管螺纹加工机床的研制

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1、大连理工大学硕十学位论文摘要随着国内油井管市场的需求剧增，我国出现了国外进口机床与国内研制专业机床并存的局面。鉴于生产大尺寸API管螺纹的进口机床价格昂贵及目前国内现有机床不能满足生产需求的现状，应天津卡普林热处理有限公司的要求，本文对大直径管螺纹加工机床进行设计研究，主要工作包括以下几个方面：(1)本文对机床进行整体方案设计，确定机床的总体布局及机床参数(外形尺寸、主轴转速、X轴和Z轴的最大行程等)；利用P∞o／ENGINEER的分析功能对机床模型进行干涉检查，并对机床的加工过程进行运动仿真，获取刀尖点处的位移．时间图，结果表明能够满足公

2、司设计要求。(2)对机床重要部件——夹具的设计思路、结构特点及工作原理等进行详细介绍。该夹具采用电磁吸盘作为动力源，并采用聚氨酯橡胶套作为夹紧元件，具有结构紧凑、容易控制、夹紧可靠且不易划伤工件外表面等优点。基于聚氨酯橡胶的自身特点，采用非线性接触大变形的分析方法，利用ANSYS软件对夹紧元件的可行性及可靠性进行分析。结果表明：当加载50kPa压力时聚氨酯橡胶套与工件之间产生的静摩擦力足以将工件夹紧，且夹紧可靠、工件整体变形不大。(3)对夹具箱体进行了模态分析，获得夹具箱体前10阶固有频率。对比工作频率和安全频率证明夹具箱体的低阶固有频率满

3、足安全冗余要求；对床身进行了静力分析，结果表明床身满足刚度要求。(4)对机床的伺服系统进行了选型计算。进给机构均采用直线电机，并根据电机功率和精度要求选取了伺服驱动器和编码器；根据螺纹切削力计算公式估算出了切削力，通过计算切削力得出机床的切削功率，并根据转速和功率选取了合适的车削电主轴。关键词：管螺纹加工机床；整体方案；运动仿真；夹具设计；模态分析管螺纹加工机床的研制TheDesignofOCTGThreadingMachineAbstractWiththeincreasedemandofOilCountryTllbularGoods(OC

4、TG)，asituationthatOCTGthreadingmachinesareimportedfromabroadanddesignedinlandhasbeenarisen．Astheimportedmachinesareexpensiveandthedomesticmachinescannotmeettheproductionrequirementcurrently,OCTGthreadingmachinewasdesignedandanalyzedinthispaperbytherequestofTianjinCouplingH

5、eatTreatmentCo．，Ltd．．(1)WholeschemeofthemachineWasdesignedinthispaper．Tllelayoutandthemachineparameterssuchasoveralldimensions．spindlespeedandmaximumstrokesofXandZaxisweredetermined：theinterferencedetectionWasdonebyPro／ENGINEER；thedisplacement-timesignatureoftoolnoseWasobt

6、ained姗rdingtomotionsimulation,andthesimulationresultsshowagreementwiththedesignrequirementofthecompany．(2)Thedesignidea,structuralfeaturesandworkingprincipleofthefixture，asoneofthemachine,wereintroduced．Drivenbytheelectro-magneticchuckandusingthepolyurethanerubbersleeveast

7、heclampingelement,thefixturehascompactstructure，iseasytocontrol，clampsworkpiecereliablyandislesslikelytoscratchthesurfaceoftheworkpiece．Basedontheself-charactersofpolyurethanembberandadoptingthenonlinearcontactinglargedeformationmethod，thefeasibilityandreliabilityofthefixt

8、urewereanalyzedbyANSYS．111eresultsshowthatthestaticfrictionproducedby50kPaclampingloadbet