lf-7型双金属复合管生产主机设计及项目实施_毕业设计论文(编辑修改稿)

lf-7型双金属复合管生产主机设计及项目实施_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

引入器，引水槽 改良引入器，引水槽 研发地点 杭州市八丈 井 杭州市铁路 电机厂 杭州市铁路 电机厂 江苏宿迁 江苏南京 山东滕州 研发时间 1997 年 4 月 20xx 年 4 月 20xx 年 7 月 20xx 年 9 月 20xx 年 1 月 20xx 年 9 月 浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） 13 167。 LF7 型双金属复合管生产主机设计要点 167。 复合部件总成设计要点 167。 复合动作分解： 根据复合管的原理及其过程，我们把复合动作分解为 5 个阶段： ①内管弹性阶段：表现为内管直径扩张，未与外管接触； ②内管塑性阶段：表现同①阶段，但已经进入塑性变形，受力不同； ③接触复合阶段：内管与外管接 触，开始传递压力； ④外管弹性阶段：外管受力，由内壁道外壁逐步开始弹性变形。 ⑤卸载阶段 :在外管开始塑性变形前卸除压力，变为外管的弹性回复力对内管施 压。 167。 冷滚压法复合机械动作分析： 冷滚压法减少了整体受力面积，并且比冷拔法更加均匀细致。 为了复合过程更加平稳，我们将滚珠与主轴成一定角度进行滚压。 滚珠与内壁接触部分按照复合过程分三个受力区域，如图： ①内管弹性变形区； ②内管塑性变形区； ③外管弹性变形区； ④外管弹性恢复区。 其中，②与③之间的复合受力过程属于微观过程，不列入区域，③之后的 弹性恢复阶段不属于受力过程。 由于滚压过程滚珠要旋转前进，因此滚珠与主轴还要有一个螺旋角度。 我们选用固定架的方式，在固定架加工出用于滚珠定位的复合螺旋角度的定位键槽。 根据滚珠机械运动的轨迹与受力方向，根据受力分析，滚珠与主轴之间有三个力： （ 1）滚珠旋转的滚动摩擦力； （ 2）克服滚珠轴向移动的滑动摩擦力； （ 3）克服管材形变的反作用力。 因此我们选用锥形轴作为模具主轴，以满足力的要求。 167。 复合力数字分析： 我们看到随着管材直径的提升，所需的复合力大幅提升 ,一台主机显然不能满足所有规格的复合管 ，需要分类。 内衬不锈钢复合钢管 按通径分为： ①小通径（ DN10~ DN25）、 ②中通径 1（ DN32~DN80）、 ③中通径 2（ DN32~DN150）、 ④大通径 1（ DN200~DN450）、 ⑤大通径 2（ DN500~DN850）。 因此，将复合主机分为五类，电机功率根据加工的复合管通径提升。 浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） 14 167。 固定和稳定要点 167。 主机支架： 主机支架的固定可以保证一个合适的工作平台，并能经受得住复合时巨大的反作用力。 主机支架由铸件、焊接件和锻压件组成。 167。 行走架： 行走架是承载主 轴电机与行走电机的部件，行走架的稳定与否影响着复合时的质量、效率与主机的寿命。 为了保证行走的稳定性与连续性，我们选择从动走轮与行走齿轮配合，并在 7 型中，首次在行走齿轮上安装离合器，进一步提升复合质量。 167。 夹紧： 由于复合时的会产生相当大的作用力，因此管材需要很有力的夹紧装置来保证复和过程正常进行。 而考虑到复合时，外管会有局部形变膨胀，夹紧装置必须留有一定的活动空间。 为了满足以上的需求，我们在设计夹紧装置时，选取聚氨酯作为夹口材料。 装置是专门设计的气动支杆式夹紧。 167。 控制和制动要 点 167。 主机动作的手动控制： 为方便主机的调试与控制，在编辑 PLC 的时候加入手动控制功能，能够实现点动、中断及还原等操作。 167。 主机动作的自动控制： 要实现复合管的批量生产及工业化生产，必然要有自动工作程序，按照“回零→夹紧→校验位置→开动电机→复合过程监控→停止→倒车→停止→松开夹紧→回零”的顺序进行工作。 167。 主机的制动系统： 不论在调试中还是在工业生产中，都要保证主机工作的安全以及能够应对各种突发状况，主机必须设置制动装置。 制动装置需要能够在最短时间内停止的前提下， 尽量降低制动对主机造成的损害。 我们设计在以下情况下能够启动制动： （ 1）按下制动按钮； （ 2）主机上设置的限位开关触发； （ 3）过载保护及过热保护启动。 167。 LF7 型双金属复合管生产主机发展趋向 167。 复合方法的发展 167。 复合理论的完善： 机械复合、扩散复合、冶金复合。 （ 1） 机械复合 1）定义：根据复合理论，通过机械力，使复合管材的内管塑性变形外管弹性回复， 从而达到复合的过程，称之为机械复合。 2）特性： 复合管之间存有复合界面，没有固相扩散，更没有金相结合，微观上存在 间隙； 导电没有界面影响；导声过量、过盈复合不受界面影响，适量复合受界面 影响；导热受界面影响，有折点；导磁受界面影响，有折点。 3）分类：机械复合过程中主要考虑复合材料 缝隙腐蚀问题。 根据缝隙腐蚀形成理论， 提出内衬不锈钢复合钢管 按复合力分为 ① 适量复合：执行 CJ/T19220xx《内衬不锈钢复合钢管》城乡建筑行业标准； 浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） 15 ② 过盈复合：执行 SY/T662320xx《内覆或衬里耐腐蚀合金复合钢管规范》石油天然气行业标准； ③ 过量复合：执行 QB/T2558— 20xx《爆炸胀接不锈钢复合钢管》轻工行业标准。 4）用途： ①用于饮用水、热水、蒸气、牛奶、酿造、饮料、消防、暖通空调水及输流管道，使用 适量复合 类； ②用于煤矿单体液压支柱缸体、塑料挤压机缸体的双金属复合管，使用过盈复合类；③用于机械设备零件，如双金属轴承、 250℃以下的造纸机械换热器、海水淡化设备等，使用过量复合类。 （ 2） 扩散复合 1）定义：双金属表面经处理后，在压力的作用下，加热至扩散温度，双金属的原子相互扩散形成复合界面的过程，称之为扩散复合。 2）特性： 导热、导声、导电、导磁都没有界面，有折点。 固相扩散复合过程大致可以分为三个阶段 : ① 第一阶段，是 物理接触的形成阶段，也就是被复合材料的原子依靠塑性变形，在整个界面上相互接近到能够引起物理作用的距离．这时，位错消失而使塑性材料的接触表面激活，形成弱化学键的条件； ② 第二阶段，使接触表面激活，形成激活中心，然后在界面两侧之间产生物理和化学的相互作用，最后形成化学键，所以也称化学相互作用阶段．已经使物理接触面实现化学结合后； ③ 第三阶段：金属材料通过结合面向四周扩散，在国外文献中，通常也称为“体”的相互作用阶段．在这一阶段，既要在接触面上形成牢固的化学键 (结合 )，又要从接触的“面”发展到“体”，并最终实现牢固的冶金结合。 3） 分类： ①无助剂扩散复合：两金属直接复合； ②有助剂扩散复合：两金属中有低熔点过渡金属的复合； ③过渡液相扩散复合：一相是固相，一相是液相的复合； ④相变超塑性扩散复合：有一金属属于相变超塑性状态的复合； 4）用途： 650℃ ~850℃的 发动机组的临界传热管、海水淡化传热管、高档的发动机组复合缸体。 （ 3）冶金复合 1）定义：双金属复合过程当中，复合界面形成一个单独金属相的复合。 2）特性：复合界面宽；导热、导声、导电、导磁都没有界面，没有折点。 3）分类：根据复合方式 ①爆炸复合 :利用炸 药爆炸释放的能量，使两种金属高速碰撞，在界面达到冶金复合的一种复合过程。 由于爆炸的独特性，复合界面的微观组织有其独特的特点。 ②液固浇注复合：低熔点的合金加热至熔融状态，使其熔浇在高熔点的合金上的过程。 ③双液浇注复合：也叫双浇工艺，将低熔点的合金浇注在特定将凝固的合金上的过程。 浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） 16 ④热轧复合（扩散复合升级）：在轧机的压力条件下，伴以热作用，使复合体表面氧化皮破碎，并在整个金属界面内产生塑性变形，在破碎后露出新的金属表面处形成复合层的原子键合和互相渗压嵌合。 4）用途： ① 石油、天然气管材：主要做油井管及集输管。 可以开发的品种有：碳合结与耐腐蚀不锈钢或合金的复合管；如 CrMo钢与 13Cr、超级 13Cr、G 825和 C028等的复合管道。 ②化工管材：主要用于内层为强腐蚀介质，而外层则有强度要求的各种使用环境。 如碳钢与耐蚀不锈钢 30 316L等的复合。 ③内覆耐磨金属材料：用于电厂粉煤、矿山矿粉和尾矿浆输送等高磨损工作环境。 ④离心铸态成品钢管：高温炉管、高温炼烧罐及供后期加工的铸态钢管。 167。 复合模具的改进 （ 1）第一代复合模具：利用其他领域的相似工具替代的。 （ 2）第二代复合模具：根据复合理论，在原有的基础上进行改良设计而成。 （ 3）第三代复合模具：根据复合分类，设计各种针对不同类型复合管的专用复合模具，复合力可控，复合尺寸可控。 167。 复合材料的扩展 （ 1）开发期。 外管：镀锌管、焊接管、无缝管；内管：不锈钢管、铜管。 （ 2）成熟期。 外管：镀锌管、焊接管、无缝管、不锈钢管、铜管、钛管；内管：钛管、铜管、不锈钢管。 167。 复合质量的发展 167。 复合管标准的发展： （ 1） 20xx 年 城乡建筑行业 颁布的 《内衬不锈钢复合钢管》 ； （ 2） 20xx 年 石油天然气行业 颁布的 《内覆或衬里耐腐蚀合金复合钢管规范》 ； （ 3） 20xx 年 中国工程建设标准化协会颁布的《给水内衬不锈钢复合钢管管道工程技术规程》。 167。 复合管检验手段的发展： （ 1）声学波和音学波检验手段的建立 :声发射技术是一种新兴的动态无损检测技术 ,通过评定声发射源的特性来对结构进行检测。 材料在应力作用下的变形与裂纹扩展 , 是结构失效的重要机制。 这种直接与变形和断裂有关的弹性波源 , 通常称为典型声发射源。 （注：引自《蜂窝结构的超声和声无损检测技术》） （ 2）相控阵检测技术：通过相控 阵列和延时电子装置、超声波束可以按要求准确地进行定焦和导入、即声束能够回转运动。 （ 3）无损探伤技术： ①射线探伤：在各种成像技术中，射线实时（数字）成像技术的影响是最深远的，而由于现在射线成像板和线阵列接收器性能的大幅提高，以及微焦点射线源的完善和数字成像技术的进步，使得射线实时成像浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） 17 技术有了长足发展。 ②磁性探伤：当被此话的铁磁性材料表面或近表面存在缺陷（或组织状态的变化）从而导致该处的磁阻有足够的变大时，在材料表面空间可形成漏磁场，通过各种辅助手段或仪器，检测出漏磁场，既为磁性探伤。 167。 2 LF7 型双 金属复合管生产主机设计内容 167。 生产主机的动作分解、机构保证、组合分类及任务 167。 复合动作主线： 167。 夹紧功能 （ 1）动作范围：复合管材就位开始，到回零完毕。 （ 2）动作内容：夹紧并固定复合管材，阻止管材在复合过程中转动及移动 （ 3）夹紧装置：根据杠杆定理，采用气动装置作为动力，夹口根据管材直径进行调整；夹口采用聚氨酯作为缓冲。 包括夹紧、气动系统。 167。 复合功能 （ 1）动作范围：管材夹紧完毕开始，到复合完毕。 （ 2）动作内容：转动并推进模具，是复合的主要动作，现在的 复合模具与动力部分已经可以达到速度可控。 （ 3）复合装置：专门设计针对不同型号管道的模具和动力部分。 ①模具：模具轴及螺帽、滚珠、保持架、扭矩传感器； ②动力部分：动力行走架、走轮及走轮轴、行走电机、行走齿轮及单向离合器、主轴电机、主轴轴承座、主轴。 167。 冷却功能 （ 1）动作范围：复合前开始，到复合后。 （ 2）动作内容：始终保持循环冷却，保证复合过程中带走摩擦所产生的热量，避免温度过高导致的复合失败或金属相变化。 （ 3）冷却装置：针对管道冷却，输送冷却液装置采用模头模尾。