水火彎板加工自動化關鍵技術研究.pdf

1、長期以來，對于船體雙曲度外板的加工，國內外造船廠都是依靠有經驗的工人采用水火彎板的方法手工作業(yè)完成。隨著現(xiàn)代造船技術的發(fā)展和造船模式的轉變，手工經驗型的水火彎板工藝模式無論在速度上和質量上都已遠遠滿足不了現(xiàn)代造船生產的需要，這已經成為制約船舶建造周期和質量的一個瓶頸問題。為實現(xiàn)船體外板自動化加工成型，本文對其中的幾個關鍵技術進行了研究。 (1)研究了自動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)，在對水火彎板實驗

2、機加工測量數(shù)據(jù)分析的基礎上，以板厚、加熱線長度、加工速度和收縮量作為4個維度，應用向量映射，平面投影、坐標轉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)學模型。應用BP-神經網絡法對數(shù)學模型進行修正，建立有限元數(shù)值模擬方法補充剔除數(shù)據(jù)并對數(shù)學模型適用范圍進行擴展。 (2)應用分層遺傳算法研究了水火彎板自動化加工工藝參數(shù)優(yōu)化問題以鋼板收縮率曲線擬合優(yōu)度和鋼板加工時間作為兩個目標函數(shù)，建立水火彎板工藝參數(shù)優(yōu)化問題數(shù)學模型，

3、并應用權重系數(shù)變化法，將問題轉化為單目標優(yōu)化問題。以前面所建立的水火彎板變形規(guī)律數(shù)學模型為依據(jù)，基于分層遺傳算法(HGA)，應用三次樣條插值等方法，將目標函數(shù)轉化為群體中個體的適應度函數(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個參數(shù)構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個水火彎板自動化加工參數(shù)，在此基礎上，應用VisualC++6.0軟件設計開發(fā)了“水火彎板自動化加工工藝參數(shù)優(yōu)化系統(tǒng)”。

4、 (3)研究了水火彎板自動化加工后的成型檢測方法根據(jù)水火彎板智能機器人測量得到的水火彎板自動化加工后的鋼板表面數(shù)據(jù)，應用空間解析幾何坐標轉換方法建立鋼板坐標系。采用Ferguson曲面模擬鋼板表面形狀，定義了檢測線的概念，應用參數(shù)樣條曲線、空間坐標轉換等方法，分別對加工后鋼板的橫向、縱向成型，以及扭曲變形情況進行檢測，為進一步提出二次加工的參數(shù)預報提供了基礎。 本文所建立的水火彎板變形規(guī)律數(shù)學模型和水火彎板自動化加工工藝