射孔弹药型罩旋压设备的设计

论文摘要

射孔技术是石油开采工程中的关键技术之一。射孔弹在石油工业中有着广泛和大量应用,其性能优劣对石油产能影响极大,然而射孔弹的质量及可靠性除与其正确的设计、所用材料质量、生产工艺及生产过程中工艺参数的控制密切相关外,还有一个重要的影响因素——药型罩。药型罩是射孔弹的“刀刃”、是影响石油生产的关键因素之一。目前,由于多数药型罩生产厂家都是采用老式油压机,生产自动化程度很低,液压系统的整体精度靠手动调整压力继电器和手动溢流阀的匹配关系保证,调整困难,受器件、压力显示精度和人为因素的影响,很难保证同一压制压力下,调整后和未调整前压制结果的一致性。虽然很多厂家从改变药型罩粉末配方等方面做出了许多研究,但是很少从药型罩生产设备入手来提高药型罩生产效率和提高药型罩生产过程中的自动化程度。针对现行药型罩生产厂家的生产设备,本文对提高药型罩自动化生产程度的旋压设备进行了结构设计,其主要工作包括:(1)根据金属粉末的流动性,设计了以刮板法为基本原理、以1s内快速稳定、称量精度为0.02g的高精度电子称作为称量工具的称量系统。(2)结合现有的金属旋压成形技术和粉末成形技术,设计了会属粉末旋压成形的旋压系统,在原有模具基础上加以改进,设计一套适合旋转压制的主轴系统,并进行了强度校核。(3)为避免药型罩在检测过程中容易划伤、提高药型罩壁厚差检测精度,设计基于激光位移传感器的非接触自动检测系统,激光传感器的检测精度达到2μm,超过了手工检测的0.04mm的要求。(4)为提高设备生产的自动化程度,设计了进行自动上料和下料的机械手。(5)设计了保证设备的正常运行的液压和控制系统。本论文结合厂家提供的药型罩生产工艺,设计了一套完整的金属粉末药型罩旋压设备,提高了药型罩生产效率和压制压力的控制精度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 国内外研究现状及课题研究意义
• 1.2.1 国内外研究现状
• 1.2.2 课题的研究意义
• 1.3 本论文的研究内容
• 2 金属粉末药型罩旋压设备的机械结构方案设计
• 2.1 设备总体方案设计
• 2.1.1 粉末成型机构的方案设计
• 2.1.2 称量、检测、上下料的方案设计
• 2.1.3 原动力和传动装置的方案设计
• 2.1.4 机器的总体方案
• 2.2 机器装配图
• 3 金属粉末旋压设备的各个功能部分的结构设计
• 3.1 金属粉末称量机构的设计
• 3.1.1 动态称量方法
• 3.1.2 粉末称量机构设计的称量、下粉问题
• 3.1.3 粉末称量机构的结构设计
• 3.2 旋压机构设计
• 3.2.1 粉末成型的基本原理
• 3.2.3 旋压机构设计
• 3.3 壁厚差检测机构设计
• 3.3.1 激光位移传感器
• 3.3.2 测量工作原理
• 3.3.3 壁厚差检测机构
• 3.4 上下料的机械手设计
• 3.4.1 上料机械设计
• 3.4.2 下料机械设计
• 3.5 本章小结
• 4 基于ANSYS11.0的关键零件校核
• 4.1 ANSYS软件介绍
• 4.2 主轴零件的ANSYS校核
• 4.2.1 主轴三维几何模型的建立
• 4.2.2 单元类型的选择和有限元网格划分
• 4.2.3 施加边界条件及载荷
• 4.2.4 计算结果分析
• 4.3 轴承座零件的ANSYS校核
• 4.3.1 轴承座的实体模型
• 4.3.2 有限元网格划分
• 4.3.3 施加边界条件及载荷
• 4.3.4 计算结果分析
• 4.4 本章小结
• 5 药型罩旋压控制系统设计
• 5.1 控制系统设计思想与功能参数要求
• 5.1.1 断电保护功能的实现
• 5.1.2 系统压力与速度的控制
• 5.1.3 液压系统控制回路设计
• 5.2 气动控制设计
• 5.3 控制系统程序设计
• 5.3.1 控制任务
• 5.3.2 显示器画面功能
• 5.3.3 PLC程序设计
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢