φ323.9-R457-90°长半径弯头坡口装置设计.docx
φ323.9-R457-90°长半径弯头坡口装置设计【含7张CAD图带答辩ppt】
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φ323.9-R457-90°长半径弯头坡口装置设计【含7张CAD图带答辩ppt】
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323.9-R457-90长半径弯头坡口装置设计摘 要在经济日益发展的今天，管道已经被越来越多的领域所应用到了，其中包括了海洋经济、石油化工生产建设、城市化建设中的天然气运输等，成为了发展经济的又一必需品。此次设计就是分析了国内外弯头坡口装置的现状，切削坡口时的优缺点，构思了一种加工质量、生产能力都能满足市场需求的一种弯头坡口装置设计。并分析了该装置的相关理论，整体结构，工作原理及本课题研究的关键电动机的选择、装置机床的计算设计、夹紧装置的计算设计。主要包括机床的总体布局设计、电动机的计算选取、切削力的计算、V 带传动的设计计算、轴承的计算选取、齿轮的设计计算、夹紧装置的设计计算、进给装置的设计计算等。其中还包括了浮动刀架的设计这一创新点，利用浮动刀架可以做到对加工件不规则的形状和有缺陷的管件都能保证按照工艺要求的加工。从而设计完成了弯头坡口加工装置。关键词：弯头；弯头坡口装置；夹具AbstractIn todays economy growing, the pipe has been applied to by more and more fields, including the Marine economy, petroleum chemical industry production and construction, urbanization construction of natural gas transportation, has become another necessity of economic development. This design is to analyze the present situation of bend groove device at home and abroad, the advantages and disadvantages of when the cutting groove, conceived a processing quality and production capacity can meet the market demand of a bend the bevel gear design. This paper analyzes the theory of the device, the overall structure, the working principle and the choice of the key motor, the calculation of the machine tool and the calculation design of the clamping device. Mainly includes the general layout design of the machine tool, the selection calculation, the calculation of cutting force of the motor, V belt transmission design and calculation, the calculation of bearing selection, the design and calculation of the wheel, the design calculation of clamping device, the design calculation of feeding device, etc. It also includes the design of the floating tool holder, which can ensure that the irregular shape of the workpiece and the defective pipe fittings can be processed according to the process requirements.Thus, the machining equipment of elbow groove is designed.Keywords: Elbow; elbow beveling device; the status quo at home and abroad目 录第一章 绪论 .11.1 研究的目的及意义 .11.2 坡口装置国内外的研究现状 .11.3 坡口装置的发展 .1第二章 坡口装置总体设计 .32.1 设计的依据 .32.1.1 弯头的尺寸与材料 .32.1.2 加工件的尺寸 .32.2 管件的加工工艺方法 .32.2.1 刀具的选取 .32.2.2 加工的工艺方法 .42.2.3 坡口机床总体布局与运动方案 .42.3 机床的主要技术参数 .52.4 电动机的选取 .6第三章 坡口装置的设计 .83.1 传动装置的参数计算 .83.2V 带传动的设计计算 .93.3 齿轮的设计计算 .113.4 轴承的选取 .183.5 轴的设计计算 .183.6 浮动刀的设计 .253.7 夹具的设计计算 .263.8 进给装置的设计计算 .28结 论 .30参考文献 .31致 谢 .321第一章 绪 论1.1 研究的目的及意义坡口的定义是在焊接的时候，提前在待加工的工件上切削去除掉一部分表面后，达到有利于焊接的工艺形状。查阅焊接标准后了解到了，焊缝是有一定的几何形状和技术要求，方便填充金属、保证焊缝的强度。其中坡口装置就是焊缝坡口的加工工具，通过半自动化的加工方法来降低工人师傅们的劳动强度，进而提高劳动效率。其中管道焊接成型的十分主要的工序是管道端面坡口的加工，坡口装置又在管道端面加工中起到了十分重要的作用，是不可缺少的主要设备。本次设计让我将大学四年所学的专业知识又巩固扩大了许多，掌握机械设计相关的主要程序、基本方法、巩固绘图技能、CAD-CATIA 等软件的使用方法，培养自身思考分析能力、创新设计能力及独立完成工作的能力。1.2 坡口装置国内外的研究现状国外的管道坡口装置起步较早、发展较快，在外管道施工中已经得到了较为普遍的应用。如：美国的 CRC 公司，德国的 VIETZ 公司以及加拿大的 PROLINE 公司等，他们的产品已经在荷兰、澳大利亚等国家使用。领先的坡口机有：火焰切割坡口机、管端坡口机、趴管式管道切割坡口机。国外的坡口机大多适用于现场作业，可靠性高，但是自动化程度其实并不高，在很大程度上依然还要依靠人手工操作的。我国的弯头坡口装置大多数都以国外的为研究基础，进一步再按照国内的实际生产需求进行相应的改造。其中浙江的奥太机械有限公司也是可以对管道坡口进行加工生产的。主要产品：外部安装式管道坡口机、内涨式管道坡口机，但加工对象都是现场施工或这维修的小管件、铸铁管道，不大适合大口径管道的施工。普遍性不是很高，但是加工的成本确是不低，加工效率较低。21.3 坡口装置的发展近年来随着经济的快速发展，一带一路方针的完美实行，各国都在大力开发海洋经济，石油化工生产建设，城市化建设的速度也都在不断地加快，天然气、自来水等的地下管道铺也越来越多。这就提高了弯头、管道的出场率。而多年前埋在地下的管道也都在逐渐的老化、破损，然而我国的坡口装置与国外还有这一定的差距，在海洋技术中心管道的损坏主要是请国外公司来维修。这也都表明了坡口装置的生产应用需求在逐步增加。然而我们国家开始在这方面的研究又比国外晚了几十年，所以技术上与国外相比也是有着一定的差距。国内生产的坡口加工的设备有普遍存在加工管道坡口质量差、成本高、加工效率低、劳动强度大、质量难以控制等的问题。这就更需要我们在坡口装置这方面能有这长足的进步了，来弥补这些不足之处。3第二章 坡口装置总体设计2.1 设计的依据2.1.1 弯头的尺寸与材料工件：323.9-R457 90长半径弯头。材料：20 号钢（低碳钢） 。壁厚：=9.53mm，坡口类型：Y 型，角度 35 。钝边 p=4mm。表 1 20 号钢参数表2.1.2 加工件的尺寸323.9-R457 90长半径弯头经过查弯头标准表可以知道弯头的壁厚=9.53mm，所以选用了 Y 型坡口。弯头坡口的加工要求：保证加工管件坡口处的角度和精度，同时保证加工管件端面的光洁度。机床工作寿命：15 年，两班制。机床工作环境：温度在 035,相对湿度满足低于 75%，有较为充足的光照，参 数 数 据抗拉强度 /MPa 410(42)屈服强度 / MPa 245(25)伸长率 /% 25断面收缩率 /% 55硬度未热处理/HB 1564而且还要避免阳光直接照射；保持机床的整洁。2.2 管件的加工工艺方法2.2.1 刀具的选取323.9-R457 90长半径弯头坡口在加工的过程中，一共需要两把刀。分别是加工坡口时所用的坡口刀和加工端面时所用的平口刀。根据被加工管件的材料 20 号钢，含碳量是小于 25%的低碳钢，再考虑到了弯头加工的要求和尺寸等因素，综合考虑，选用了具有很高耐磨性和较高硬度的硬质合金刀具。2.2.2 加工的工艺方法被加工件多余表面的加工。简单的来说就是需在待加工零件的表面用刀具切除掉多余的材料，最后使被加工件加工成满足要求的成品零件。这种加工方法的优点就是可以加工出相对精准的、良好表面质量的工件，具有较强的广泛的适应性，即使是在科技飞快发展的今天的制造中，也有很广泛的应用市场。管件坡口成型技术，需要由材料去除加工的方法来完成。管道坡口端面的加工端面方法有很多，为了能达到坡口的加工完成，必即所要应用的加工工艺的具体方法能够实现所要求的刀具和工件之间的相对运动和相对位置关系来达到切削加工的目的。又因为所要加工的管件是 90的弯头，形状比较的特殊，这就给要实现工件的旋转增加了很大的难度，所以也就间接地确定了加工过程中的主运动，就是刀具的绕工件的旋转，在此过程中还要完成刀具的轴向进给运动。2.2.3 坡口机床总体布局与运动方案机床的总体结构布局应当要符合购买的商家所罗列的各样需求，加工精度还要确保可以达到一定的水准，具有较高的生产效率等等，保证所要应用的加工工艺的具体方法能够实现所要求的刀具和工件之间的相对运动和相对位置关系来达到切削5加工的目的。而且需要有容易的可操控性，良好的经济性，方便调整，容易维修，友善的人机关系，进而达到可以减轻工人的工作强度，较大的提高生产效率的目的。为了按照预先设定的加工工艺，加工的工件表面还要符合要求，这就需要使刀具和代加工工件之间有一定的相对运动，来达到切削加工的目的。运动方案：通过电动机来带动 V 带的小带轮转动，通过 V 带的连接，将动力传递给 V 带的大带轮，从而实现了动力的一级变速（减速） ，通过轴的联接，将变速后的动力传递给输入轴轴，轴的动力通过其上的小齿轮传递给与其啮合的大齿轮，大齿轮带动与其配合的输出轴轴，进而也完成了动力的二级变速（减速） ，经过变速后的输出动力再传递给其上的刀具，使刀具能完成圆周运动，再让输出轴轴左右移动（齿轮齿条相啮合，通过手动的手柄人工控制） ，完成与被加工工件的接触，进而实现切削加工，再通过浮动刀架实时调整被加工的厚度，完成预先设定的加工工艺。2.3 机床的主要技术参数此部分参考机械制造技术基础工件：323.9-R457 90长半径弯头，材料：20 号钢，壁厚:9.53mm，交工坡口的时候查表可知用 Y 型坡口，角度 35，钝边 4mm。即加工余量： 5.53mm，端面余量：1mm。余量确定过程中，当余量过大的时候，就十分的浪费材料，而且还较大程度的造成了加工时候工时过长的不必要现象，也给机床的负荷造成了很大的负担，这就让机床的损坏时间提前到来了；当余量过小的时候，就不能很好地加工掉工件表面存在的缺陷和误差，最终使工件的废品率大大提高了，甚至还会将刀具的磨损加快。这就使合理确定加工余量前的准备工作要做充分，这其中就包括了：加工工件的表面粗糙度，工件加工前的尺寸，加工工艺等。选择切削用量：（1）在工件表面粗糙度值要求为 Ra125um-25um 时，如果数控加工的加工余量6小于 5mm-6mm，粗加工一次进给就可以达到要求。但在余量较大，工艺系统刚性较差或机床动力不足时，可分多次进给完成。 （2）在工件表面粗糙度值要求为Ra3.2pm-12.5um 时，可分粗加工和半精加工两步进行。粗加工时的背吃刀量选取同前。粗加工后留 0.5mm-1.0mm 余量，在半精加工时切除。 （3）在工件表面粗糙度值要求为 Ra0.8um-3.2um 时，可分粗加工、半精加工、精加工三步进行。半精加工时的背吃刀量取 1.5mm-2mm。精加工时背吃刀量取 0.3mm-0
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