【摘 要】
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油气管道开孔筒刀是维抢修设备中的重要部件,维抢修过程中管道开孔主要是连接旁通或下封堵器。封堵器分为盘式、折叠式和囊式等,其中下放盘式和折叠式封堵器需要等径开孔筒刀,目前国内油气管道直径较大,故需要大口径开孔筒刀,囊式封堵器则要求筒刀直径相对较小。对于大口径开孔筒刀若能减小筒刀质量,既方便安装又节约成本;对于小口径开孔筒刀若能优化刀齿结构和切削参数,可以提高切削性能及切削效率。因此,对油气管道开孔筒
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油气管道开孔筒刀是维抢修设备中的重要部件,维抢修过程中管道开孔主要是连接旁通或下封堵器。封堵器分为盘式、折叠式和囊式等,其中下放盘式和折叠式封堵器需要等径开孔筒刀,目前国内油气管道直径较大,故需要大口径开孔筒刀,囊式封堵器则要求筒刀直径相对较小。对于大口径开孔筒刀若能减小筒刀质量,既方便安装又节约成本;对于小口径开孔筒刀若能优化刀齿结构和切削参数,可以提高切削性能及切削效率。因此,对油气管道开孔筒刀的研究尤为重要。本文根据油气管道开孔筒刀的国内外发展现状,提出一种双刀齿组合、切削刃交错分布的结构。开孔筒刀是密闭切削,为保证有足够的容屑空间,对刀齿数量、齿距、容屑槽尺寸等参数进行计算。根据X80管线钢强度高硬度大及筒刀断续干式切削特点,确定刀体材料为9Sis Cr,刀齿材料为YT5硬质合金,并确定刀齿角度、切削刃钝化类型及切削参数等。通过Solidworks进行筒刀三维模型的建立。通过查阅刀具设计手册对筒刀切削力及切削热进行理论计算。结合切削力及切削温度计算结果,利用Ansys Workbench软件对筒刀进行静力学分析和热应力分析验证筒刀强度及可靠性,对筒刀进行模态分析避免筒刀与开孔机工作系统发生共振,导致筒刀非正常损坏。使用DEFORM仿真软件对双刀齿刀组筒刀与三刀齿刀组筒刀进行切削仿真,针对切屑形态、刀齿温度、切削力及工件应力进行对比分析。通过对比分析验证双刀齿刀组筒刀设计的可行性,同时总结出双刀齿刀组筒刀的优势与不足为今后筒刀研究提供参考价值。
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