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        船體外板水火成型工藝參數(shù)預(yù)報系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

        2015-04-29 00:00:00任柯融
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2015年27期

        摘 要:在造船生產(chǎn)過程中,會出現(xiàn)一系列的問題,導(dǎo)致船舶生產(chǎn)存在安全隱患,其中船體雙曲度外板水火加工成型自動化是最嚴重的問題。為了解決這一問題,文章對船體外板水火成型工藝參數(shù)預(yù)報系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)進行了研究,通過分析系統(tǒng)的特點、闡述功能設(shè)計形式、概述系統(tǒng)的實現(xiàn)與應(yīng)用效果,對文章進行深入的剖析,通過文章的研究,能夠充分得出,依據(jù)該系統(tǒng)的設(shè)計形式與實現(xiàn)效果,在船體雙曲度外板水火加工成型自動化問題上能夠得到有效地解決,確保安全性能。

        關(guān)鍵詞:船體外板;水火成型工藝;參數(shù)預(yù)報;系統(tǒng)設(shè)計

        引言

        在造船生產(chǎn)過程中,水火彎板加工工藝方法較為常見,其以技術(shù)性強、難度大的板材加工形式被人們廣泛應(yīng)用,主要應(yīng)用于船體雙曲度的外板曲面成型方面。依據(jù)當(dāng)前造船廠的情況,老工人退休,年輕工人對該工藝方法掌握不夠嫻熟,出現(xiàn)工藝斷層的危險。為了有效解決這一狀況,相關(guān)部門采取了一系列的方式,引入了船舶設(shè)計軟件系統(tǒng),在此基礎(chǔ)進行研究,開發(fā)出了船體外板水火成型工藝參數(shù)預(yù)報系統(tǒng)。該系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)對于造船事業(yè)來說,具有一定的影響。因此,文章的研究勢在必行。

        1 系統(tǒng)的特點分析

        船體外板水火成型工藝參數(shù)預(yù)報系統(tǒng)在其設(shè)計與實現(xiàn)過程中,要依據(jù)其自身的特點,具體特點形式包括以下幾個方面:首先,高技術(shù)的焰道預(yù)報系統(tǒng)。在系統(tǒng)構(gòu)成方面主要是帆型與鞍型外板展開與加工集成形式,在系統(tǒng)形成過程中,主要采取了高精度的外板展開方式,在此基礎(chǔ)上對進入焰道的模塊予以優(yōu)化,進而提供有效的數(shù)據(jù)與加工信息。焰道預(yù)報系統(tǒng)主要指的是焰道的具體位置、有效長度以及加工的時間等,對這些內(nèi)容的有效數(shù)據(jù)進行提煉,與此同時,將船體曲型外板的加工與火工進行校正,以提煉出有效的數(shù)據(jù);其次,為船廠使用提供批量處理。在許多船廠在進行船體生產(chǎn)設(shè)計過程中,大多采用批量處理的方式,能夠有效地提高船體生產(chǎn)中鋼板的利用率以及生產(chǎn)效率[1]。運用該系統(tǒng),可以有效的將單個或者是多個形式組成批量予以處理,在實施批量處理的過程中,其計算方式較為靈活,既可以依據(jù)批量概念進行選取,也可以按照人工形式按次序選?。蛔詈?,該系統(tǒng)具有靈活的數(shù)據(jù)接口。在系統(tǒng)設(shè)計過程中,設(shè)計了能夠與其他操作系統(tǒng)平臺進行連接的數(shù)據(jù)接口,通過數(shù)據(jù)接口相連,將其他操作系統(tǒng)中的有效數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆撓到y(tǒng)當(dāng)中,以便于更好的操作該系統(tǒng),最終實現(xiàn)資源共享。

        2 系統(tǒng)的功能設(shè)計

        為了能夠有效解決船體外板的設(shè)計與生產(chǎn)需求,該系統(tǒng)在設(shè)計過程中應(yīng)具備以下幾種功能。

        2.1 船體外板精確展開計算

        在展開計算過程中,要對展開基準線予以確定,在確定基準線的基礎(chǔ)上將外板曲面予以劃分,劃分為網(wǎng)格形式,運用撐線法將劃分好的各個小網(wǎng)格向基準線的兩側(cè)進行展開,再將展開的圖形進行拼接,拼接完成后出現(xiàn)的缺口就是鋼板水火彎板加工時要考慮到的收縮區(qū)域,按照這一區(qū)域計算出收縮量的具體數(shù)據(jù)。

        2.2 建立水火彎板變形規(guī)律所需數(shù)學(xué)模型

        在水火彎板實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,在四維歐幾里得空間中,采用向量映射以及平面投影等方式建立數(shù)學(xué)模型,并依據(jù)焰道的長度以及彎板厚度將數(shù)學(xué)模型進行分類,以提煉出焰道布置所需的有效信息。

        2.3 船體外板水火加工焰道的布置優(yōu)化

        依據(jù)船體外板精確展開數(shù)據(jù),將鋼板收縮率曲線予以換算,將鋼板加工時間與曲線擬合度進行融合,并基于數(shù)學(xué)模型建立水火加工焰道布置優(yōu)化,再運用權(quán)重系數(shù)變化的方法,將問題予以轉(zhuǎn)化,最終實現(xiàn)優(yōu)化結(jié)果[2]。

        2.4 船體外板加工通用數(shù)據(jù)計算

        依據(jù)船體外板展開精確計算結(jié)果以及外板型值等方法,將各個肋骨位置的樣板曲線數(shù)據(jù)點進行標注,比如,距離基平面的高度值以及樣板垂桿上準線的標記等等,數(shù)據(jù)計算能夠有效的檢測出外板水火加工成型樣板制作。

        2.5 該系統(tǒng)與Tribon進行集成連接

        對于集成連接來說,主要包括肋骨型值表的生成以及外板信息的生生成兩個方面。肋骨型值表生成主要是因為Tribon系統(tǒng)沒有直接提取功能,需要提取一定的坐標文件,再依據(jù)樣條插值、坐標轉(zhuǎn)換等方式生成有效的型值數(shù)據(jù)。而外板信息生成主要指的是在Tribon系統(tǒng)中提取外板的具體屬性,將其板縫型值數(shù)據(jù)提取出來。

        2.6 系統(tǒng)具有工程數(shù)據(jù)庫的功能

        船體外板在設(shè)計與加工過程中,會需要一定的數(shù)據(jù)信息,并且這些所需的數(shù)據(jù)信息將會在不同的階段、不同的部門之間進行傳遞。該系統(tǒng)為船體外板的數(shù)據(jù)信息管理提供了有效的解決方案,在此基礎(chǔ)上,可以對不同船廠的不同要求進行整理,并依據(jù)不同要求提出不同的處理方法,體現(xiàn)出工程數(shù)據(jù)庫的具體功能,進而為用戶提供較高的通訊環(huán)境[3]。

        3 系統(tǒng)的實現(xiàn)與應(yīng)用

        依據(jù)上文中所提到的系統(tǒng)的功能設(shè)計要求,可以準確的實現(xiàn)該系統(tǒng)的具體應(yīng)用。在系統(tǒng)實現(xiàn)過程中,需要依據(jù)一定的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)流程,具體流程為Tribon系統(tǒng)船型數(shù)據(jù)形成集成連接,并形成一定的工程數(shù)據(jù)庫;工程數(shù)據(jù)庫可以進行單板輸入與批量處理,完成單板輸入與批量處理以后,會形成板信息輸入,在此基礎(chǔ)上進行外板精確展開,外板展開以后建立水火彎板變形規(guī)律數(shù)學(xué)模型、進行焰道布置優(yōu)化與見通數(shù)據(jù)計算,完成以后對信息進行輸出處理,最后形成數(shù)據(jù)文件、圖形文件、切割劃線文件以及屏幕監(jiān)視確認[4]。出來系統(tǒng)結(jié)構(gòu)流程以外系統(tǒng)用戶窗口也是實現(xiàn)的一部分,主要是采用圖文結(jié)合的形式,能夠?qū)ν獍逅鸪尚凸に噮?shù)的結(jié)果進行預(yù)報,并以文本的形式從窗口給出,這種文本形式的預(yù)報結(jié)果可以轉(zhuǎn)換為數(shù)控切割格式的文件,轉(zhuǎn)換完成以后提供給數(shù)控切割機,以保證數(shù)控切割機在套料的同時對肋骨、焰道、加工樣板等進行處理,能夠?qū)崿F(xiàn)在外板上進行自動劃線形式,為后續(xù)工作奠定基礎(chǔ)。

        運用該系統(tǒng)對大型成品油輪予以應(yīng)用,對油輪的帆型板以及鞍型板進行外板精確展開、焰道布置優(yōu)化計算等,按照所得的數(shù)據(jù)進行加工,在此基礎(chǔ)上,對外板成型情況實施測試,可以有效的呈現(xiàn)出鞍型板水火成型焰道布置與加工參數(shù)的預(yù)報結(jié)果,對焰道號、各個位置以及邊距離等結(jié)果都能有效的測試出來。除此之外,對于帆型板水火成型工藝參數(shù)結(jié)果同樣可以預(yù)報出來,能夠?qū)⑽恢米鴺恕㈤L度、時間以及加工方向準確呈現(xiàn)出來,以滿足不同類型板成型的要求。

        4 結(jié)束語

        通過文章的研究可以得知,船體雙曲度外板水火加工成型工藝參數(shù)預(yù)報系統(tǒng)是水火彎板成型自動化研究的重要組成。文章在研究過程中,依據(jù)原有水火彎板工藝參數(shù)預(yù)報系統(tǒng),在此基礎(chǔ)上,對該系統(tǒng)進行了深入的研究,通過對系統(tǒng)的特點、功能設(shè)計的闡述,以達到準確實現(xiàn)該系統(tǒng)的應(yīng)用,確保船體雙曲度外板水火加工成型自動化的研究順利進行。

        參考文獻

        [1]陳文雄,程良倫.船體外板自動化加工專家系統(tǒng)研究[J].制造業(yè)自動化,2014,7(9):16-19.

        [2]陳文雄,程良倫,何恰.船體帆型外板火路預(yù)報系統(tǒng)研究[J].中國造船,2014,3(1):182-191.

        [3]蘇紹娟,胡勇,王呈方.船體三維曲面外板成形工藝方法研究進展[J].中國造船,2012,5(2):211-216.

        [4]王呈方,胡勇,馬軍偉,等.三維曲面船體外板成形加工的新方法[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(交通科學(xué)與工程版),2010,2(3):431-434.

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