻头的多轴加工提供理论依据;同时通过对蚁群算法进行改进,使得信息素浓度能够更好的反映路径信息,加快了最优路径的搜索速度,对钢体式PDC钻头刀翼上刀具安装孔的走刀轨迹进行了优化,提高了钻头的加工效率。避免了在多轴加工中的刀具干涉,优化了工艺条件。再次,研究了摇篮式五轴数控加工中心后置处理...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 PDC钻头介绍
1.3 PDC钻头的国内外研究现状
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.3.3 PDC钻头的发展方向
1.4 课题来源与主要研究内容
第2章 PDC钻头结构设计与数控铣削加工工艺
2.1 PDC钻头结构设计
2.1.1 冠部剖面组成及作用
2.1.2 冠部剖面形状设计
2.1.3 切削齿尺寸设计
2.1.4 切削齿布齿设计
2.2 多轴数控铣削加工工艺
2.2.1 钻头的数控加工工艺
2.2.2 切削参数的选择
2.2.3 刀位干涉的处理
2.3 基于改进蚁群算法的PDC钻头孔位加工轨迹优化
2.3.1 蚁群算法在加工路径优化问题的应用
2.3.2 改进蚁群算法在优化加工路径问题的应用
2.3.3 验证过程
2.4 本章小结
第3章 摇篮式五轴数控加工中心的后置处理程序实现
3.1 摇篮式五轴数控加工中心的结构和参数
3.2 摇篮式五轴数控加工中心后置处理算法
3.3 刀具位置数据CLDATA文件处理
3.4 后置处理软件界面的设计
3.5 本章小结
第4章 PDC钻头数控加工试验
4.1 PDC钻头加工工艺研究
4.2 PDC钻头加工流程
4.2.1 车削加工工艺流程
4.2.2 铣削加工工艺流程
4.3 实验结果与分析
4.4 本章小结
第5章 结论
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]PDC钻头技术发展现状与展望[J]. 杨金华,郭晓霞. 石油科技论坛. 2018(01)
[2]PDC钻头布齿参数的逆向设计与优化[J]. 况雨春,王元吉,冯明,韩一维. 工程设计学报. 2017(05)
[3]基于改进蚁群算法的PCB孔加工路径优化[J]. 王捷晨,路林吉. 化工自动化及仪表. 2017(05)
[4]PDC钻头新进展及发展思考[J]. 潘军,王敏生,光新军. 石油机械. 2016(11)
[5]PDC钻头布齿设计中的三维齿间距计算方法[J]. 杨迎新,刘芸芸,黄奎林. 钻采工艺. 2016(03)
[6]基于改进蚁群算法在粮食物流配送路径优化的应用研究[J]. 何小虎. 电子设计工程. 2016(09)
[7]浅析PDC钻头及泥包原因分析和对策[J]. 陈红玲. 新疆有色金属. 2016(02)
[8]国际油气井钻头进展概述（三）——PDC钻头发展进程及当今态势（上）[J]. 左汝强. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2016(03)
[9]石灰岩地层PDC钻头仿生PDC齿工作角优化试验研究[J]. 高科,孙阳,刘婧,孙友宏,张绪良,李梦. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2015(11)
[10]改进蚁群算法求解最短路径问题[J]. 袁亚博,刘羿,吴斌. 计算机工程与应用. 2016(06)
博士论文
[1]复杂地层PDC钻头个性化设计及应用研究[D]. 杨庆理.中国石油大学 2007
硕士论文
[1]PDC钻头布齿参数逆向分析技术研究[D]. 王元吉.西南石油大学 2017
[2]基于UG/Post的五轴加工中心后置处理器研究与开发[D]. 汪雷亮.哈尔滨工业大学 2016
[3]双转台式五轴联动加工中心后置处理器的开发与实践[D]. 马仲亮.广西科技大学 2015
[4]大庆油田中深井PDC钻头结构优化设计研究[D]. 候德大.东北石油大学 2014
[5]PDC钻头多相流流场模拟及应用研究[D]. 秦超.西南石油大学 2014
[6]PDC钻头数控加工工艺开发应用[D]. 杜滨.山东大学 2013
[7]PDC取芯钻头切削齿磨损规律的研究[D]. 谢晓红.中南大学 2011
[8]五轴联动数控加工后置处理若干关键技术问题研究[D]. 魏红港.东北大学 2010
[9]PDC扩孔钻头的结构优化及仿真研究[D]. 高桐.大庆石油学院 2010
[10]PDC钻头关键设计参数优化研究[D]. 蔡环.中国石油大学 2008
本文编号：3271943
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 PDC钻头介绍
1.3 PDC钻头的国内外研究现状
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.3.3 PDC钻头的发展方向
1.4 课题来源与主要研究内容
第2章 PDC钻头结构设计与数控铣削加工工艺
2.1 PDC钻头结构设计
2.1.1 冠部剖面组成及作用
2.1.2 冠部剖面形状设计
2.1.3 切削齿尺寸设计
2.1.4 切削齿布齿设计
2.2 多轴数控铣削加工工艺
2.2.1 钻头的数控加工工艺
2.2.2 切削参数的选择
2.2.3 刀位干涉的处理
2.3 基于改进蚁群算法的PDC钻头孔位加工轨迹优化
2.3.1 蚁群算法在加工路径优化问题的应用
2.3.2 改进蚁群算法在优化加工路径问题的应用
2.3.3 验证过程
2.4 本章小结
第3章 摇篮式五轴数控加工中心的后置处理程序实现
3.1 摇篮式五轴数控加工中心的结构和参数
3.2 摇篮式五轴数控加工中心后置处理算法
3.3 刀具位置数据CLDATA文件处理
3.4 后置处理软件界面的设计
3.5 本章小结
第4章 PDC钻头数控加工试验
4.1 PDC钻头加工工艺研究
4.2 PDC钻头加工流程
4.2.1 车削加工工艺流程
4.2.2 铣削加工工艺流程
4.3 实验结果与分析
4.4 本章小结
第5章 结论
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]PDC钻头技术发展现状与展望[J]. 杨金华,郭晓霞. 石油科技论坛. 2018(01)
[2]PDC钻头布齿参数的逆向设计与优化[J]. 况雨春,王元吉,冯明,韩一维. 工程设计学报. 2017(05)
[3]基于改进蚁群算法的PCB孔加工路径优化[J]. 王捷晨,路林吉. 化工自动化及仪表. 2017(05)
[4]PDC钻头新进展及发展思考[J]. 潘军,王敏生,光新军. 石油机械. 2016(11)
[5]PDC钻头布齿设计中的三维齿间距计算方法[J]. 杨迎新,刘芸芸,黄奎林. 钻采工艺. 2016(03)
[6]基于改进蚁群算法在粮食物流配送路径优化的应用研究[J]. 何小虎. 电子设计工程. 2016(09)
[7]浅析PDC钻头及泥包原因分析和对策[J]. 陈红玲. 新疆有色金属. 2016(02)
[8]国际油气井钻头进展概述（三）——PDC钻头发展进程及当今态势（上）[J]. 左汝强. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2016(03)
[9]石灰岩地层PDC钻头仿生PDC齿工作角优化试验研究[J]. 高科,孙阳,刘婧,孙友宏,张绪良,李梦. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2015(11)
[10]改进蚁群算法求解最短路径问题[J]. 袁亚博,刘羿,吴斌. 计算机工程与应用. 2016(06)
博士论文
[1]复杂地层PDC钻头个性化设计及应用研究[D]. 杨庆理.中国石油大学 2007
硕士论文
[1]PDC钻头布齿参数逆向分析技术研究[D]. 王元吉.西南石油大学 2017
[2]基于UG/Post的五轴加工中心后置处理器研究与开发[D]. 汪雷亮.哈尔滨工业大学 2016
[3]双转台式五轴联动加工中心后置处理器的开发与实践[D]. 马仲亮.广西科技大学 2015
[4]大庆油田中深井PDC钻头结构优化设计研究[D]. 候德大.东北石油大学 2014
[5]PDC钻头多相流流场模拟及应用研究[D]. 秦超.西南石油大学 2014
[6]PDC钻头数控加工工艺开发应用[D]. 杜滨.山东大学 2013
[7]PDC取芯钻头切削齿磨损规律的研究[D]. 谢晓红.中南大学 2011
[8]五轴联动数控加工后置处理若干关键技术问题研究[D]. 魏红港.东北大学 2010
[9]PDC扩孔钻头的结构优化及仿真研究[D]. 高桐.大庆石油学院 2010
[10]PDC钻头关键设计参数优化研究[D]. 蔡环.中国石油大学 2008
本文编号：3271943
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