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焊缝余高自动磨削装置的研发

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第一章 绪论

1.1论文的选题背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3本文的主要研究内容

第二章 自动磨削装置的方案设计

2.1引言

2.2磨削装置机械结构方案设计

2.3砂轮及其切削方式的确定

2.4磨削装置控制系统方案设计

2.5本章小结

第三章 磨削装置主要参数的计算

3.1引言

3.2砂轮磨削装置主要性能参数的计算

3.3砂轮磨削装置传动系统参数的计算

3.4砂轮一体从动轴的设计

3.5进给装置运动参数的确定

3.6磨削装置机械部分结构总设计

3.7本章小结

第四章 自动进给装置的硬件设计

4.1引言

4.2自动进给装置控制系统

4.3驱动器的选择

4.4 传感器的选择

4.5 PLC控制系统的设计

4.6 触摸屏的选择

4.7 本章小结

第五章 自动进给装置的软件设计

5.1 引言

5.2 进给装置PLC控制程序流程图的设计

5.3 PLC内置A/D和D/A模块初始化程序设计

5.4主控程序的设计

5.5 PID控制参数的整定

5.6 本章小结

第六章 焊缝余高磨削工艺实验

6.1 引言

6.2 试验介绍

6.3 磨削验证工艺实验

6.4 本章小结

结论

本文的研究成果

本文的不足与展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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摘要

石油作为汽车等行业的主要燃料,进行安全和经济的运输尤为关键,采用双金属复合管的原油运输为当前最安全、最经济、最有效的运输方式之一。为提高大口径双金属复合管的复合质量,需要在复合前对外层碳钢金属管进行焊缝去余高处理。本论文基于汽车学院承接的纵向研究课题,进行了焊缝余高平整装置的研究。
  依据课题要求,并结合实际工作环境,设计了基于PLC闭环控制的自动磨削装置,主要包括砂轮磨削装置、自动进给装置和工艺磨削实验三个主要研究内容。
  首先,进行了磨削方式的确定、电机的选择、传动系统设计、砂轮及其切削方式的确定,并对这些机械结构参数进行了计算,完成了砂轮磨削装置的设计与样机制造;通过试磨削对砂轮磨削装置是否存在相互干涉和工作稳定性进行了实验分析,实验表明:各机械部分在运动过程不存在相互干涉,而且砂轮在管道内与焊缝的可控制在进给装置所调节的范围内;砂轮的线速度可以达到理论设计要求,各级传动在运动过程中也表现出较好的稳定性,存在的机械变形也在误差范围内。
  其次,对自动进给装置的硬件和软件进行了设计,硬件部分主要包括驱动器、传感器、PLC及触摸屏的选择及其相关参数的确定,并根据所选择的硬件对各模块流程图及其对应的控制程序进行了设计,实现了自动进给装置的手动和自动调节。通过模拟实验,验证了PID参数的自整定所获得的数值能够满足设计需要,同时,在完成手动控制后,程序能够根据磨削装置的位置情况正确判断何时进入自动进给模式,并且自动进给过程中能够克服机械磨削震动所带来的定位干扰,使焊缝的磨削余量达到理想范围内。
  最后,根据砂轮运动参数梯度变化值,采用样机对焊缝进行磨削实验,通过焊缝磨削质量的对比,获得其最佳磨削运动参数。实验证明该自动磨削装置能够在实际生产过程中完成对焊缝的磨削,满足企业要求的技术指标。为方便工人实际操作需要,制定了焊缝的加工工艺流程。

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