逆向工程在船舶结构件曲面加工中的应用

船舶复杂结构件通常含有大量的曲面,且多采用硬质合金材料,加工精度要求高。因此,船舶结构件的加工难度大,采用传统的加工方式很难满足复杂结构件的加工要求。逆向工程是根据结构件的三维模型的参数,生成CAD模型,并进行曲面重构和数控加工的一个加工方式,可以显著提高复杂曲面结构件的加工效率。本文充分利用逆向工程技术,对船舶复杂结构件的加工过程进行系统介绍,包括复杂曲面的加工参数、结构件造型、刀具轨迹生成等方面。     

云计算模型在船体复杂结构件装配和三维建模中的应用

随着船舶功能化程度不断提高,船体复杂结构件的使用量越来越大,研究复杂结构件的装配仿真与建模技术有重要意义。近年来,数字化设计理念逐渐兴起,基于计算机图形学与仿真分析平台的结构件装配仿真技术成为一项热门研究方向。本文主要针对船舶大尺寸负载曲面结构,利用三维建模软件CATIA和云计算模型,对船舶结构件的装配与三维建模进行研究。本研究有助于提高船舶复杂结构件的加工效率和加工精度。     

船用柴油机结构件的CAD/CAM集成系统开发研究

随着计算机技术与数控加工技术的发展,CAD/CAM/CAPP等计算机辅助技术在加工制造业中的应用越来越广泛。船舶柴油机是船舶的动力核心,其结构件的加工精度、质量等关系到整艘船舶的性能。通常,船舶柴油机结构件形貌较复杂,且加工精度要求高,采用传统的加工方法很难满足现代船舶制造工业的要求。近年来,基于计算机和数控技术的船用柴油机零部件加工逐渐兴起,采用数字化集成系统可以显著提高柴油机结构件的加工精度和加工效率,提高柴油机质量的同时有效地降低了生产成本。本文系统介绍了船用柴油机结构件的CAD/CAM加工技术,开发了一种船用柴油机辅助加工的集成系统,并对结构件的特征加工、编程和仿真等进行研究。     

基于逆向工程技术的船舶螺旋桨叶数字化设计

螺旋桨是舰船动力系统的关键组件,螺旋桨的桨叶呈复杂的空间自由曲面形状,需要具有很高的精度和良好的水动力特性,因此,船舶螺旋桨的加工和制造难度很大,是船舶工业的研究难点。逆向工程是一种相对于正向工程提出的非常规设计方法,该方法从实际工件出发,利用多种数据采集和分析手段,获取工件的关键特性,最后利用计算机辅助设计方法实现工件的设计与加工。本文介绍了逆向工程技术的加工流程与关键环节,在此基础上研究了船舶螺旋桨的数字化设计技术,有助于提高船舶螺旋桨复杂曲面结构的设计与加工效率。     

船舶复杂曲面爬行机器人自动焊接的关键技术研究

针对船舶船体复杂曲面的焊接存在曲率变化大、焊缝长和焊接姿态变化多等问题,本文设计了爬行式机器人自动焊接系统。通过旋转电弧V形坡口上坡和下坡焊等焊接试验对爬行式机器人自动焊接的关键技术进行研究。试验结果显示爬行式机器人可以实现船舶船体复杂曲面的自动焊接,并且能保证焊接质量、提高船舶焊接效率。结果表明爬行式机器人在船舶复杂曲面的自动焊接技术具有重要的研究与应用价值。     

基于分布式采集技术的船舶配电监控系统

现代大型船舶多采用区域配电技术,对船舶设备重要参数的采集与传输也变得尤为复杂。针对现代船舶配电监控数据采集出现丢包错包率高、数据传输不便的问题,提出一种分布式采集数据的方法。该方法具有冗余机制,并采用多种通信方式集成于船舶配电监控系统。研究结果表明:基于分布式采集技术的船舶配电监控系统运行平稳、安全可靠。     

船体复杂曲线结构的多点成形冲压模具设计与制造

船舶工业是海上运输业、海上军事国防的重要基础,船舶工业的制造水平直接决定了船舶的质量和寿命。由于船舶含有大量的、具有复杂曲线结构的零部件,比如船舶螺旋桨、船舱、传动轴承等,这些零部件的加工和制造具有非常高的难度,也是船舶工业研究的重点。在船舶复杂结构件里,板材件数量众多,板材件的加工工艺以冲压为主,本文对传统的冲压模具进行优化,设计一种针对船舶复杂曲线结构的多点成形冲压模具。     

CAD/CAM技术在基于UG舰船螺旋桨数控加工中的应用

螺旋桨是船舶动力系统的重要组成部分,通过与水的相互作用力,产生船舶前进的动力。船舶螺旋桨的结构复杂,是一个含有大量自由曲面的零件,因此,螺旋桨的设计与加工存在较大的难度。传统的螺旋桨制造方法包括铸造、锻造等,加工精度和效率很难得到保证。近年来,随着数控加工技术的发展,基于计算机编程的CAD/CAM等技术逐渐在螺旋桨加工领域应用起来。相对于传统的螺旋桨加工方法,基于CAD/CAM技术与UG软件程序相结合,在螺旋桨复杂曲面建模和编程等方面有很大的优势。本文系统介绍了CAD/CAM和CAPP等先进的加工技术,在UG中建立了船舶螺旋桨三维模型,并生成了螺旋桨自由曲面加工的数控程序,大大提高了螺旋桨的加工精度和加工效率,具有重要的实际应用价值。     

曲面分段加工的虚拟流水线生产模式及关键技术探讨

本文在简要评述中国船舶生产发展过程的基础上,提出了曲面分段加工的虚拟流水线作业模式.针对曲面分段加工虚拟流水线作业的特点,研究了曲面分段加工虚拟流水线生产模式的关键技术:作业负荷均衡技术和生产控制技术;虚拟流水线的自适应控制机制技术.利用虚拟流水线生产模式可以有效地提高船舶生产效率,降低生产成本,提高整体竞争实力.     

船舶焊接结构的残余应力与变形仿真研究

随着大型船舶的结构与功能向着集成化、复杂化方向发展,对船舶制造工业的零部件质量和装配质量提出了更高的要求,其中,焊接技术作为现代船舶工业的重要技术手段,对提高船舶生产效率,改善船舶生产周期,提高船舶使用寿命具有重要意义。由于大型船舶的壳体结构体积庞大,在进行焊接时容易出现焊接变形和残余应力等问题,导致船体出现裂痕等严重事故。本文在有限元分析软件Ansys的基础上,对船舶焊接结构件的变形与残余应力进行了仿真分析,对改良船舶结构件焊接工艺,提高船舶结构件制造质量具有重要的理论指导和实际应用价值。     

船舶焊接结构件的疲劳特性分析与结构设计

船舶焊接结构件的疲劳破坏是结构失效的主要原因之一,对船舶结构的安全性和可靠性具有重要影响。本文介绍船舶焊接结构件的常见失效形式和机理,重点分析船舶焊接结构件的疲劳特性影响因素,包括焊接质量、应力集中等,结合船舶舱室焊接结构的载荷特性,基于Ansys软件进行了焊接结构件的疲劳特性有限元分析。本文研究对于提高船舶焊接结构件的疲劳寿命具有重要意义,为船舶焊接结构件的优化设计提供了一定的参考。     

基于插补原理的船体复杂曲面加热线布置方法

船体曲面成形技术是船舶加工过程中重要的环节。如何更好更快实现船体复杂曲面加工,一致以来备受国内外学者的关注。本文借鉴插补原理,对传统船体复杂曲面加热线布置进行了优化设计,得到了圆弧形板、s形板、帆形板和马鞍板的加热线。采用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件,分析四种加热线下钢板变形情况,并通过实验检验了插补形式下的船体曲面成形效果。结果表明：(1)插补算法得到的船体曲面加热线路程比传统加热线路程节约75%以上。(2)对有限元计算位移进行曲面拟合,得到的预测模型与实际船体曲面基本一致。(3)实验了四种曲面加热线,并将有限元预测位移与实验进行对比,二者误差在6%以内,有限元计算与实验结果基本吻合。该方法降低加工时间,提高加工效率。     

冷加工与火工结合的船舶外板成型加工

船艏和艉部区域的船舶外板通常呈现单曲面或者双曲面形,其加工及安装精度是船体建造控制中的重点。冷加工结合火工的船舶外板加工工艺,可有效加工双曲外板,并提高其线型精度,解决船舶线型外板的加工难题。在船厂生产实践过程中,采用冷加工和火工配合的方法,解决船体曲面外板加工仍然是不可替代的工艺方法。     

计算机辅助的双尾鳍舰船型线设计研究

为了提高航运船舶的航行效率,改善船舶的流体力学性能,船舶领域针对船型的优化设计一直是研究的热点。本文研究的对象是双尾鳍舰船,这种舰船相对于传统舰船具有更高的航行稳定性和效率,由于尾鳍的曲线形状复杂,本文重点解决了双尾鳍舰船型线的设计问题,研究过程主要采用参数化设计,并基于CATIA三维软件平台进行了双尾鳍舰船型线的曲面建模和尾鳍轴流特性分析。     

基于HOOPS的舰船建模技术研究

随着计算机技术的迅速发展,三维数字化建模和数控加工技术在船舶工业的应用越来越广泛,不仅提高了船舶结构件加工的效率和精度,还降低了船舶设计制造的成本。船舶结构复杂,其三维数字化建模必须依靠性能优越的三维图形处理平台。HOOPS是一个先进的开放式三维分析平台,嵌入了ACIS开发软件作为造型引擎,在三维模型设计、渲染和分析等方面具有很大优势。本文系统介绍了HOOPS三维造型软件的原理,并利用该软件平台对舰船的建模技术进行研究。     

船体外板加工成型自动检测方法研究

应用水火弯板智能机器人测量加工后的钢板表面数据,采用Ferguson曲面模拟钢板曲面;借助参数样条曲线、空间坐标转换及误差分析理论,分别对加工后的钢板横向和纵向成型,及扭曲进行计算,以判别船体曲面外板成型状态,并提供未成型钢板二次加工所需的补火位置及补火量等信息.算例表明,该方法可对加工后的钢板成型情况作出符合工程要求的判别.     

基于逆向工程技术的柴油发动机气道设计

船舶的柴油发动机气道结构非常复杂,缺乏零部件和相关模具的设计资质。为了提高我国船舶柴油发动机气道的设计水平,采用逆向工程对进口的气道零部件进行反向设计成为一种必然。本文首先介绍逆向工程技术的基本流程,然后针对船舶柴油发动机气道逆向设计过程中的数据测量、质量评估方法进行了分析,最后借助CFD软件进行了船舶柴油机气道设计的数值模拟与实验。     

某货船振动特性数值计算研究

不论是远洋运输船舶还是军事舰艇,在正常航行时都不可避免的产生振动。振动会对船体造成一定的负面影响,比如检测设备的精度降低、船舶结构失效、噪声污染等。近年来,随着船载设备的精密程度和海上作业人员的舒适性要求不断提高,船舶振动性能的优劣受到了广泛重视。大型船舶是一个复杂的弹性结构件,振动的产生通常来自柴油主机、海浪和螺旋桨等方面,为了防止船舶正常运行时产生有害振动,对船舶的振动特性(固有振动频率、激振力等)进行研究具有重要的指导意义。本文利用有限元分析技术和振动数值模拟计算方法,对某货船进行振动特性分析,包括模态分析、振动激励分析等,对该货船的结构设计和减振方法有一定的指导意义。     

复杂船体曲面的T样条表征应用研究

NURBS曲面在表征带球鼻艏、折角线船体三维曲面时必须分片处理,增加了曲面造型复杂度,影响船体曲面建模效率。为解决这一问题,采用T样条曲面表征复杂特征船体曲面,从3种典型特征船体曲面表达入手,探索T样条在复杂特征船体曲面造型中的应用。研究表明,与NURBS曲面表征相比,T样条曲面能够采用单个曲面、更少的控制点表征复杂的船体局部特征,非常适合用于船舶设计中的船体曲面造型,是船舶领域前景广阔的CAD新技术。     

高速电火花线切割机床在舰船高精度零件加工中的应用

舰船螺旋桨等精密结构件的加工精度具有非常高的要求,实现舰船高精度零件的自动化加工是舰船工业领域的研究热点。高速电火花线切割技术是一个非常先进的加工技术,具有高精度、高效率等优点,目前在航空航天等精密结构件的加工方面有非常广泛的应用。本文对高速电火花线切割技术进行了详细介绍,重点介绍了一种舰船高精度零件的高速电火花线切割机床,以及该机床的精度检测与控制原理。