水火彎板加工自動(dòng)化關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、長期以來，對(duì)于船體雙曲度外板的加工，國內(nèi)外造船廠都是依靠有經(jīng)驗(yàn)的工人采用水火彎板的方法手工作業(yè)完成。隨著現(xiàn)代造船技術(shù)的發(fā)展和造船模式的轉(zhuǎn)變，手工經(jīng)驗(yàn)型的水火彎板工藝模式無論在速度上和質(zhì)量上都已遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了現(xiàn)代造船生產(chǎn)的需要，這已經(jīng)成為制約船舶建造周期和質(zhì)量的一個(gè)瓶頸問題。為實(shí)現(xiàn)船體外板自動(dòng)化加工成型，本文對(duì)其中的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。 (1)研究了自動(dòng)化加工水火彎板變形規(guī)律分析了水火彎板加工成型的主要影響參數(shù)，在對(duì)水火彎板實(shí)驗(yàn)

2、機(jī)加工測量數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，以板厚、加熱線長度、加工速度和收縮量作為4個(gè)維度，應(yīng)用向量映射，平面投影、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法建立了不同鋼板厚度的局部表面收縮量和加工參數(shù)的數(shù)學(xué)模型。應(yīng)用BP-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行修正，建立有限元數(shù)值模擬方法補(bǔ)充剔除數(shù)據(jù)并對(duì)數(shù)學(xué)模型適用范圍進(jìn)行擴(kuò)展。 (2)應(yīng)用分層遺傳算法研究了水火彎板自動(dòng)化加工工藝參數(shù)優(yōu)化問題以鋼板收縮率曲線擬合優(yōu)度和鋼板加工時(shí)間作為兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)，建立水火彎板工藝參數(shù)優(yōu)化問題數(shù)學(xué)模型，

3、并應(yīng)用權(quán)重系數(shù)變化法，將問題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)優(yōu)化問題。以前面所建立的水火彎板變形規(guī)律數(shù)學(xué)模型為依據(jù)，基于分層遺傳算法(HGA)，應(yīng)用三次樣條插值等方法，將目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)化為群體中個(gè)體的適應(yīng)度函數(shù)。由加熱線條數(shù)、相鄰加熱線之間距離(加熱線間距)和加熱線收縮量3個(gè)參數(shù)構(gòu)造分層遺傳算法編碼，最終得到加工速度、加熱線長度和加熱線位置3個(gè)水火彎板自動(dòng)化加工參數(shù)，在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用VisualC++6.0軟件設(shè)計(jì)開發(fā)了“水火彎板自動(dòng)化加工工藝參數(shù)優(yōu)化系統(tǒng)”。

4、 (3)研究了水火彎板自動(dòng)化加工后的成型檢測方法根據(jù)水火彎板智能機(jī)器人測量得到的水火彎板自動(dòng)化加工后的鋼板表面數(shù)據(jù)，應(yīng)用空間解析幾何坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法建立鋼板坐標(biāo)系。采用Ferguson曲面模擬鋼板表面形狀，定義了檢測線的概念，應(yīng)用參數(shù)樣條曲線、空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等方法，分別對(duì)加工后鋼板的橫向、縱向成型，以及扭曲變形情況進(jìn)行檢測，為進(jìn)一步提出二次加工的參數(shù)預(yù)報(bào)提供了基礎(chǔ)。 本文所建立的水火彎板變形規(guī)律數(shù)學(xué)模型和水火彎板自動(dòng)化加工工藝