適應(yīng)全工位水下摩擦疊焊的裝卡定位系統(tǒng)設(shè)計與仿真研究.pdf

1、水下摩擦疊焊技術(shù)是一種用于水下結(jié)構(gòu)物缺陷修復的新型固相連接技術(shù)，與其他水下連接技術(shù)相比，水下摩擦疊焊具有對水深不敏感、焊接變形小、力學性能好、效率高等優(yōu)點，近年在國內(nèi)外受到高度重視。本文針對水下管狀物修復工況多樣性問題，在天津大學水下摩擦疊焊原理樣機的研究基礎(chǔ)上，開展了能夠適應(yīng)水下環(huán)境的摩擦疊焊機的夾緊機構(gòu)以及主軸的定位移動機構(gòu)和鎖緊機構(gòu)進行設(shè)計和仿真研究，并通過現(xiàn)場調(diào)試、空氣中鉆孔焊接試驗、水下試驗以及各個危險工位的夾緊機構(gòu)的試驗驗證

2、了上述結(jié)構(gòu)的可靠性，為水下摩擦疊焊設(shè)備的進一步研究和實際工程應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
　　本文首先對水下摩擦疊焊進行需求分析，并對摩擦疊焊修復過程中的典型焊接工位、摩擦疊焊機裝夾過程、摩擦疊焊修復過程進行分析，提出了摩擦疊焊機的技術(shù)要求。根據(jù)上述分析和技術(shù)要求建立水下摩擦疊焊工程樣機整機方案以及水下摩擦疊焊的修復作業(yè)系統(tǒng)，為摩擦疊焊機的夾緊機構(gòu)和主軸定位移動與鎖緊機構(gòu)設(shè)計提供了基礎(chǔ)依據(jù)。
　　其次，根據(jù)管狀物的典型結(jié)構(gòu)設(shè)計了擬修復結(jié)構(gòu)

3、試驗件，并確定了水下摩擦疊焊樣機在試驗件上的典型焊接工位。根據(jù)摩擦疊焊機對于全工位工作的需要，設(shè)計了摩擦疊焊機的夾緊機構(gòu)，并對設(shè)備在三個危險焊接工位下的夾緊機構(gòu)中的夾緊液壓缸的直徑進行設(shè)計計算。通過有限元對危險工況的夾緊機構(gòu)和管道之間的接觸面進行接觸狀態(tài)分析，仿真結(jié)果驗證了夾緊機構(gòu)的可靠性，能夠滿足水下摩擦疊焊的工作需要。
　　再次，對主軸定位移動機構(gòu)以及主軸鎖緊機構(gòu)進行了危險工況受力分析，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計了可靠的主軸定位移動機構(gòu)

4、以及鎖緊機構(gòu)，使得摩擦疊焊機主軸能夠在全工位條件下移動和鎖緊。最后，運用AMESim軟件建立液壓定位移動液壓控制系統(tǒng)的仿真模型，并進行仿真分析，驗證了主軸定位移動機構(gòu)的可靠性，并對主軸定位移動機構(gòu)的定位誤差進行了仿真分析。
　　最后，利用疊焊工程樣機對管狀物進行空氣和水下的鉆孔焊接試驗，驗證了樣機的可行性以及主軸定位移動機構(gòu)的可靠性。其次，對主軸定位移動機構(gòu)的三個方向進行定位精度和重復定位精度進行試驗，得到實際的定位誤差要比仿真誤