焊缝检测管材自动上料机的设计(附件)【字数：11409】
摘 要摘 要 管材加工领域，弯管机作为主要的标准加工设备，已经在这个领域服务了数十年。国内的液压弯管机、半自动弯管机等产品经过长期发展，产品水平已能达到国外先进水平。然而，弯管机的配套设备发展却十分缓慢。本次设计的弯管机辅助设备，作为非标自动化设备，为弯管机自动上料提供了便利。同时增加焊缝检测装置，该装置包括了检测焊缝位置的视觉检测装置，带动钢管转动的旋转调整装置，使焊缝处于更有利的弯曲位置。目前管材弯曲的送料方式大都是人工操作，效率低，劳动强度大。根据管材自动弯曲的精度、效率、安全性和稳定性等方面的需求，对自动送料装置的驱动、传动和顶料方式等进行了设计。通过步进电机和齿轮齿条传动机构进行自动送料，参照企业生产需求设计了机架，装置实现了管材弯曲送料的自动化。为管材加工型企业的自动化做出改善，提高整个行业的自动化水平。 关键词弯管机；自动上料；焊缝检测
目 录
第一章 绪 论 1
1.1 课题的意义、目的、研究范围 1
1.2 国内外状况的发展 1
1.3 本课题应达到的功能要求 3
第二章 自动上料机设计方案的拟定 4
2.1 上料方案的拟定 4
2.1.1 上料方案的比较 5
2.2 上料方式的确定 5
第三章 上料机传动装置的计算 6
3.1 电机的选型方法 6
3.1.1 电机的类型和结构分析 6
3.2 负载的计算 7
3.2.1 上料机电机的确定 9
3.3 运动参数和动力参数计算 10
3.3.1 各轴转速的计算 10
3.3.2 各轴输入功率计算 11
3.3.3 各轴输入转矩计算 11
第四章 上料机传动部件计算 12
4.1 传动方式的选择 12
4.1.1 链传动的布置 12
4.2 链轮计算 12
4.3 链传动的张紧方法及合理布置 14
4.4 小链轮轴上键连接计算 15
第五章 齿轮齿条的设计校核 18
5.1 齿轮设计 18
5.1.1 齿面接触疲劳强度 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
目 录
第一章 绪 论 1
1.1 课题的意义、目的、研究范围 1
1.2 国内外状况的发展 1
1.3 本课题应达到的功能要求 3
第二章 自动上料机设计方案的拟定 4
2.1 上料方案的拟定 4
2.1.1 上料方案的比较 5
2.2 上料方式的确定 5
第三章 上料机传动装置的计算 6
3.1 电机的选型方法 6
3.1.1 电机的类型和结构分析 6
3.2 负载的计算 7
3.2.1 上料机电机的确定 9
3.3 运动参数和动力参数计算 10
3.3.1 各轴转速的计算 10
3.3.2 各轴输入功率计算 11
3.3.3 各轴输入转矩计算 11
第四章 上料机传动部件计算 12
4.1 传动方式的选择 12
4.1.1 链传动的布置 12
4.2 链轮计算 12
4.3 链传动的张紧方法及合理布置 14
4.4 小链轮轴上键连接计算 15
第五章 齿轮齿条的设计校核 18
5.1 齿轮设计 18
5.1.1 齿面接触疲劳强度 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
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计算 18
5.1.2 确定传动主要尺寸 21
第六章 焊缝检测装置的设计 22
6.1 设计目的 22
6.2 方案的比较及确定 22
6.3 焊缝检测装置的确定 23
6.4 传动部件设计计算 23
6.4.1 管材转动力矩的计算 24
6.4.2 同步带传动的设计计算 26
6.4.3 计算压轴力Q 29
6.4.4 同步带轮和轴连接方式 29
第七章 二级顶料定位方式气动设计 32
7.1 气压传动工作 32
7.2 气动系统元件的选择 32
7.2.1 气缸负载的计算 33
7.2.2 气缸缸径的选择 33
7.3 气动原理图 33
第八章 上料机主要零部件的有限元分析 35
8.1 Workbench特点介绍 35
8.2 基于Ansys Workbench 的齿轮齿条强度有限元分析 35
8.2.1 齿轮齿条的模型建立 36
8.2.2 网络划分及计算求解 37
8.3 基于Ansys Workbench 的焊接机架强度有限元分析 39
8.3.1 有限元计算分析 39
第九章 结论与展望 42
9.1 结论 42
9.2 不足之处及未来展望 42
9.2.1 不足之处 42
9.2.2 未来展望 43
致 谢 44
参考文献 45
第一章 绪 论
1.1 课题的意义、目的、研究范围
随着社会的发展，各行各业对各种型号弯管的需求越来越大，对管材加工效率和成型精度也越来越高，这一切促使人们对管材加工设备进行深入研究。弯管机是基础建设的关键设备，在冰箱，空调，汽车和循环冷却系统中使用量特别大。现如今，国内大部分弯管企业在上料方面大多还是采用人工送料的方式，这大大的增加了企业的人工成本，原有的人工上料远远不能满足当前高度自动化的需要。对上料方式进行改革和创新，适应企业现代化的发展需要。
在弯管机行业实现自动上料可以减少工人的劳动强度，确保生产的稳定性、保证生产的安全性，降低生产成本，通过提高加工生产的稳定性，来提高产品的质量及经济效益，缩小国内与国外在非标自动化方面的差距，促进整个行业的改革和发展。
自动上料机构设计主要是用于全自动弯管机。其主要内容在上料传动机构和焊缝检测机构的设计。整体结构的设计，检查设计计算，分析论证，通过获得相关设计参数，然后绘制相关机械制图，系统的总装配图，零件的二维图。最后通过自动上料机构和弯管机组合，实现自动化生产的目的。
1.2 国内外状况的发展
我国弯管机产业当前的规模已经相当大，已经有一大批各类型号的弯管机成果进入应用领域，个别产品的制造工艺、弯管稳定性、制造水平甚至接近国际先进水平。相当多的中高档弯管机，数控弯管机，多层模弯管机工具还服务于能源、热水器、航空航天、建筑、船舶、汽车等重点领域，相当部分企业还为国外高端用户提供成套装备，涉及到弯管，所管，管材加工领域。然而在弯管机配套的非标自动化方面，国内的发展却有点缓慢。这主要是与之前中国的人力资源有关，人力成本的不高使得国内弯管机厂家只注重弯管机自身的发展，却忽略了与弯管机配套上下料系统集成的发展，然而人力成本越发高昂的今天，自动上下料集成显得越发的重要。国内大部分弯管机人工上料方式。
国内弯管行业的非标自动化方面存在着很多问题，从我的实习经历来看，研发力
量薄弱是最主要的问题，非标化机器与普通标准机型有着同样时间的设计周期，然而他们的需求量却是相当的小，某些机型的设计估计才能赢得市场一两台的需求量，这大大的减少了企业研发投入的激情，然且在这个领域，大部分企业只做系统的集成，加工安装往往请代工，这大大限制了企业发展的水平。我国有着相当一部分的非标自动化企业，不过他们往往规模小，竞争力不足，他们中的大部分还在做简单的模仿，与国外的发展还有很大的差距，大多企业都有很多抄袭现象。然而国外发达国家在弯管机上下料自动化方面做得却相当完善。新型弯管机非标自动化设备往往是机电一体化的设备，从而才能带动整个行业的自动化。图11为国外某型号带工业机器人自动上料的弯管机组件。
图11 机器人自动上料机
国内厂商在设计弯管机上料机上通用部件时，大多直接选用国外元件，如气动元件，伺服电机，电磁元件、工业机器人等等。中国企业的一些设计人员却对产品不熟悉，或不会选用，这会导致所选用的国外厂商元件不能充分发挥其作用，或是不能满足其设计能要求，大大限制了水平的提高，许多核心技术上并没有真正独立，就如同我本次实习的经历来看，做非标自动化的企业大部分非标元件都是选用国外元件，单纯依靠设备进口，显然成本难以下降。由于国内弯管机对应的上下料机系统集成商力量比较薄弱，在加工、制造、安装工艺性问题上还存在很多缺陷，自动化方面做得很不稳定。但随着市场整体性的发展，整个行业自动化的发展，国内生产的非标自动化产品其稳定性，自主研发性会越来越高的。
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