本文選題：大型反應(yīng)釜 + 搪玻璃��； 參考：《北京建筑大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：本文以北京某大型裝備制造公司面臨的產(chǎn)品噴涂工藝轉(zhuǎn)型升級(jí)為背景,展開了針對大型搪玻璃反應(yīng)釜內(nèi)表面自動(dòng)噴涂設(shè)備的一系列研究工作,包括深入企業(yè)一線生產(chǎn)調(diào)研,針對大顆粒噴涂粒子的平面、曲面和相貫線區(qū)域噴涂模型分析;噴槍移動(dòng)軌跡規(guī)劃,設(shè)計(jì)噴涂實(shí)驗(yàn)并驗(yàn)證了理論推導(dǎo)結(jié)論的可靠性。本文從噴涂粒子的沉積模型入手,分別建立了平面噴涂模型和曲面噴涂模型,并分析影響噴涂效果的關(guān)鍵性因素。根據(jù)以上理論基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了自動(dòng)噴涂設(shè)備的最優(yōu)運(yùn)動(dòng)軌跡,建立以涂料用量最省、噴涂時(shí)間最短和噴涂路徑最短為目標(biāo)的多目標(biāo)規(guī)劃函數(shù),并通過最短路算法進(jìn)行了求解。最后,通過一系列實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了以上理論模型建立的準(zhǔn)確性和軌跡規(guī)劃的有效性。本文的創(chuàng)新之處是結(jié)合噴涂模型和軌跡優(yōu)化模型,規(guī)劃出機(jī)器人的噴涂路徑,改善反應(yīng)釜內(nèi)表面的整體噴涂效果。主要工作及相關(guān)研究成果介紹如下:1.經(jīng)過在該企業(yè)的實(shí)地調(diào)研,詳細(xì)掌握了該公司生產(chǎn)的主要反應(yīng)釜類型尺寸和反應(yīng)釜制造工藝流程。了解該企業(yè)生產(chǎn)中面臨的實(shí)際困難及采取自動(dòng)噴涂設(shè)備代替人工噴涂作業(yè)的詳細(xì)需求,探究在人工噴涂搪玻璃反應(yīng)釜的過程中易出現(xiàn)的缺陷及噴涂失敗的原因,為后續(xù)自動(dòng)噴涂設(shè)備的噴涂實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。2.運(yùn)用雙β模型構(gòu)建大顆粒釉料的平面累積模型,代入具體噴槍型號(hào)可知該噴槍的最佳噴涂距離、最佳噴涂壓力及最佳噴涂速度等相關(guān)參數(shù)。由于噴槍中的關(guān)鍵參量的復(fù)雜性決定噴涂效果的均勻性。因此,關(guān)鍵參量的單一性和噴涂效果的均勻性構(gòu)成了一對不相容問題。運(yùn)用可拓學(xué)理論中的擴(kuò)展、增刪及置換變換方法解決上述不相容問題。利用其它參數(shù)把關(guān)鍵參數(shù)置換,并減少最終噴涂理論模型中的關(guān)鍵參數(shù)個(gè)數(shù),簡化了在控制自動(dòng)噴涂設(shè)備時(shí)需考慮的相關(guān)影響因素。由于實(shí)際作業(yè)環(huán)境為反應(yīng)釜內(nèi)表面,因此根據(jù)平面噴涂模型推導(dǎo)出在圓柱弧面及球面內(nèi)表面時(shí),曲面噴涂涂層厚度的累積模型及相貫線區(qū)域的涂層厚度累加模型,得到理論最佳噴涂距離、噴槍轉(zhuǎn)角和最適合圓柱面的曲率等關(guān)鍵性參數(shù)。3.為了規(guī)劃噴槍的最佳噴涂路徑,采用多目標(biāo)規(guī)劃方法建立了目標(biāo)函數(shù)和路徑約束模型。擬通過Floyd最短路模型求解多目標(biāo)規(guī)劃函數(shù)。根據(jù)噴涂涂層厚度累加模型得到的理論參數(shù),并將待噴涂反應(yīng)釜的內(nèi)表面劃分為25個(gè)面片,通過將面片之間路徑轉(zhuǎn)化為無向圖,分析得到25個(gè)面片中的重要面片作為可轉(zhuǎn)換面片位置。通過迭代得到初始可行路徑表,并生成最短路徑初始解。結(jié)合噴涂實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)形式,從初始解中得到優(yōu)化路徑,利用反向追蹤法追溯在反應(yīng)釜內(nèi)表面的實(shí)際噴涂路徑。4.設(shè)計(jì)搭建了噴涂實(shí)驗(yàn)平臺(tái),通過計(jì)算噴槍的最佳理論噴涂壓力,推知噴槍在噴涂過程中對支撐臂的反作用力,進(jìn)而設(shè)計(jì)并校核實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)。通過扭矩平衡方程判斷噴涂實(shí)驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)支撐件的尺寸和強(qiáng)度;由噴槍的移動(dòng)速度決定電機(jī)的功率及運(yùn)動(dòng)方式,設(shè)計(jì)的噴涂實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可完成 前后、上下、左右‖六個(gè)方向的移動(dòng),可分別完成平面噴涂實(shí)驗(yàn)、曲面噴涂實(shí)驗(yàn)、不同圓柱曲率反應(yīng)釜的噴涂實(shí)驗(yàn)、噴槍存在偏角時(shí)的涂層積累厚度及驗(yàn)證噴槍的最優(yōu)行走路徑的相關(guān)實(shí)驗(yàn),根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)形成實(shí)驗(yàn)報(bào)告,分析相關(guān)數(shù)據(jù)驗(yàn)證論文中的理論推導(dǎo)結(jié)果的準(zhǔn)確性及軌跡規(guī)劃的可行性。
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本文編號(hào)：1930858