本文關(guān)鍵詞：鋼管倒棱機夾緊機構(gòu)系列的優(yōu)化設(shè)計

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【摘要】：被譽為工業(yè)發(fā)展“血管”的鋼管在國民經(jīng)濟中占有重要的地位。全自動鋼管端面銑頭倒棱機是現(xiàn)代鋼管生產(chǎn)過程中不可缺少的設(shè)備之一,主要在鋼管的精整加工階段對鋼管的端面進行平頭,去毛刺和倒棱坡口成型等工作。為保證鋼管的精整的質(zhì)量和效率,設(shè)計合理的夾緊裝置是一項重要的工作。鋼管夾緊裝置應(yīng)準確的定位需加工的鋼管端面的位置,將鋼管夾緊并緊固,防止鋼管在切削力、慣性力、離心力以及重力等外力的作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動、滑動、位移和振動等,使鋼管端面與刀具及切削成形運動過程保持準確的位置。本文在總結(jié)各類經(jīng)典夾具的基礎(chǔ)上對鋼管夾緊裝置進行了全新的設(shè)計,提出了多連桿式夾緊裝置,并對該夾緊機構(gòu)做了一下研究:(1)根據(jù)設(shè)計的多連桿式夾緊機構(gòu),計算出該機構(gòu)夾緊鋼管加工時的切削力(圓周力和平端面力),計算了卡鉗夾緊力以及鋼管被夾緊切削時的彈性變形量。通過STEP函數(shù)仿真模擬夾緊力的作用過程,并在ADAMS-View模塊中對夾緊力進行了模擬測量驗證,結(jié)果顯示計算值與仿真過程中的測量值相對誤差為3.01%,兩者相差在±5%以內(nèi)。由此可見,ADAMS建立的仿真模型非常接近鋼管生產(chǎn)的實際工作夾緊力情況。(2)基于Φ76鋼管夾緊機構(gòu)創(chuàng)建18個設(shè)計變量,并進行了參數(shù)化建模及優(yōu)化設(shè)計。根據(jù)夾緊裝置整體尺寸要求提出了兩種優(yōu)化思路。結(jié)合實際生產(chǎn)需要及經(jīng)濟性考慮,最終選擇不改變夾緊機構(gòu)整體尺寸,僅改變內(nèi)部桿件尺寸及各桿件的連接位置的方案,獲得了結(jié)構(gòu)的最合理參數(shù),使氣缸做功的最大驅(qū)動力減少了36.6%,平均驅(qū)動力減少了19.9%,極大地降低了生產(chǎn)加工的能耗。(3)針對鋼管口徑型號不一,對夾緊機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計將是一項復雜的工作,提出了系列優(yōu)化的方案,根據(jù)分析選取合適的中間設(shè)計變量建立與鋼管外徑之間參數(shù)關(guān)系,選取卡鉗兩鉸接間距離為中間變量,并將其創(chuàng)建為DV_19。通過改變DV_19的數(shù)值進行系列優(yōu)化,優(yōu)化后,氣缸連桿的長度尺寸變?yōu)榱?鉗座連桿的尺寸減小約56.7%~66.8%,且鉗座連桿的中間鉸接與鉗口連桿處鉸接重合,此時鉗座連桿變?yōu)槎U,不再是受三個力的桿件。氣缸最大驅(qū)動力降低了36.0%~39.9%,相同工況下,能耗降低19.0%~23.6%。(4)對影響機構(gòu)的關(guān)鍵長度尺寸進行了參數(shù)化計算,系列優(yōu)化結(jié)果為其他各口徑夾緊裝置的設(shè)計提供了理論依據(jù)。同時對卡鉗進行了有限元分析,結(jié)果符合要求。
【關(guān)鍵詞】：倒棱機 夾緊機構(gòu) 參數(shù)化設(shè)計 ADAMS 優(yōu)化設(shè)計 系列優(yōu)化
【學位授予單位】：天津理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG75
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 課題研究的背景及來源10-11
• 1.1.1 鋼管發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢10
• 1.1.2 課題來源10-11
• 1.2 鋼管端面銑頭倒棱平頭的作用及鋼管加工過程11-12
• 1.3 鋼管銑頭倒棱領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向12-13
• 1.4 本課題研究的意義及主要內(nèi)容13-15
• 1.4.1 本課題研究的意義13
• 1.4.2 本課題的主要內(nèi)容13-15
• 第二章 全自動鋼管端面銑頭倒棱機夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計15-20
• 2.1 機床夾具簡介15-16
• 2.1.1 機床夾具定義及作用15
• 2.1.2 夾具的基本組成15-16
• 2.2 典型夾具結(jié)構(gòu)及工作原理簡介16-17
• 2.3 本文研究夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計17-19
• 2.3.1 新型倒棱機鋼管夾緊機構(gòu)設(shè)計及其工作原理17
• 2.3.2 驅(qū)動方式的選擇17-19
• 2.4 本章小結(jié)19-20
• 第三章 卡鉗夾緊力和彈性變形量的計算及驗證20-27
• 3.1 計算鋼管加工切削力20-21
• 3.1.1 圓周力的計算20
• 3.1.2 平端面力的計算20-21
• 3.2 卡鉗夾緊力的計算21-22
• 3.3 鋼管彈性變形量的計算22-23
• 3.4 夾緊力的測量驗證23-26
• 3.4.1 虛擬樣機技術(shù)技術(shù)軟件ADAMS的簡介23-24
• 3.4.2 夾緊力的測量24-26
• 3.5 本章小結(jié)26-27
• 第四章 基于ADAMS的Φ76 鋼管夾具的優(yōu)化設(shè)計27-36
• 4.1 鋼管夾具動力學優(yōu)化分析27-35
• 4.1.1 優(yōu)化目標27
• 4.1.2 模型建立及其參數(shù)化27-32
• 4.1.3 自變量參數(shù)范圍的確定32
• 4.1.4 根據(jù)靈敏度分析選擇優(yōu)化參數(shù)32-33
• 4.1.5 優(yōu)化結(jié)果及分析33-35
• 4.2 本章小結(jié)35-36
• 第五章 鋼管倒棱機多連桿夾緊機構(gòu)系列的優(yōu)化36-54
• 5.1 模型建立及其參數(shù)化36-46
• 5.1.1 系列優(yōu)化的目標和關(guān)鍵點36
• 5.1.2 中間參數(shù)的選擇36-37
• 5.1.3 夾緊機構(gòu)系列的參數(shù)化推導37-42
• 5.1.4 夾緊機構(gòu)優(yōu)化參數(shù)的選取42-43
• 5.1.5 夾緊機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計43-46
• 5.2 系列優(yōu)化夾緊機構(gòu)與鋼管口徑參數(shù)關(guān)系46-51
• 5.2.1 各口徑優(yōu)化結(jié)果的對比46-50
• 5.2.2 系列優(yōu)化后關(guān)鍵尺寸與鋼管口徑的參數(shù)關(guān)系計算50-51
• 5.3 卡鉗的有限元分析51-53
• 5.3.1 卡鉗有限元模型的建立51-52
• 5.3.2 靜力仿真結(jié)果分析52-53
• 5.4 本章小結(jié)53-54
• 第六章 結(jié)論與展望54-56
• 6.1 課題總結(jié)54
• 6.2 課題展望54-56
• 參考文獻56-58
• 發(fā)表論文和科研情況說明58-59
• 致謝59-60
• 附錄-1 Ф76 鋼管夾緊機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計數(shù)據(jù)60-63
• 附錄-2 鋼管夾緊機構(gòu)系列的優(yōu)化設(shè)計數(shù)據(jù)63-71

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本文編號：1081499