本文關(guān)鍵詞：船舶格子間焊接專用機(jī)器人系統(tǒng)

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【摘要】：近年來雙層底船已經(jīng)獲得了船舶運(yùn)輸業(yè)的廣泛認(rèn)可,在雙層底船舶的建造過程中格子間結(jié)構(gòu)目前以其生產(chǎn)效率低、焊接質(zhì)量差、生產(chǎn)環(huán)境差、生產(chǎn)工人勞動(dòng)強(qiáng)度高、變形復(fù)雜等成為制約提高船舶建造效率,控制成本的瓶頸。鑒于自動(dòng)化焊接在生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、工作環(huán)境、成本等方面具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì),國(guó)內(nèi)外很多船廠及研究機(jī)構(gòu)都開展了自動(dòng)化焊接機(jī)器人在格子間結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的研究工作,并取得了很多實(shí)際應(yīng)用的具體成果。隨著機(jī)器人技術(shù)的迅速發(fā)展,小型化的船舶格子間專用機(jī)器人及其系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成為下一個(gè)研究進(jìn)展方向。在總結(jié)了之前采用現(xiàn)有大型機(jī)器人進(jìn)行系統(tǒng)集成導(dǎo)致整個(gè)格子間焊接平臺(tái)體型過于龐大的經(jīng)驗(yàn)后,通過實(shí)地考察船舶格子間的整個(gè)生產(chǎn)過程及生產(chǎn)需求,本文從焊接機(jī)器人本體的設(shè)計(jì)入手,結(jié)合機(jī)器人的工作需求,環(huán)境制約,采用仿生學(xué)理論設(shè)計(jì)了機(jī)器人的關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)方式及具體尺寸,并用三維軟件SolidWorks進(jìn)行三維模型的建立和整機(jī)的組裝,通過有限元軟件ANSYS進(jìn)行初步的靜力學(xué)分析獲得機(jī)器人各關(guān)鍵部件的可靠性完全符合工作要求。鑒于格子間空間的多障礙和多制約的焊接條件,本文針對(duì)格子間設(shè)計(jì)了具有兼容性的焊接平臺(tái),并且選用了最新的小型化焊接機(jī)器人控制柜,功能先進(jìn)的焊接電源,重量合適的機(jī)器人焊槍,以及其他的焊接必備設(shè)備,在虛擬空間搭建了整個(gè)系統(tǒng),并針對(duì)普通散貨船和萬箱集裝箱船進(jìn)行了格子間每條焊縫的模擬仿真,仿真結(jié)果顯示了設(shè)計(jì)的焊接機(jī)器人及焊接平臺(tái)對(duì)于不同焊接工況的優(yōu)良適應(yīng)性和整體的靈活性。隨著電子技術(shù)的發(fā)展,機(jī)器人小型化以及整個(gè)焊接系統(tǒng)的小型化將會(huì)大大的提高格子間焊接自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)的可能性,并將進(jìn)一步降低船舶制造的成本,提高船舶建造的質(zhì)量。通過本文對(duì)機(jī)器人及平臺(tái)的設(shè)計(jì)和仿真結(jié)果展示了小型化的可行性,將在一定程度上推動(dòng)整個(gè)研究向前發(fā)展。
【關(guān)鍵詞】：本體設(shè)計(jì) 有限元分析 平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 模擬仿真
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U671.81;TG409
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 船舶制造業(yè)的自動(dòng)化發(fā)展現(xiàn)狀12-15
• 1.1.1 現(xiàn)代造船業(yè)焊接自動(dòng)化發(fā)展進(jìn)程12
• 1.1.2 雙層底船中格子間焊接自動(dòng)化焊接效率分析12-15
• 1.2 格子間焊接自動(dòng)化研究及應(yīng)用進(jìn)展15-18
• 1.2.1 格子間焊接自動(dòng)化國(guó)外研究進(jìn)展15-16
• 1.2.2 格子間焊接自動(dòng)化國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展16-18
• 1.3 船舶制造業(yè)發(fā)展展望18
• 1.4 本課題主要研究?jī)?nèi)容18-20
• 第二章 船舶雙層底建造過程及格子間焊接要求20-27
• 2.1 船舶建造過程20
• 2.2 船舶總段劃分20-22
• 2.3 船體分段劃分及建造22-26
• 2.3.1 分段劃分22
• 2.3.2 分段先進(jìn)裝配焊接22-23
• 2.3.3 格子間焊縫構(gòu)成及基本焊接要求23-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第三章 機(jī)器人本體設(shè)計(jì)27-43
• 3.1 焊接機(jī)器人的設(shè)計(jì)27-35
• 3.1.1 焊接機(jī)器人的設(shè)計(jì)分析28-29
• 3.1.2 焊接機(jī)器人構(gòu)型設(shè)計(jì)29-32
• 3.1.3 基于仿生學(xué)的機(jī)器人尺寸32-35
• 3.2 三維軟件SolidWorks簡(jiǎn)介35-42
• 3.2.1 各零部件初步三維建模36-40
• 3.2.2 焊接機(jī)器人整機(jī)虛擬裝配40-41
• 3.2.3 本體材料的選擇41-42
• 3.3 本章小結(jié)42-43
• 第四章 焊接機(jī)器人大臂有限元分析43-57
• 4.1 ANSYS軟件介紹43
• 4.2 ANSYS分析流程43-49
• 4.2.1 大臂有限元模型的導(dǎo)入44-45
• 4.2.2 實(shí)體模型的簡(jiǎn)化45
• 4.2.3 網(wǎng)格劃分45-47
• 4.2.4 工況的確定及載荷的計(jì)算47
• 4.2.5 載荷及約束的施加47-49
• 4.3 求解、結(jié)果處理及分析49-56
• 4.3.1 第一種工況下結(jié)果后處理及分析49-52
• 4.3.2 第二種工況下結(jié)果后處理及分析52-54
• 4.3.3 第三種工況下結(jié)果后處理及分析54-56
• 4.4 本章小結(jié)56-57
• 第五章 焊接機(jī)器人系統(tǒng)建立及仿真57-83
• 5.1 焊接機(jī)器人焊接系統(tǒng)組成57-66
• 5.1.1 機(jī)器人控制柜57-59
• 5.1.2 焊接電源的選配59-62
• 5.1.3 通訊接口62-63
• 5.1.4 焊槍63-64
• 5.1.5 防碰撞傳感器64-65
• 5.1.6 送絲系統(tǒng)65
• 5.1.7 水冷系統(tǒng)65-66
• 5.2 導(dǎo)軌平臺(tái)的建立66-73
• 5.2.1 移動(dòng)平臺(tái)的建立66-69
• 5.2.2 機(jī)器人平臺(tái)的幾種改建方案69-72
• 5.2.3 焊接系統(tǒng)構(gòu)建72-73
• 5.3 模擬仿真73-82
• 5.3.1 萬箱集裝箱船仿真74-77
• 5.3.2 普通散貨船仿真77-82
• 5.4 本章小結(jié)82-83
• 結(jié)論83-84
• 參考文獻(xiàn)84-88
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文88-89
• 致謝89-90
• 中文詳細(xì)摘要90-95

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