直缝焊管焊缝修磨系统设计与磨削工艺研究
发布时间：2021-07-24 18:04
当前我国油气管线网发展迅速,管线钢的生产日趋成熟,然而生产中管端焊缝的磨削质量依旧阻碍管线钢焊管的高质量生产。本文针对直缝埋弧焊管生产线中管端焊缝磨削生产中效率低、质量不稳定、危害工人健康等问题,设计了以无人化为目标的管端焊缝修磨系统,梳理了修磨系统工艺流程,进而进行了系统整体方案设计,对机器人子系统和检测系统进行了详细设计。本文根据直缝埋弧焊管管端焊缝的修磨工况和修磨要求,详细设计了三角形砂带修磨头,修磨头主要由气动系统、驱动系统、张紧轮系统、接触轮系统组成。在RobotStudio中搭建了磨削实际工况进行了干涉仿真,使得修磨头能够较好地适应各种规格钢管焊缝的磨削。在修磨系统的设计基础上,设计了以考察砂带线速度、进给量、进给速度、砂带粒度与考察磨削量、磨削力之间的关系为目的的焊缝砂带修磨工艺试验方案,给出了单因子试验和多因子试验的具体方案,有助于后续试验的顺利进行。为保证修磨系统修磨精度,以修磨精度为考察标准,对修磨头进行了静力学仿真,验证了修磨头具有足够的刚度和强度,同时进行了模态分析,对修磨头电机工作频率给出了进一步建议。修磨头工作时驱动轮转速较高,对分析修磨头动态响应特性进行进...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磨削工位现场布置图
2.4 机器人系统设计 机器人系统作为动作的执行部分，主要包括机器人及其附件，以及地轨等，主要需要满足载荷和工作空间的要求。 2.4.1 机器人型号选择 采用 ABB 公司 IRB6700-200/2.60，负载 200kg，工作范围 2.6m，电源电压200-600V，50/60Hz，功耗：2.85kW，电缆 2.5-4m。机器人控制器选用 IRC5，IRC5是 ABB 第五代机器人控制器，机器人与控制柜的实物如图 2-7 所示。
燕山大学工学硕士学位论文-18-表2-7ABB机器人对第七轴力和力矩要求方向机器人正常运行负载机器人急停最大负载X，Y轴向力±7.4kN±19.8kNZ轴向力14.6±4.5kN14.6±15.7kNX，Y轴向力矩±21.kN·m±37.1kN·mZ轴向力矩±5.0kN·m±11.4kN·m图2-8ABB机器人的力和力矩方向示意图2.4.2机器人第七轴设计机器人应安装在第七轴之上，以拓宽机器人的工作范围，满足不同长度钢管的加工要求。机器人第七轴的控制亦属于修磨系统集成的一部分，第七轴需要与机器人及旋转辊托进行联动，在工作中与机器人配合动作，完成进入工位、焊缝的检测和修磨、退出工位等动作。除上述要求外，机器人正常作业时，机器人第七轴应提供充足的保持力，防止机器人底座的抖动影响打磨精度；机器人第七轴应满足机器人快速、准确地到达预定位置；机器人第七轴应具备防撞功能，防止机器人脱轨。机器人IRB6700质量1170kg，底座尺寸1080×950mm，钢管长度为10.0～18.3m，取机器人第七轴活动平台宽度1m，机器人第七轴总长7m，工作行程5m。机器人第七轴采用铸铁一体加工，深灰色烤漆，分2段拼接，选用台湾上银重载45直线导轨配合6个上银45重载导轨滑块，传动部分采用台湾YYC齿轮齿条，可以满足机器人静载荷和工作扭矩的承载要求。工作现场粉尘严重，导轨配有防尘刮板。修磨头气缸与气动控制柜相距太远会导致气体压力衰减，使得气体压力控制
【参考文献】：
期刊论文
[1]油气输送管道用钢管标准的发展历程及趋势[J]. 李为卫,谢萍,杨明,吴锦强. 油气储运. 2019(06)
[2]埋弧焊管管端焊缝磨削机器人设计与应用[J]. 王旭,孟凡佳,徐刚,陈延军. 焊管. 2018(11)
[3]世界油气资源消费现状及油气管道发展趋势分析[J]. 吴宗强. 云南化工. 2018(07)
[4]基于田口设计法的数控铣削加工参数优化[J]. 王爱华,舒克. 实验科学与技术. 2018(05)
[5]基于田口方法的车削45钢参数优化分析[J]. 刘永姜,李智航,王洋,王晓晶. 机械设计与制造. 2018(03)
[6]基于RobotStudio焊接工业机器人虚拟工作站[J]. 管菊花,邓艳菲. 南方农机. 2017(13)
[7]全球油气管道分布现状及发展趋势[J]. 严琳,赵云峰,孙鹏,刘明顺,王琦. 油气储运. 2017(05)
[8]波形钢腹板PC连续箱梁桥自振频率分析与试验研究[J]. 冀伟,刘世忠,蔺鹏臻. 中南大学学报(自然科学版). 2016(04)
[9]海外油气管道发展的实践与思考[J]. 祝宝利. 北京石油管理干部学院学报. 2016(01)
[10]不同钢厂X80级管线钢焊缝组织、性能的分析和比较[J]. 孙荣华,尹晓龙,王燕,杜方静. 江汉石油科技. 2014(03)
博士论文
[1]X80高钢级管线钢埋弧焊丝的研究[D]. 陈延清.天津大学 2010
硕士论文
[1]下肢外骨骼助力机器人结构设计与仿真分析[D]. 陈树洋.江苏大学 2018
[2]基于鼓型接触轮的砂带磨抛研究与实验[D]. 张阳.吉林大学 2018
[3]基于田口方法及有限元分析的汽车顶盖工艺参数优化的应用研究[D]. 孟伟.沈阳大学 2017
[4]整体叶盘砂带磨削加工振动及工艺优化数值仿真研究[D]. 金华.重庆大学 2017
[5]田口方法信噪比的改进研究[D]. 姚星.长沙理工大学 2017
[6]基于ANSYS和ADAMS仿真的非对称机体振动分析[D]. 陈小雷.大连理工大学 2016
[7]钢轨焊缝打磨机器人的焊缝激光识别与重构研究[D]. 刘威.南华大学 2016
[8]复杂曲面高效磨削专用机床的关键技术研究[D]. 李震帅.东北大学 2015
[9]叶片机器人砂带磨削系统数字样机建立与分析[D]. 马良.东北大学 2014
[10]西气东输二线用X80管线钢组织—性能的研究[D]. 张莉莉.西安石油大学 2009
本文编号：3301152
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磨削工位现场布置图
2.4 机器人系统设计 机器人系统作为动作的执行部分，主要包括机器人及其附件，以及地轨等，主要需要满足载荷和工作空间的要求。 2.4.1 机器人型号选择 采用 ABB 公司 IRB6700-200/2.60，负载 200kg，工作范围 2.6m，电源电压200-600V，50/60Hz，功耗：2.85kW，电缆 2.5-4m。机器人控制器选用 IRC5，IRC5是 ABB 第五代机器人控制器，机器人与控制柜的实物如图 2-7 所示。
燕山大学工学硕士学位论文-18-表2-7ABB机器人对第七轴力和力矩要求方向机器人正常运行负载机器人急停最大负载X，Y轴向力±7.4kN±19.8kNZ轴向力14.6±4.5kN14.6±15.7kNX，Y轴向力矩±21.kN·m±37.1kN·mZ轴向力矩±5.0kN·m±11.4kN·m图2-8ABB机器人的力和力矩方向示意图2.4.2机器人第七轴设计机器人应安装在第七轴之上，以拓宽机器人的工作范围，满足不同长度钢管的加工要求。机器人第七轴的控制亦属于修磨系统集成的一部分，第七轴需要与机器人及旋转辊托进行联动，在工作中与机器人配合动作，完成进入工位、焊缝的检测和修磨、退出工位等动作。除上述要求外，机器人正常作业时，机器人第七轴应提供充足的保持力，防止机器人底座的抖动影响打磨精度；机器人第七轴应满足机器人快速、准确地到达预定位置；机器人第七轴应具备防撞功能，防止机器人脱轨。机器人IRB6700质量1170kg，底座尺寸1080×950mm，钢管长度为10.0～18.3m，取机器人第七轴活动平台宽度1m，机器人第七轴总长7m，工作行程5m。机器人第七轴采用铸铁一体加工，深灰色烤漆，分2段拼接，选用台湾上银重载45直线导轨配合6个上银45重载导轨滑块，传动部分采用台湾YYC齿轮齿条，可以满足机器人静载荷和工作扭矩的承载要求。工作现场粉尘严重，导轨配有防尘刮板。修磨头气缸与气动控制柜相距太远会导致气体压力衰减，使得气体压力控制
【参考文献】：
期刊论文
[1]油气输送管道用钢管标准的发展历程及趋势[J]. 李为卫,谢萍,杨明,吴锦强. 油气储运. 2019(06)
[2]埋弧焊管管端焊缝磨削机器人设计与应用[J]. 王旭,孟凡佳,徐刚,陈延军. 焊管. 2018(11)
[3]世界油气资源消费现状及油气管道发展趋势分析[J]. 吴宗强. 云南化工. 2018(07)
[4]基于田口设计法的数控铣削加工参数优化[J]. 王爱华,舒克. 实验科学与技术. 2018(05)
[5]基于田口方法的车削45钢参数优化分析[J]. 刘永姜,李智航,王洋,王晓晶. 机械设计与制造. 2018(03)
[6]基于RobotStudio焊接工业机器人虚拟工作站[J]. 管菊花,邓艳菲. 南方农机. 2017(13)
[7]全球油气管道分布现状及发展趋势[J]. 严琳,赵云峰,孙鹏,刘明顺,王琦. 油气储运. 2017(05)
[8]波形钢腹板PC连续箱梁桥自振频率分析与试验研究[J]. 冀伟,刘世忠,蔺鹏臻. 中南大学学报(自然科学版). 2016(04)
[9]海外油气管道发展的实践与思考[J]. 祝宝利. 北京石油管理干部学院学报. 2016(01)
[10]不同钢厂X80级管线钢焊缝组织、性能的分析和比较[J]. 孙荣华,尹晓龙,王燕,杜方静. 江汉石油科技. 2014(03)
博士论文
[1]X80高钢级管线钢埋弧焊丝的研究[D]. 陈延清.天津大学 2010
硕士论文
[1]下肢外骨骼助力机器人结构设计与仿真分析[D]. 陈树洋.江苏大学 2018
[2]基于鼓型接触轮的砂带磨抛研究与实验[D]. 张阳.吉林大学 2018
[3]基于田口方法及有限元分析的汽车顶盖工艺参数优化的应用研究[D]. 孟伟.沈阳大学 2017
[4]整体叶盘砂带磨削加工振动及工艺优化数值仿真研究[D]. 金华.重庆大学 2017
[5]田口方法信噪比的改进研究[D]. 姚星.长沙理工大学 2017
[6]基于ANSYS和ADAMS仿真的非对称机体振动分析[D]. 陈小雷.大连理工大学 2016
[7]钢轨焊缝打磨机器人的焊缝激光识别与重构研究[D]. 刘威.南华大学 2016
[8]复杂曲面高效磨削专用机床的关键技术研究[D]. 李震帅.东北大学 2015
[9]叶片机器人砂带磨削系统数字样机建立与分析[D]. 马良.东北大学 2014
[10]西气东输二线用X80管线钢组织—性能的研究[D]. 张莉莉.西安石油大学 2009
本文编号：3301152
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