本文關(guān)鍵詞：船用型材的非端點(diǎn)測量及冷彎自動(dòng)成形的方法研究

  更多相關(guān)文章： 船用型材 冷彎成形 非端點(diǎn)測量 弧角測量控制法 液壓伺服控制

【摘要】：自從2008年以來,我國船舶行業(yè)的三大造船指標(biāo)：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(qiáng)國邁進(jìn),采用現(xiàn)代化生產(chǎn)技術(shù)的先進(jìn)制造裝備的研發(fā)與使用將成為一個(gè)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(fù)雜而繁重的工作任務(wù),船用型材的彎制精度、加工效率會(huì)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(jìn)行船用型材的非端點(diǎn)測量及冷彎自動(dòng)成形的方法研究,并預(yù)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(yīng)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(jì)效益和社會(huì)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(jī)的現(xiàn)狀。重點(diǎn)介紹了目前比較流行的數(shù)控冷彎測量控制法：端點(diǎn)測量控制法和弦線測量控制法,并對它們的優(yōu)劣性進(jìn)行了分析。針對中小型船廠對數(shù)控冷彎設(shè)備的需求,創(chuàng)造性的提出了一種非端點(diǎn)測量控制方法。利用計(jì)算機(jī)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(xué)樣條曲線的基礎(chǔ)上,提出一種基于進(jìn)料弧長和角度的非端點(diǎn)測量控制方法。此測量控制方法避免了端點(diǎn)測量控制法和弦線測量控制法龐大的測量機(jī)構(gòu),能夠在生產(chǎn)過程中根據(jù)進(jìn)料誤差,實(shí)時(shí)測量和調(diào)整加工參數(shù),最終實(shí)現(xiàn)高精度、高效率、低成本生產(chǎn)目標(biāo)。隨后,使用銅線模擬型材的中性層曲線,在實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)研究,采用合適的支點(diǎn)距離和進(jìn)料距離對新型非端點(diǎn)測量控制方法進(jìn)行了驗(yàn)證。在驗(yàn)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(shí)時(shí)進(jìn)料距離調(diào)整彎曲角度參數(shù)的自適應(yīng)法來控制進(jìn)料累計(jì)誤差等,并分別針對這些方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了這些方法的合理性和實(shí)用性。接著,推導(dǎo)出主彎曲缸壓彎位移和彎曲目標(biāo)角度之間的計(jì)算公式,通過銅線的壓彎位移實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,采用弧角測量法來加工型材曲線,加工后的銅線曲線達(dá)到了船體型材加工的誤差要求。在理論和實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證了采用伺服油缸來代替普通油缸進(jìn)行壓彎,通過精確控制彎曲位移來達(dá)到彎曲目標(biāo)角度的方案是可行的。按照某船廠要求,設(shè)計(jì)了數(shù)控型材冷彎機(jī),包括：總體控制方案、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)和主彎曲缸的設(shè)計(jì),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(dòng)控制模型并進(jìn)行相應(yīng)的仿真。根據(jù)系統(tǒng)的工作原理,通過Simulink建立相應(yīng)的仿真模型,并設(shè)置相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行仿真。在仿真過程中,為保持冷彎自動(dòng)成形的準(zhǔn)確性,引入模糊滑�？刂破鲗σ簤焊椎倪\(yùn)動(dòng)進(jìn)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(yùn)動(dòng),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(dòng)冷彎機(jī)的基礎(chǔ)上上,應(yīng)用新型非端點(diǎn)弧角測量控制法對實(shí)際船用型材進(jìn)行了加工實(shí)驗(yàn)。通過對加工好的工件進(jìn)行實(shí)測,將測量數(shù)據(jù)和船廠提供的肋骨CAD數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差分析,所有測量點(diǎn)的偏差都滿足船廠的肋骨加工誤差要求。證明基于累加弦長的近似弧長三次參數(shù)樣條曲線的弧角測量控制法在工程上是可行的。最后,對全文的研究內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié),并給出本文的研究結(jié)論和創(chuàng)新之處以及對未來的展望。
【關(guān)鍵詞】：船用型材 冷彎成形 非端點(diǎn)測量 弧角測量控制法 液壓伺服控制
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U671
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-9
• 目錄9-12
• CONTENTS12-15
• 第一章 緒論15-27
• 1.1 研究背景和目的15-16
• 1.1.1 研究背景15-16
• 1.1.2 研究目的16
• 1.2 研究現(xiàn)狀16-24
• 1.2.1 型材冷彎機(jī)概述16-19
• 1.2.2 國外研究現(xiàn)狀19-20
• 1.2.3 國內(nèi)研究現(xiàn)狀20-24
• 1.3 課題的提出與本文的主要研究內(nèi)容24-26
• 1.3.1 課題的提出24-25
• 1.3.2 課題的主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線25-26
• 1.4. 本文的結(jié)構(gòu)安排26-27
• 第二章 非端點(diǎn)弧角測量控制法的研究27-45
• 2.1 非端點(diǎn)弧角測量控制法27-31
• 2.1.1 弧角測量控制法的原理27-28
• 2.1.2 弧角測量控制法的數(shù)學(xué)驗(yàn)證28-31
• 2.2 近似弧長三次參數(shù)樣條曲線31-43
• 2.2.1 船體放樣和樣條曲線32-36
• 2.2.2 近似弧長三次參數(shù)樣條曲線36-43
• 2.3 弧角測量控制法角度參數(shù)43-44
• 2.4 本章小結(jié)44-45
• 第三章 基于弧角測量控制法的冷彎模擬實(shí)驗(yàn)研究45-68
• 3.1 實(shí)驗(yàn)方案45-48
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)裝置45-47
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)方案47-48
• 3.2 回彈問題的工藝研究48-57
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)原理48-49
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)過程49-56
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)總結(jié)56-57
• 3.3 壓彎角度誤差補(bǔ)償?shù)墓に囇芯?/span>57-63
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)原理57-58
• 3.3.2 實(shí)驗(yàn)過程58-62
• 3.3.3 實(shí)驗(yàn)總結(jié)62-63
• 3.4 進(jìn)料誤差的自適應(yīng)控制法的工藝研究63-66
• 3.4.1 實(shí)驗(yàn)原理63
• 3.4.2 實(shí)驗(yàn)過程63-66
• 3.4.3 實(shí)驗(yàn)總結(jié)66
• 3.5 本章小結(jié)66-68
• 第四章 弧角檢測控制法在船用型材冷彎機(jī)上的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)68-81
• 4.1 彎曲缸壓彎位移和彎曲角度之間的工藝研究68-73
• 4.1.1 彎曲缸壓彎位移和彎曲角度之間的數(shù)學(xué)關(guān)系68-70
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)研究70-72
• 4.1.3 實(shí)驗(yàn)總結(jié)72-73
• 4.2 船用型材冷彎機(jī)的總體設(shè)計(jì)73-75
• 4.2.1 整體控制方案73-74
• 4.2.2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)74-75
• 4.3 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)75-80
• 4.3.1 液壓系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)75-76
• 4.3.2 主彎曲缸的設(shè)計(jì)計(jì)算76-80
• 4.4 本章小結(jié)80-81
• 第五章 主彎曲缸成形控制的數(shù)學(xué)建模及仿真研究81-93
• 5.1 基于等效控制的模糊滑膜彎曲控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模81-86
• 5.1.1 比例閥控制不對稱液壓缸數(shù)學(xué)建模81-82
• 5.1.2 模糊滑�？刂品椒ǖ脑�82-84
• 5.1.3 模糊滑模控制方法的設(shè)計(jì)84-85
• 5.1.4 模糊控制器的設(shè)計(jì)85-86
• 5.2 液壓壓彎控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真86-92
• 5.3 本章小結(jié)92-93
• 第六章 弧角測量控制法的工程實(shí)驗(yàn)93-106
• 6.1 實(shí)驗(yàn)方案93-94
• 6.2 實(shí)驗(yàn)過程94-105
• 6.3 本章小結(jié)105-106
• 總結(jié)與展望106-110
• 參考文獻(xiàn)110-118
• 附錄118-123
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文123-125
• 致謝12

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊啟,王呈方,冷榮嘉;肋骨冷彎機(jī)進(jìn)料機(jī)構(gòu)研究與改進(jìn)[J];武漢造船;2000年03期

2 茅云生,鄭軍林,王呈方;肋骨冷彎機(jī)垂向預(yù)彎裝置的應(yīng)用研究[J];造船技術(shù);2004年01期

3 胡勇,茅云生,冷榮嘉,王呈方;新型程控機(jī)械手肋骨冷彎機(jī)[J];船舶工程;2004年01期

4 林濤;;巧設(shè)計(jì) 小投入 大用場——記金輝船廠梁干強(qiáng)自行設(shè)計(jì)船肋骨冷彎機(jī)[J];珠江水運(yùn);2006年04期

5 朱琳琳;吳家鳴;;肋骨冷彎機(jī)發(fā)展概述[J];廣東造船;2007年03期

6 王呈方;周永清;茅云生;胡勇;冷榮嘉;李培勇;向祖權(quán);常志誼;;“肋骨冷彎加工機(jī)器人”的研制[J];中國造船;2008年04期

7 徐生林;李艷生;;基于485總線控制的新型數(shù)控肋骨冷彎機(jī)控制系統(tǒng)研究[J];造船技術(shù);2011年02期

8 ;簡易肋骨冷彎機(jī)[J];造船技術(shù);1974年02期

9 ;純彎曲原理肋骨冷彎機(jī)[J];造船技術(shù);1978年01期

10 夏炳仁;50噸純彎曲仿形肋骨冷彎機(jī)通過鑒定[J];造船技術(shù);1980年02期

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 記者 閻友華;肋骨冷彎機(jī)器人通過鑒定[N];中國船舶報(bào);2007年

2 通訊員 董元?jiǎng)?國產(chǎn)肋骨冷彎機(jī)出口越南[N];中國船舶報(bào);2005年

3 王文;肋骨冷彎加工機(jī)器人提高10倍效率[N];中國質(zhì)量報(bào);2010年

4 記者 岳雙才邋通訊員 何宏芳;大口徑冷彎機(jī)替代進(jìn)口國內(nèi)廣泛應(yīng)用[N];中國石油報(bào);2008年

5 記者 胡曉峰 特約記者 馮根深;國內(nèi)最大數(shù)控肋骨冷彎機(jī)明年問世[N];中國船舶報(bào);2006年

6 記者 閻友華;新型肋骨冷彎機(jī)投入使用[N];中國船舶報(bào);2006年

7 閻友華 李培勇;新一代數(shù)控肋骨冷彎機(jī)投入使用[N];中國船舶報(bào);2008年

8 通訊員 何宏芳;華北油建一公司技術(shù)創(chuàng)新力求實(shí)用[N];中國石油報(bào);2002年

9 伊凡;數(shù)控肋骨冷彎機(jī)達(dá)世界先進(jìn)水平[N];中國船舶報(bào);2002年

10 記者 閻友華;國產(chǎn)肋骨冷彎機(jī)器人研制成功[N];中國船舶報(bào);2006年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 周永清;機(jī)械手肋骨冷彎機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的研究[D];武漢理工大學(xué);2012年

2 李湘?zhèn)?船用型材的非端點(diǎn)測量及冷彎自動(dòng)成形的方法研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2015年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李軒;大型肋骨冷彎機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[D];武漢理工大學(xué);2008年

2 石強(qiáng);計(jì)算機(jī)視覺檢測在逆直線法肋骨冷彎加工中的應(yīng)用研究[D];武漢理工大學(xué);2004年

3 覃麗瓊;數(shù)控肋骨冷彎機(jī)成形測量控制系統(tǒng)誤差傳遞機(jī)理研究[D];武漢理工大學(xué);2012年

4 陳凱;機(jī)械手肋骨冷彎機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真及有限元分析[D];武漢理工大學(xué);2008年

5 田烈余;三支點(diǎn)型材成形的控制方法及送料機(jī)構(gòu)的研發(fā)[D];廣東工業(yè)大學(xué);2011年

6 劉強(qiáng);基于LabVIEW的數(shù)控肋骨冷彎機(jī)控制系統(tǒng)的研究[D];武漢理工大學(xué);2005年

7 黃虎;船用型材液壓冷彎機(jī)的嵌入式控制系統(tǒng)研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2011年

8 張偉;數(shù)控肋骨冷彎機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];武漢理工大學(xué);2008年

9 何擰鑫;船用型材冷彎成形及其檢測技術(shù)的研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2011年

10 葉奔;冷彎軋輥設(shè)計(jì)與工藝參數(shù)優(yōu)化的研究[D];武漢科技大學(xué);2011年

，

本文編號：1081437