基于SolidEdge的直缝埋弧焊管内焊清渣机的设计.pdfVIP

钢管学会六届三次年会·论文集一工艺装备技术 基于SolidEdge的直缝埋弧焊管内焊清渣机的设计 赵与越，张红，边城，方文，王 强，张占国 (渤海石油装备设计研究院钢管所，河北青县062658) 摘要：介绍了一种直缝埋弧焊管内焊清渣机的功能和原理，详细地阐述了利用SolidEdge三维软件 对其进行参数化设计的过程，并以支撑座为例介绍了“自项向下”的设计方法。同时通过有限元分析零部件 的受力情况，验证其是否符合设计的强度要求，从而达到理想的设计效果。 关键词：直缝埋弧焊管；SolidEd薛；清渣机：有限元分析 在直缝埋弧焊管内焊工序中会产生大量的焊渣，如果这些焊渣不能够及时的清理掉，将会影响 后续扩径工序的进行。目前国内直缝埋弧焊管的清渣方式主要有以下几种方式：人工清渣方法、天 车倒渣方法、倒渣机清渣方法、推吸清渣方法。由于清渣工序紧位于内焊工序之后，焊缝处还存在 一定的余温，如果采用人工清渣的方法，会对操作人员产生烫伤的可能；钢管内粉尘很大，不利于 操作人员的身体健康；人工清渣的方法只适用于大管径的钢管，而直径在508min以下的钢管不适 合采用人工清渣的方法。天车倒渣法与倒渣机清渣法需要占用很大的场地面积，而且需要将钢管提 升一定的角度使钢管倾斜，这样又会产生一定的危险，不利于现场操作。本设计采用的是推吸清渣 方法，设计这套直缝埋弧焊管内焊清渣机。 1清渣机的结构及工作流程 以直缝埋弧焊管内焊清渣机为例，阐述利用三维软件SolidEdge进行参数化设计的理念和过程。 直缝埋弧焊管内焊清渣机结构如图1所示。 l一吸枪头2一支撑臂3—吸管4一除尘装置5—拉杆装置6一支撑座7一钢管8一输送辊道9一气缸支撑装置lO一废料筐 图l 直缝埋弧焊管内焊清渣机结构示意 钢管在完成内焊后，由横移小车运送至输送辊道上，钢管沿输送辊道前进，位于吸枪头前部的 传感器感应到钢管后，位于清渣机后部的除尘装置开始工作，气缸支撑装置放下，使钢管能够顺利 通过。钢管输送到尾部后，在撞击支承座之前，输送辊道反转，将钢管送出清渣装置。钢管退出后， 气缸支撑装置升起，顶住支撑臂，阻止支撑臂下垂，除尘装置停止工作。 2 Solid Edge三维建模与分析 目前，机械产品的设计主要是采用AutoCAD等二维软件完成二维图纸的绘制，用这种方法进行 设计，难以实现产品的参数化，难以分析和反映各零部件与整体的装配关系，重复性强等缺点。随 着计算机技术、三维制图软件以及有限元分析软件的发展，采用三维制图软件进行机械产品的设计 己成为当今机械设计领域的潮流。该清渣机的设计就是完全采用三维软件SolidEdge进行设计的。 在直缝埋弧焊管内焊清渣机中吸枪头同时起到了推渣与除尘的作用，吸枪头的三维模型如图2 所示。 16l 钢管学会六届三次年会·论文集一工艺装备技术 3 2 l 1—钢丝刷 2一推渣板 3一吸枪 图2吸枪头的三维模型 图2中钢丝刷的作用是将附着在内焊缝表面的焊渣清理掉；推渣板的作用是将焊渣从钢管内清 理出去，清理出去的焊渣排到废料筐中，定期清理废料筐，在推渣过程中为了不磨损内焊缝，将推 渣板的端部加工一个槽骑在焊缝上，保护了焊缝不被磨损；吸枪的作用是将钢管内的灰尘吸掉，为 了能够最大限度的清理掉钢管内的灰尘，在不影响吸尘的情况下，将吸枪的嘴部尽量做窄些，从而 最大限度地将钢管内的灰尘清理掉。根据不同的管径，将吸枪头做成3种规格，由于Solid Edge可 以实现参数化设计，因此只需设计一种规格，根据需要更改相应的变量就可以得到不同的吸枪头。 图3为推渣板的变量表，修改变量表中的数值，就可得到不同的推渣板。 在装配环境下Solid Edge允许设计者以“自顶向下”或“自下向上”两种理念进行产品设计，根据 情况也可以同时