船用型材的非端點測量及冷彎自動成形的方法研究.pdf

1、自從2008年以來，我國船舶行業(yè)的三大造船指標:造船完工量、新承接船舶訂單量和手持船舶訂單量都列世界第一，目前正由造船大國向造船強國邁進，采用現(xiàn)代化生產(chǎn)技術(shù)的先進制造裝備的研發(fā)與使用將成為一個重要的環(huán)節(jié)。在船體的建造過程中，船用型材（特別是肋骨）的彎制是一件復雜而繁重的工作任務(wù)，船用型材的彎制精度、加工效率會影響船體的制造質(zhì)量、生產(chǎn)效率和制造成本?；谥行⌒痛靶拊炱髽I(yè)對船體型材的生產(chǎn)裝備需求，進行船用型材的非端點測量及冷彎自動成形的方

2、法研究，并預期在此研究基礎(chǔ)上研發(fā)數(shù)控船用型材冷彎成形設(shè)備，應用于生產(chǎn)，將大大提高企業(yè)的制造水平、效率，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益和社會效益。
　　本文首先敘述了國內(nèi)船舶行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，針對船用型材（如肋骨）的彎制需求，介紹了船用型材傳統(tǒng)的彎制方法，敘述了國內(nèi)外常見的肋骨成形測量控制方法的原理和數(shù)控冷彎機的現(xiàn)狀。重點介紹了目前比較流行的數(shù)控冷彎測量控制法:端點測量控制法和弦線測量控制法，并對它們的優(yōu)劣性進行了分析。針對中小型船廠對數(shù)控冷彎設(shè)

3、備的需求，創(chuàng)造性的提出了一種非端點測量控制方法。利用計算機軟件根據(jù)肋骨樣條型值數(shù)據(jù)生成基于累加弦長的近似弧長三次參數(shù)樣條函數(shù)和曲線，在此數(shù)學樣條曲線的基礎(chǔ)上，提出一種基于進料弧長和角度的非端點測量控制方法。此測量控制方法避免了端點測量控制法和弦線測量控制法龐大的測量機構(gòu)，能夠在生產(chǎn)過程中根據(jù)進料誤差，實時測量和調(diào)整加工參數(shù)，最終實現(xiàn)高精度、高效率、低成本生產(chǎn)目標。
　　隨后，使用銅線模擬型材的中性層曲線，在實驗裝置上進行了模擬實驗

4、研究，采用合適的支點距離和進料距離對新型非端點測量控制方法進行了驗證。在驗證其合理性的基礎(chǔ)上，針對型材加工工藝的一些典型問題提出了一些解決方法，利用逐步接近法來克服型材彎制過程中的回彈;利用正反彎交替法來控制逐段彎曲角度誤差產(chǎn)生的累積誤差;根據(jù)實時進料距離調(diào)整彎曲角度參數(shù)的自適應法來控制進料累計誤差等，并分別針對這些方法進行了實驗研究，實驗結(jié)果證明了這些方法的合理性和實用性。
　　接著，推導出主彎曲缸壓彎位移和彎曲目標角度之間的計

5、算公式，通過銅線的壓彎位移實驗進行驗證，采用弧角測量法來加工型材曲線，加工后的銅線曲線達到了船體型材加工的誤差要求。在理論和實驗上驗證了采用伺服油缸來代替普通油缸進行壓彎，通過精確控制彎曲位移來達到彎曲目標角度的方案是可行的。
　　按照某船廠要求，設(shè)計了數(shù)控型材冷彎機，包括:總體控制方案、機構(gòu)設(shè)計、液壓系統(tǒng)設(shè)計和主彎曲缸的設(shè)計，最后為主彎曲缸選擇了合適的電液比例方向閥。
　　建立壓彎控制系統(tǒng)的自動控制模型并進行相應的仿真。根

6、據(jù)系統(tǒng)的工作原理，通過Simulink建立相應的仿真模型，并設(shè)置相關(guān)的參數(shù)進行仿真。在仿真過程中，為保持冷彎自動成形的準確性，引入模糊滑?？刂破鲗σ簤焊椎倪\動進行控制。仿真結(jié)果表明，液壓缸能夠在控制器的控制作用下跟隨輸入的曲線運動，跟蹤誤差比較小，證明了該控制策略良好的控制效果。
　　在已經(jīng)研制成功的半自動冷彎機的基礎(chǔ)上上，應用新型非端點弧角測量控制法對實際船用型材進行了加工實驗。通過對加工好的工件進行實測，將測量數(shù)據(jù)和船廠提供的