药筒环焊缝自动检测装置数字样机设计 毕业设计.doc
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1、毕业设计说明书药筒环焊缝自动检测装置数字样机设计机械工程与自动化学院学生姓名: 学号: 机械制造及其自动化学 院: 专 业: 指导教师: 2011年 4月药筒环焊缝自动检测装置数字样机设计摘要焊接钢质药筒作为现代炮弹药筒家族中的重要组成之一,由于其在制造上的优良特点,最适宜大中口径高膛压火炮的弹药的应用。但是因为技术操作等原因,在焊接时难免会出现这样或那样的焊接缺陷,如出现气孔、横裂纹、焊偏、虚焊等瑕疵。而这些表面完好的内部瑕疵很难被人们发现。然而,在炮弹发射时,药筒主要承担了闭气、承压等功能,焊缝中的疵病可能导致炸壳、开裂等严重的后果。本设计方案正是为了解决以上问题而设计的,利用所学的知识来
2、设计检测药筒环焊缝强度的数字样机。设计步骤为:方案选择,主传动系统设计,进货出货系统设计,外壳底座设计。关键词:无损检测,药筒环焊缝,数字样机Cartridge ring seam detection device digital prototype designAbstractWelded steel cartridge shell cartridge as a modern family is one important component, because of its excellent characteristics in the manufacturing, the most su
3、itable for large and medium caliber ammunition to the high pressure gun application. But because the technical operations and other reasons, there will inevitably be in the welding of the welding defects this or that, if there pores, transverse cracks, solder side, Weld and other defects. These inte
4、rnal defects difficult to surface in good condition was discovered. However, in the shells fired, the cartridge is mainly responsible for the closed gas, pressure and other functions, weld flaws can cause deep-fried shell, cracking and other serious consequences. The design scheme is designed to sol
5、ve the above problems, and use their knowledge to design the test cartridge ring weld strength of the digital prototyping.Design steps: program selection, the main transmission system design, purchase shipping system design, the base case design.显示对应的拉丁字符的拼音字典Keywords: NDT, cartridges girth weld, di
6、gital prototyping朗读显示对应的拉丁字符的拼音字典目 录1 绪论11.1 研究的现状和意义21.2设计任务和要求41.3 本文的主要内容52 总体方案的确定 62.1 主运动系统的设计 62.1.1 方案一 62.1.2 方案二 72.2 进货出货系统的设计 92.3待检测工件的定位及夹紧 93 检测部分设计 103.1 电动机的选择 103.1.1 选择电动机类型和和结构型式 103.1.2 步进电机的选择 103.2 三爪卡盘的设计 143.3 主轴的设计 183.4 气缸的选择 214 送货出货部分设计 234.1 步进电机的选择 234.2 卐字形支架的设计 234.3
7、 X形支架的设计 244.4 支架轴的设计 255 外壳、支撑部分设计 275.1 下箱体底座的设计 285.2 上箱体上盖的设计 285.3 轴端支架 286 结论 30参考文献31致谢 321 绪论超声波检测也叫超声检测、超声波探伤,是无损检测的一种。无损检测是在不损坏工件或原材料工作状态的前提下,对被检验不见的表面和内部质量进行检查的一种检测手段。超声波探伤是利用超声能透入金属材料的深处,并由一截面进入另一截面时,在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法,当超声波束自零件表面由探头通至金属内部,遇到缺陷与零件底面时就分别发生反射波来,在萤光屏上形成脉冲波形,根据这些脉冲波形来判断
8、缺陷位置和大小。常用的超声检测的方法有穿透法、脉冲反射法、串列法等。超声波无损检测与评价技术有着方便快捷、投资少、见效快、对人体无危害等优点,用于产品的质量控制、运行监测、寿命评估等,能带来巨大的经济效益和社会效益,已在世界各主要工业国家得到重视和应用。我国在这方面起步较晚,但近年来也加快了步伐。这一技术可望用于航天、航空、石化、汽车、电厂、钢结构等部门,小到产品零件如发动机曲轴,大至大型金属结构如电站锅炉、管道,在制造过程中、制造完成后、安装、在役监控、维修中都可以使用。另外,还可用于实验室研究及材料在役检查中的定量分析与评价,如材料晶粒度、应力、管壁厚度等的测量。 济效益分析,超声波无损检
9、测与评价技术带来的效益是多方面的,如: 1. 在产品制造过程中,早发现缺陷,及时采取补救措施或报废,避免或减少损 失。 2. 控制产品质量,减少运行故障,减少用户索赔,提高产品在用户心目中的地位,具有很大的近期和长远的经济效益和社会效益。 3. 评价在役缺陷,适当延寿,延长产品和结构的服役时间。 4. 方便、迅速地获得材料的性能参数,节省时间、人力、物力和财力。药筒环焊缝超声波检测台的设计与其控制部分相配合可以实现检测的自动化、数字化,很方便的实现了对药筒环焊缝的内部缺陷的检测和分析。1.1 研究的现状和意义超声波检测早期仅使用模拟量信号的分析,大部分检测设备仅有A扫描形式,需要通过有经验的无
10、损检测人员对信号进行人工分析才能得出正确的结论,对检测和分析人员的要求较高,因此,人为因素对检测的结果影响较大,波形也不易记录和保存,不适宜完成自动化检测。 八十年代后期,由于计算机技术和高速器件的不断发展,使超声波信号的数字化采集和分析成为可能。目前国内也相继出现了各类数字化超声波检测设备,并已成为超声波检测的发展方向。但是,这些设备也仅停留在超声波检测频率较低的频段的信号处理上,主要是受到高速A/D和高速存储技术的限制。 为了减少人为因素对检测结果的影响,使波形能记录和保存,并达到检测结果的直观性,需实现超声波检测分析和成像处理,这就要求实现数据的高速采集和大数据量缓冲。因此,开展数据高速
11、采集技术的研究和实现是非常必要的,它是能否实现超声波检测分析和成像处理的关键技术之一。目前国内外在超声波检测领域都向着数字化方向发展,数字式超声波检测仪器的发展速度很快。国内近几年也相继出现了许多数字式超声波仪器和分析系统。国际上对超声波检测数字化技术的研究非常重视,国外生产类似产品和研究的公司有美国的泛美(PANAMETRICS)公司、METEC公司,加拿大的 R/D TECH公司,德国的K-K公司、法国的SOFRATEST公司和西班牙的TECNATOM公司等等,上述这些公司生产的超声波检测采集、分析和成像处理系统的技术水平较高,在世界上处于领先水平。 国外已把100MHZ以上采样频率的高速
12、A/D技术用于超声波信号的采集,大容量缓冲技术也达到一定的水平,信号的分析和成像处理已实现A、B、C扫描。虽然国内已开展这方面的研究与开发,但是在技术应用上还是存在一定的差距。 目前在市场上流行的超声检测设备,大多数都是比较轻便的检测仪,但是对于专门的检测和精度较高的检测达不到要求,对于大批量生产的零件的检测也不够专业化,这样对于批量生产的效率有所限制。盘类件超声检测台的设计针对于盘类件的结构特点,实现对盘类件的专业检测。这对于提高批量生产又有重要的意义。因为与计算机相结合实现了检测的自动化和数字化,提高了检测的精度同时降低了对工作人员的技术要求。由于大口径自行火炮用药筒的技术要求高,设计难度
13、大,使药筒的使用环境更为恶劣,以至于西方国家另辟溪径寻找药包替代药筒,但是这种方式又给火炮的密封等诸多环节带来了难以克服的技术难题,致使火炮发展举步艰难。由于我国基础工业薄弱,在火炮的密封技术上,关键密封件难以达到设计使用寿命要求,同时传统的引伸药筒的制造技术难以达到火炮对药筒的技术要求而止步。一段时期使系统研究陷于停滞状态,制约了系统的研制,影响了系统的总体进度。经过几年的方案论证和试验,最终又以焊接钢质药筒取代了药包的装填方案。焊接钢质药筒作为现代炮弹药筒家族中的重要组成之一,由于其在制造上的优良特点:焊接钢质药筒是一种不需要大型的压力设备,制作工艺比较简单的钢质药筒,成本低,效益好,最适
14、宜大中口径高膛压火炮的弹药的应用。但是因为技术操作等原因,在焊接时难免会出现这样或那样的焊接缺陷,如出现气孔、横裂纹、焊偏、虚焊等瑕疵。而这些表面完好的内部瑕疵很难被人们发现。然而,在炮弹发射时,药筒主要承担了闭气、承压等功能,焊缝中的疵病可能导致炸壳、开裂等严重的后果。在过去,面对这样的问题我国工作人员只能通过抽样检测的方法,将炮筒沿焊缝锯开来检查炮筒是否符合,这种检测方法效率低,同时还有很大的可能漏检。因此,我们需要一种高效,高质的焊缝检测装置,来保证我们的生产要求。而水浸超声检测正是符合生产线自动批量检测的低成本检测方法。1.2设计任务和要求设计要求:能实现药筒环焊缝相对于探头做周向扫描
15、运动,超声的耦合采用水浸耦合方式。设计检测系统节拍为:每班产品量60000/250240件,每小时生产产品为240/6=40件,则每个产品生产时间3600/4090秒为此设计系统的检测速度为:90秒/件。设每件产品的辅助检测时间为:30秒,直焊缝最大长度为:600mm,则每秒检测速度为20mm/秒。具体工作内容:(1)制定总体方案;(2)设计三维装配图;(3)选取步进电机及驱动电源;(4)设计重要非标零件;(5)翻译外文资料。技术要求: 根据产品线设计要求(1)年生产任务6万件(2)年有效工作天数为250天(3)每班有效工作小时为6小时设计检测系统节拍为:每班产品量60000/250240件,
16、每小时生产产品为240/6=40件,则每个产品生产时间3600/4090秒为此设计系统的检测速度为:90秒/件。设每件产品的辅助检测时间为:30秒,直焊缝最大长度为:600mm,则每秒检测速度为20mm/秒。被检工件:图1 工件运动方式:探头相对与工件旋转耦合方式:水浸耦合,要考虑防锈问题。 对毕业设计课题成果的要求(包括毕业设计、图纸、实物样品等):(1)装配图 1张(2)外观图 1张(3)零件图 5张(4)设计说明书 1份(5)英文翻译资料 1份 1.3 本文的主要内容本文主要包括了药筒环焊缝超声波检测台的总体方案设计,主传动部分的设计,进给传动的设计,配套夹具的设计。总体方案的设计包含了
17、对主传动部分传动形式的选定,进给传动部分传动形式的确定,工件的在机床上的定位及专用夹具设计。 2 总体方案的确定2.1主运动系统的设计主运动系统的设计即实现工作台(工件)的回转运动,拟采用如下的传动方式:2.1.1方案一 由已给题目及设计要求,我设计了如下设计方案:送货板两个:送货板1、送货板2,可向右抬起;挡板两个:挡板1、挡板2,可向左抬起;转轮两个,上导轨一条进货出货步骤:(1):初始药筒为于最左端,送货板1位于“一”号位;挡板1落下锁死;送货板2位于“二”号位,落下锁死;挡板2落下锁死;转轮不断转动(2):挡板2解锁抬起;送货板2右移至“三”号位;(3):挡板2落下锁死;挡板1解锁抬起
18、;送货板1右移至“二”号位,将药筒推至转轮上直至挡板2;(4):转轮转动带动药筒转动,超声焊缝检测装置开始检测环焊缝;挡板1落下锁死;送货板1、送货板2解锁抬起,分别左移至“一” 、“二”号位;(5):送货板1、送货板2落下锁死。至此,一个周期结束。(图2.1)图2.1 药筒环焊缝自动检测装置送货装置图(方案一)图2.2 药筒转轮旋转示意图2.1.2 方案二图2.3 药筒环焊缝自动检测装置送货装置图(方案二)如图2.3所示。两个转轮,一个是“卍字型转轮”,一个是“X字形转轮”。这两个转轮在每个送货周期各旋转了90,避免了来回作业,只需要单向旋转。减少了工作强度及设计复杂性。图2.4 药筒环焊缝
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