【摘要】：目前,大型艦船在遠(yuǎn)洋航行時,如果遇到零件損壞的情況,只能采用更換備用零件后塢修的方式。這種方式需要艦船攜帶大量備用零件,不僅需要占用大量空間,并且經(jīng)常會面臨“帶的沒用上,用的沒帶上”等情況。為此,急需一款能夠在艦船上使用,對零件進(jìn)行現(xiàn)場修復(fù)的設(shè)備。本課題針對目前艦船上大型零件現(xiàn)場修復(fù)存在的問題,充分考慮大型零件修復(fù)設(shè)備所需要達(dá)到的大剛度,高柔性和廣包絡(luò)范圍的技術(shù)要求,提出了研制一款增材制造與減材加工一體化的機(jī)床用于對受損零件進(jìn)行修復(fù)的方式。本文主要對該機(jī)床的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了以下工作:首先,根據(jù)增減材機(jī)床的技術(shù)要求,對增減材機(jī)床研制和開發(fā)制定了整體方案,規(guī)劃了機(jī)床的結(jié)構(gòu)分析,運(yùn)動學(xué)分析和數(shù)控系統(tǒng)方案。其次,根據(jù)機(jī)床所需要達(dá)到的技術(shù)要求進(jìn)行分析,確定了機(jī)床所采用的結(jié)構(gòu)方案;按照模塊化的思想對機(jī)床各個模塊進(jìn)行了分析和驅(qū)動軸行程確定;采用虛擬樣機(jī)的方式,對機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行了選型以及對并聯(lián)機(jī)構(gòu)平臺的剛度分析,通過對并聯(lián)機(jī)構(gòu)和單支桿機(jī)構(gòu)的剛度對比探討,確保了機(jī)床剛度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。再次,根據(jù)增減材機(jī)床的機(jī)構(gòu),對機(jī)床進(jìn)行參數(shù)化數(shù)學(xué)建模;采用了空間坐標(biāo)變換和數(shù)值求解相關(guān)方法對機(jī)床的運(yùn)動學(xué)正逆解進(jìn)行了解算,并借助仿真軟件進(jìn)行了正逆解算法準(zhǔn)確性的驗(yàn)證;提出了一種改進(jìn)的極坐標(biāo)工作空間搜索方法,對增減材機(jī)床的工作空間進(jìn)行了求解;根據(jù)正解算法,對機(jī)床各參數(shù)偏差對刀頭點(diǎn)精度影響進(jìn)行了探討。最后,在PA8000數(shù)控系統(tǒng)平臺上,完成了人機(jī)界面開發(fā),包括虛實(shí)軸坐標(biāo)和虛擬面板等個性化控件開發(fā)等;數(shù)控系統(tǒng)Compile Cycles開放式接口開發(fā),將運(yùn)動學(xué)算法嵌入到該接口中,實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動控制的功能;對PLC程序進(jìn)行了設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了機(jī)床的邏輯控制;完成了伺服接線圖的繪制,對PA8000中的機(jī)床參數(shù)進(jìn)行了配置,為PA系統(tǒng)運(yùn)動控制的調(diào)試做好了準(zhǔn)備工作。
【圖文】：

本課題來自于與裝備再制造技術(shù)國防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室合作項(xiàng)目:零件現(xiàn)場增維修復(fù)合加工技術(shù)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)承擔(dān)部分為：（1）大剛度、高柔性、廣包圍的增減材復(fù)合加工設(shè)備構(gòu)建；（2）增減材復(fù)合加工過程的智能融合與聯(lián)動控術(shù)。本課題主要完成第一部分的相關(guān)內(nèi)容。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對自然的探索領(lǐng)域從陸地擴(kuò)展到更為廣闊的天空洋。當(dāng)人們在海洋航行時，如遇到輪船零件損壞，仍以“換件修理”為主，維障成本高，且由于零件的多樣性、復(fù)雜性及損壞零件的突發(fā)性和隨機(jī)性，經(jīng)�！皫У臎]用上，用的沒帶上”的問題。尤其是在我國提出建設(shè)海洋強(qiáng)國的概念，對于輪船上的大型零件的現(xiàn)場修復(fù)技術(shù)的研究是關(guān)乎海洋運(yùn)載的重要基礎(chǔ)，洋強(qiáng)國的工程和科技支撐[1]，具有重要戰(zhàn)略意義。因此損傷零件現(xiàn)場維修技術(shù)更加迫切。大型船只經(jīng)常在高濕、高鹽分、重載荷及循環(huán)交變應(yīng)力等環(huán)境下航行零件腐蝕、磨損、疲勞等損傷失效情形加劇[2]。對于體積重量較大的損傷零件空間及輔助設(shè)施限制，且缺乏現(xiàn)場搶修技術(shù)手段，從而影響輪船的正常工作。的輪船零件損傷形式如圖 1-1 所示。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文達(dá)到“修舊勝新，無中生有”的目的，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的修復(fù)。所以有必要研發(fā)出一款增減材機(jī)床，結(jié)合增材成形和減材加工過程[5-10]，可現(xiàn)通過該機(jī)床隨時修復(fù)需要的零部件，而不需要再大量攜帶成型的零部件，即空間又無法保證所帶即所需。因此，通過輪船來攜帶增減材機(jī)床用以對損傷零復(fù)可以降低維修備件攜行量和存量，減少備件保障費(fèi)用，解決備件獲取難和費(fèi)等難題，，具有重要的意義。.2 國內(nèi)外增減材技術(shù)研究現(xiàn)狀國外對于增減材技術(shù)的研究較早，早在 2001 年美國就已經(jīng)研發(fā)出在陸地上移動零件醫(yī)院”[11]（Mobile Parts Hospital, MPH），當(dāng)時的增減材裝置是分體式，在第一個方艙搭載激光沉積近凈成形設(shè)備，用于零件增材成形；第二個方艙任務(wù)加工中心，用于成形后零件機(jī)械精加工，如圖 1-2 所示。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U674.707

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2647780