發(fā)布時間：2022-02-17 10:03

　　管道相貫類結(jié)構(gòu)在管道施工中隨處可見。管道相貫結(jié)構(gòu)使用兩管焊接成型,在現(xiàn)代管道工程中自動焊接占據(jù)越來越多的份額,但是自動焊接管道相貫需要加工變角度坡口�，F(xiàn)有變角度坡口采用火焰加工,坡口表面質(zhì)量差,限制了管道工程的自動化進(jìn)程。本文以機加工變角度坡口為研究背景,研究側(cè)銑加工變角度坡口曲面的加工原理和加工工藝。重點從變角度坡口曲面的數(shù)學(xué)建模、專用數(shù)控加工裝備的錐銑刀側(cè)銑加工原理與路徑規(guī)劃、在機測量變角度坡口曲面三方面展開研究,主要研究工作和創(chuàng)新性成果如下。首先,完成變角度坡口曲面參數(shù)化表征與實體建模。由自動焊機需在不同坡口截面進(jìn)行等焊料填充面積焊接的要求展開分析,基于管道相貫處的幾何參數(shù),完成了變角度坡口曲面特征曲線的建模。采用NURBS曲線對特征曲線進(jìn)行重構(gòu),建立了變角度坡口曲面的直紋面表征數(shù)學(xué)模型�；谧杂汕嬖u價指標(biāo)給出了變角度坡口曲面的加工評價指標(biāo),完成了變角度坡口曲面的數(shù)學(xué)建模工作。其次,針對坡口專用數(shù)控加工裝備和錐銑刀進(jìn)行刀具軌跡優(yōu)化。對現(xiàn)有專用數(shù)控加工裝備進(jìn)行分析,建立機床運動模型�；跈C床運動模型與刀具,提出了使用空間幾何原理的單刀位過切計算方法,并使用該方法建立了單刀位優(yōu)化目... 

【文章來源】：沈陽工業(yè)大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

焊接后支管Fig.1.1Branchpipeafterwelding手工方法在手工劃線畫出相貫管件相

耙庖?現(xiàn)代石化行業(yè)對管道運輸?shù)男枨蟪掷m(xù)高漲，在管道運輸中，管道分支處的焊接精度是決定管道質(zhì)量的重中之重[1]。管道分支處管管相貫的結(jié)構(gòu)使得焊接難度上升，兩管相貫手工焊接結(jié)果如圖1.1所示，手工焊接勞動強度較大，且焊接精度取決于操作者經(jīng)驗，精度一致性難以保證。在此背景下，自動焊接技術(shù)在相貫結(jié)構(gòu)的焊接中脫穎而出，從而使得自動焊接在這一領(lǐng)域占有越來越多的份額[2]。實現(xiàn)自動焊接的前提則是焊接坡口結(jié)構(gòu)規(guī)則且質(zhì)量較高，所以坡口機的品質(zhì)是影響焊接坡口質(zhì)量的重要因素。管與管的相貫線為一個馬鞍型空間曲線，如圖1.2所示，圖中紅線即為兩管相貫的馬鞍線。以馬鞍線為基礎(chǔ)加工坡口，同時為了后續(xù)自動焊接順利進(jìn)行，要求坡口各個焊接截面的焊料面積相等。實現(xiàn)自動焊接的前提則是焊接坡口結(jié)構(gòu)規(guī)則且質(zhì)量較高，所以坡口機的品質(zhì)是影響焊接坡口質(zhì)量的重要因素。圖1.1焊接后支管圖1.2相貫線Fig.1.1BranchpipeafterweldingFig.1.2Intersectingline手工方法在手工劃線畫出相貫管件相貫線后使用火焰切割焊接坡口，其工藝流程一般為人工放樣、制作樣板、劃出相貫線、蒙皮相貫體、手工切割、人工打磨。手工加工相貫坡口的工藝對工人的熟練程度要求很高同時也存在很多問題。第一，在手工放樣到劃出相貫線的過程中難免出現(xiàn)誤差，從而導(dǎo)致焊接處產(chǎn)生縫隙，如不注意后續(xù)還可能出現(xiàn)管道泄漏等問題，這在高質(zhì)量要求的行業(yè)中是決不允許出現(xiàn)的，即便在鋼結(jié)構(gòu)建筑中也有可能因焊縫不牢而產(chǎn)生事故。第二，在低質(zhì)量的相貫線切割和誤差較大的坡口上很難實現(xiàn)自動焊接，這也會導(dǎo)致大量工件報廢，增加企業(yè)的成本。因此，手工相貫坡口加工越來越不能適應(yīng)現(xiàn)在的生產(chǎn)需求。沈陽工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文

第1章緒論3卡式坡口機、內(nèi)卡式坡口機和管端坡口車床三種形式。外卡式管道坡口機采用多刀切削形式，對小管徑管道適應(yīng)較好，如圖1.4所示，圖1.4由寧波百華數(shù)控機械有限公司提供。內(nèi)卡式管道坡口機裝夾部件由氣動驅(qū)動，工作時通過坡口機的自鎖內(nèi)卡芯軸部件固定于管道內(nèi)，工作時較為穩(wěn)定[4]。管端坡口車床則多用于對厚壁管端坡口的車間內(nèi)加工處理。a鋼帶式火焰坡口機b數(shù)控相貫線火焰切割坡口機圖1.3火焰切割坡口機Fig.1.3Flamecuttinggroovemachine圖1.4管端坡口機Fig.1.4Pipeendgrooveingmachine（3）爬管式管道切割坡口機，爬管式管道切割坡口機主要優(yōu)勢在于其便攜性，如圖1.5所示，圖1.5由寧波百華數(shù)控機械有限公司提供，坡口機機體通過鏈條固定在管道上，大多由液壓驅(qū)動，鏈輪帶著機體上的切割刀或坡口刀沿鏈條在管端爬行一周，完成管道的切割和開坡口。它可以在管子軸向或者徑向作業(yè)，加工精度高，安全防爆，特別適合在惡劣環(huán)境下工作。圖1.5爬管式管道切割坡口機Fig.1.5Climbingpipepipecuttingmachine

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[3]五坐標(biāo)數(shù)控加工運動幾何學(xué)基礎(chǔ)及刀位規(guī)劃原理與方法的研究[D]. 宮虎.大連理工大學(xué) 2006

碩士論文
[1]非可展直紋面?zhèn)茹娂庸さ段卉壽E優(yōu)化[D]. 魏宇祥.沈陽航空航天大學(xué) 2018
[2]管體坡口切削加工原理及工藝研究[D]. 朱新華.沈陽工業(yè)大學(xué) 2017
[3]相貫線坡口切割原理及運動仿真模型研究[D]. 苗天祺.哈爾濱理工大學(xué) 2015
[4]關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測量機的運動學(xué)標(biāo)定研究[D]. 陸建.昆明理工大學(xué) 2014
[5]管件相貫線坡口切割數(shù)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究[D]. 譚肖.湘潭大學(xué) 2013
[6]管道自動坡口機的研究與設(shè)計[D]. 袁勝利.合肥工業(yè)大學(xué) 2013
[7]彎管相貫線切割運動仿真及控制系統(tǒng)設(shè)計[D]. 汪憲之.杭州電子科技大學(xué) 2012
[8]直紋面葉片側(cè)銑數(shù)控加工研究[D]. 蔣道順.北京交通大學(xué) 2009



本文編號：3629239