1、轴管类零件超声探伤装置上料与烘干系统设计摘要：自动上下料装置是最典型的机电一体化数字化装备，技术附加值很高，应用范围很广。作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起着越来越重要的作用。超声波检测是一种应用广泛、性能优越的无损检测方法，对材料或工件表面和内部缺陷有很强的检测能力。 在经过超声探伤装置检测后，由于是在水下检测，所以轴管类零件需要进行烘干操作。因此，论文还设计了烘干装置，烘干装置是红外线辐射，最后将烘干的零件由翻板送到指定位置。关键词：轴管类零件，上料装置，超声检测，烘干Shaft tube parts and drying system of ultr
2、asonic flaw detection device designAbstract: Automatic feeding device from top to bottom is the most typical of the mechanical-electrical integration of digital equipment ,high value-added technology ,a wide range of applications ,as the support of advanced manufacturing technology and information s
3、ociety of the new industries will be the future of production and social development play a more to the more important role . Presently，Ultrasonic testing is a widespreadly used nondestructive inspection method ,which has powerful capacity to check the flaws of materials and components in surface an
4、d inward. After ultrasonic flaw detection device, because be in underwater detection, so the shaft tube parts need for drying operation. Therefore, the thesis also designs the drying device, drying device is the infrared radiation, finally will dry parts of the frame to the specified location.Key wo
5、rds: shaft-part，feeding device，ultrasonic detection technology，drying 目 录1 前言11.1 轴管类零件超声波自动探伤的意义11.1.1 轴管类零件缺陷检测的必要性11.1.2 对轴管类零件进行超声波探伤的内容、目的及意义11.2 超声波检测技术21.2.1 超声波检测技术的发展21.2.2 超声波检测的特点和适用范围31.2.3 超声波检测技术的发展方向32 总体设计方案的选择52.1 设计要求52.1.1 总体结构方案设计的基本原则及要求52.1.2 总体布局的基本原则及要求52.1.3 机械设计的基本原则52.1.4
6、自动机器的主要要求62.1.5 任务要求62.2 总体结构方案设计72.2.1 上料系统的方案设计72.2.2 探伤系统方案的设计82.2.3 烘干系统方案的设计103 上料系统的选型与校核123.1 料仓机构的设计123.1.1 常用槽式料仓的型式123.1.2 槽形料仓的倾角123.1.3 料槽滑道的宽度123.2 挡板的校核设计143.2.1 强度准则153.2.2 刚度准则153.3 水平液压缸的设计17II 3.3.1 初选液压缸工作压力183.3.2 计算液压缸主要尺寸183.4 竖直液压缸的设计203.4.1 初选液压缸工作压力203.4.2 计算液压缸主要尺寸203.5 滚动光
7、轴的校核223.5.1 滚动光轴的设计计算224 烘干系统的选型264.1 水平液压缸的设计264.1.1 初选液压缸工作压力264.1.2 计算液压缸主要尺寸264.2 竖直液压缸的设计284.2.1 初选液压缸工作压力284.2.2 计算液压缸主要尺寸284.3 液压缸的安装和使用注意事项314.3.1 液压缸的安装注意事项314.3.2液压缸的使用注意事项及故障排除方法314.4 电热板的选型与安装324.4.1 电热板的一般要求324.4.2 电热板的基本结构324.4.3 电热板安装和使用注意事项33结论. 34参考文献35致谢36IV 1 前言1.1 轴管类零件超声波自动探伤的意义
8、大型回转件是国家重大工程装备的核心构件。国内重大装备的制造企业, 轴管类零件通常在其锻压和粗加工之后、精加工之前进行超声波检测。这一加工阶段的大型回转件带有一定的轴向圆锥度和径向椭圆度,很难在车床上利用刀架实现探头自动定位。国外生产类似产品和研究的公司主要有美国的泛美 ( PANAMETRICS) 公司、加拿大的R /D TECH公司, 德国的K-K公司, 但是有关超声波自动检测大型回转件的技术还处于保密阶段。国内少数大学和科研机构最近几年相继开展了超声波自动探伤的研究,重点是各类数字化超声波检测设备和超声波发射/采集卡, 但未见针对上述大型回转件的超声波在线自动检测系统的研究报道1。1.1.
9、1 轴管类零件缺陷检测的必要性随着工业经济的迅速发展,用户对棒材使用的可靠性和安全性的要求越来越高,提出了对于材料内部的危害性缺陷进行在线超声波自动探伤系统的研制的要求。对棒材的检测有多种手段,主要有射线探伤、超声探伤、磁粉探伤和渗透探伤。相对于其他的探伤方法,超声波探伤方法简单、成本低、对人体无害,并且检测效果好,因而得到了广泛的应用。传统的超声探伤是用手工进行的,操作人员凭经验对探伤仪上显示的波形予以判断,带有主观性和局限性。这些经验是可贵的,但是效率低,容易发生漏检和误检,并且无法对超声信号进行诸如概率统计,图像识别,频率分析和数字滤波等的处理和变换,不能用这些领域中的理论和方法来揭示和
10、提取缺陷信号特征。近年来,很多国家将计算机技术、自动化技术和超声原理结合,研制各种自动化超声无损探伤的计算机数据采集和分析系统,以提高探伤的精度、重复性、可靠险和直观性2。1.1.2 对轴管类零件进行超声波探伤的内容、目的及意义利用A型脉冲反射式超声探伤仪一定的频率发射电脉冲,该脉冲加到换能器(探头)上,激发换能器发出超声波,当超声波进入棒材时,超声波除了在棒材的表面发生反射外,如果棒材中存在缺陷(不连续性),超声波将会在该处发生反射,反射波被换能器接收后,转换成电信号,显示在荧光屏上。实践证明,反射波的波幅大小与缺陷的大小成正比,通过观察反射波的波幅,就可以判断是否有缺陷,以及缺陷的大小3。
11、如果仅用探伤仪和探头,也可以进行棒材的探伤,但是,对于批量的棒材来说,手工检测不但效率太低,而且容易发生漏检和误检。考虑可以设计专用的机械扫描装置,对棒材进行扫描,在扫描的同时,用数据采集卡采集相应超声回波信号,并由计算机进行数据处理,达到检测过程的自动化，这样既提高了检测效率,又提高了可靠性。根据实践经验,棒材的主要缺陷有在中心部位的缩孔和夹杂物,还有在轧制过程中以这些缺陷为起点而产生的裂纹等。本文研制的自动超声探伤仪能准确地检测出棒材的这些缺陷,并能对缺陷进行定位，以便让工作人员对不合格的棒材进行处理。1.2 超声波检测技术1.2.1 超声波检测技术的发展超声波检测是利用超声波对材料和工件
12、进行检验和测量,是现代工业中应用最广泛的检测方法之一。超声波探伤技术已经有几十年的历史了。最早利用超声波探测物体内部缺陷和结构是由原苏联的萨卡洛夫(Sokolov)于1929年提出来的。1931年德国人在专利中提出了工业应用方案。在二次世界大战中,由于雷达技术和脉冲技术的发展以及战争的需要,大大促进了超声检测技术的发展,1944年美国的F.A.Firestone发表采用超声脉冲法的探伤仪的报告,1946年英国D.0.Spruoel制成A型脉冲反射式超声波探伤仪,并用于钢材的探伤。到了本世纪50年代，A型脉冲反射式超声波探伤仪已广泛应用于先进国家的钢铁、机械制造和造船工业领域。1964年前联邦德
13、国Kruatkarmer公司研制成功小型超声探伤仪,其主要性能指标取得了突破性进展,标志着跨入了近代超声探伤技术阶段4。在本世纪七八十年代,由于超声全息、回波频谱分析、超声探头和大规模集成电路、计算机技术的迅速发展,使得数字化、自动化、智能化超声检测和超声成像技术变成了热点。另一方面,由于各种新型材料,特别是高性能功能材料的发展(如先进复合材料、功能陶瓷材料、微电子材料等),使得超声检测广泛地应用于材料的物性评价和工程寿命评估,超声检测技术与断裂力学和材料科学发生了更加深入密切的联系,在工业领域中得到广阔的应用。1.2.2 超声波检测的特点和适用范围超声波检测可探测厚度较大的材料,且具有检测速
14、度快、费用低并能对缺陷进行定位和定量、对人体无害以及对危害性较大的面积型缺陷的检测灵敏度较高等优点5。因此,超声波检测已经发展成一种很重要的无损检测方法,在生产实践中得到了广泛的应用。超声波被用于无损检测,主要是因为有以下几个特性:超声波在介质中传播时,遇到界面会发生反射;超声波指向好,频率愈高,指向性愈好;超声波传播能量大,对各种材料的穿透力较强;再有超声波的声速、衰减、阻抗和散射等特性,为超声波的应用提供了丰富的信息,也成为超声波广泛应用的条件。超声波是超声振动在介质中的传播,它的实质是以波动形式在弹性介质中传播的机械振动,其频率在20Hkz以上。超声波检测有一定的局限性,主要表现为：超声
15、波检测的记录性差,它不能像射线检测及其他检测方法那样,可得出射线照相底片或显示痕迹,以比较直观地判断缺陷的几何形状、尺寸和性质;超声波检测技术难度较大,其效果和可靠程度往往受到操作人员的责任心、工作时的精神状态及技术水平高低的影响。超声波检测是现代工业无损检测中应用最为广泛的一种方法。就无损检测而言超声波适用于各种尺寸的锻件、轧制件、焊缝和某些铸件,无论是钢铁、有色金属和非金属,都可以采用超声波进行检验。各种机械零件、结构件、电站设备、船体、锅炉、压力容器等,都可以采用超声波进行有效的检测。检测的方法有的采用手动方式,有的可采用自动化方式。就物理性能检测而言,用超声波可以无损检测厚度、材料硬度、淬硬层深度、晶粒度、液位和流量、残余应力和胶接强度等6。1.2
