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矿山支护用桁架自动成型及焊接设备的研发设计

张佃平  
【摘要】: 针对有色冶金矿山建设中使用的桁架仍然低效率、高成本的人工成型和手工电弧焊方法的生产现状,拟研发设计一套桁架自动成型及焊接设备。 通过对现场的考察,发现人工焊接后的桁架形状各异,并且很不规则,质量参差不齐,有的三角环成型不好,其中部分焊点不牢,对巷道的充浆效果将造成很大的影响。再一个,通过观察工人的实际生产过程发现:由于受生产场地的限制,桁架焊接过程中的大多数工作都在露天进行,如果是春秋时节对工人的工作影响还是比较小的,但是在冬夏时节,有时工人就根本无法进行桁架的正常生产,有时被迫停产。因此,为了改变原有的桁架生产方式,提高桁架的质量和生产效率,增加工厂的经济效益和社会效益,设计了专门用于桁架成型焊接的自动化生产设备。本文以满足实际生产需要为出发点,阐述了桁架成型焊接设备研发设计的全过程,包括方案、规划设计、绘制机械装配图和零部件图,设计电阻对焊的工艺试验,确定电阻焊的最佳焊接规范。综合运用了机械装备设计、CAD技术、电阻点焊和电阻对焊技术、系统仿真学以及一些应用软件的理论和知识,完成了桁架成型及焊接成套生产设备的设计。 本文首先从桁架成型焊接生产设备机械部分的设计出发,详细阐述了桁架成型焊接生产设备的设计思想,重点分析了机械部分各个组成零部件的选用,仔细计算并校核了各主要零件。其次利用SolidWorks软件对设备中的零部件进行建模,对所建的零件和子装配体进行总体结构的虚拟装配,检查设备在装配上是否发生了干涉,并不断修正设计中的错误,并利用SolidWorks中的应力分析插件COSMOSXpres对设备中的主要零部件进行应力分析,来预测零部件的受力和变形情况。然后对设备中用到的电阻对焊进行了工艺性试验,并对实验结果进行分析,给出了试样的抗拉强度,对断口形貌进行了分析,以及观察和分析了焊缝和热影响区金相组织的情况,最终确定了适合设备的最佳电阻对焊焊接规范。再就是利用机械系统动力学仿真软件ADAMS实现了对钢筋和矩形环上下料用丝杠的仿真分析。最后,总结了设备研发设计的主要内容以及该设计所存在的一些不足和需要改进的地方。


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