新型造船活络头通用胎架的研究

胎架是制造船体曲面分段和曲形立体分段的形状胎膜和工作台,是造船中使用最普遍、最重要的必备工装,分为专用胎架和通用胎架两大类。其主要作用是在分段制造过程中支撑分段、保证分段曲形正确和控制装焊变形。本文在分析数字化通用胎架功能要求的基础上,提出了一种新型造船活络头通用胎架,并介绍了该胎架的设计方案,以期为相关研究提供参考。     

面向船舶制造的柔性胎架调节设计

针对船用胎架尚未实现与现有造船集成制造系统数据的自动化对接和自动调节的问题,在传统胎架的基础上进行柔性胎架设计。运用图形学中常用的非均匀B样条,根据船舶型值表,利用MATLAB仿真重构船舶曲面外板,反算控制顶点,估算曲面曲率,将初始化船舶外板拟合曲面数据导入数据处理系统,换算为每个胎架的坐标,结合胎架实际受力情况调整胎架位置和高度,可提高船舶胎架的利用率、造船效率、分段装配和焊接精度。     

基于改进差分进化算法的船舶曲面分段车间调度

为有效提升船舶曲面分段车间的加工效率,解决已有算法存在的易陷入局部最优解和初始解质量低的问题,提出一种改进的差分进化算法,对曲面分段调度问题进行求解。以最小化完工时间和最小化班组间负荷差距为目标,建立该曲面分段调度问题的双目标数学模型,并采用改进的差分进化算法对该问题进行求解。该改进差分进化算法将全局搜索策略与局部搜索策略相结合,能提升初始解的质量,并加快收敛速度。使用某船厂的实际数据对该算法进行有效性验证,结果表明,该算法能有效求解船舶曲面分段调度问题,能更好地提升船舶曲面分段制造调度作业效率。     

现代化造船模式下的分段精度控制工艺研究

现代化造船模式主要依托于造船成组技术,使船体建造从钢板切割到分段搭载的工序流程化,将船体分段主要分为平直分段和曲面分段。为了加强船体建造的精度,提高造船的生产效率,分析了平直分段和曲面分段的特点,并结合不同分段的特点进行了分段精度控制工艺研究。结果表明:运用现代化造船模式下的分段精度控制工艺能大大加强分段的施工精度与生产效率。     

FAB单面埋弧焊焊接技术的应用

焊接作为船舶建造中非常重要的一个环节,面对焊接质量要求越来越高,而优秀电焊人才难求的局面,发展机械化、自动化焊接技术,在目前尤为必要。焊剂石棉衬垫单面焊(FAB法),作为一种高效的焊接方法,比FCB更灵活、适应分段更广。特别是扩大了曲面分段的焊接自动化,在一定程度上提高了船厂企业的生产效率。     

曲面分段全建造流程的误差累积及精度预测

以海洋平台典型曲面分段为研究对象,梳理建造企业对切割和弯曲工艺的精度要求及误差响应,以及焊接工艺对应的典型接头力学载荷,并将其作为曲面分段建造的源头误差。基于弹性有限元方法,分析焊接工艺对曲面分段建造精度的影响;考虑切割和弯曲误差对焊接工艺的影响,并预测闭合加工误差的焊接工艺及其产生的焊接变形。为提升曲面分段建造精度的评估效率,建立基于遗传算法的BP(Back Propagation)人工神经网络,并以27组数据为训练样本,以9组数据为验证样本检验其预测的准确性。通过弹性有限元分析研究不考虑、保留及矫正切割和弯曲加工误差等3种情况下的曲面分段建造精度,结果发现三者存在明显差异。考虑切割、弯曲的加工误差及其焊接闭合工艺对曲面分段的建造精度的显著影响,基于遗传算法的BP人工神经网络具有极高的预测精度和稳定性。     

新型数控胎架模块化柔性装置

在前期研制的新型数控活络头通用胎架基础上,针对该胎架在大曲度曲面分段制造时行程及转场便捷性不足的问题,提出一种模块化柔性装置。该装置由连接机构、框架平台、支撑调节模块和移动机构组成,在不改变原数控活络头胎架支柱规格的前提下,可提高胎架的调节范围,而且其通用性和灵活性更佳,适合各种曲面分段的建造。     

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.     

基于自适应三角化的船舶曲面分段网格细分

结合非结构网格划分相关理论,分析了现有的Delaunay三角网格划分及细分算法的优劣处。针对船舶曲面分段划分注重精度大于计算效率的特性,通过改变自适应算法中的步长值来进行船舶曲面分段的网格细分,再通过Delaunay三角网格划分对自适应网格化后的曲面进行最终三角化处理。文末以船舶曲面分段为例,通过与曲面估算出的曲率云图进行对比,验证细分算法效果的正确性,这在船舶曲面分段展开领域具有一定实用意义。     

船舶分段制造车间设备组网技术应用研究

针对船舶分段制造车间设备组网需求,结合当前设备组网现状,提出适用于船舶分段制造车间设备的组网方案,并设计搭建了设备组网平台。根据设备的自动化水平、控制方式、支持通信协议情况对设备采用不同的方式,设备组网平台包括船舶分段制造设备网络管理系统以及车间设备网络。设备组网平台运行情况良好,为实现车间设备之间及其与上层信息系统间的互联互通提供了坚实基础。     

船舶分段制造装备智能化需求分析

针对国内造船企业船舶分段制造装备自动化、智能化应用水平较低的现状，以作业工序的零件打磨、理料、小组立焊接、中组立焊接及喷涂等方面为切入点，分别从路径规划、信息感知、协同作业、智能决策等方面提出船舶分段制造装备的智能化需求，为船舶分段智能制造装备的研制提供必要的目标图像。     

基于机器人焊接的机舱曲面分段划分方法改进与评价分析

分析了船舶曲面分段的结构和建造特点,并分析了基于机器人焊接的曲面分段划分考虑的影响因素。以8万t级散货船机舱曲面分段为例,介绍了三种不同的划分方法,然后利用模糊综合评价法对三种不同的划分方法进行评判分析。结果表明:方法三为最佳划分方法。按照该方法划分机舱曲面分段后更有利于焊接机器人进行焊接。     

曲面分段零部件托盘物流跟踪技术

船体曲面分段零部件托盘物流跟踪是保证分段按时、有序建造的重要手段。在分析曲面分段零部件配送特点的基础上,提出零部件托盘物流分步式跟踪方案,以及曲面分段零部件托盘物流数字化跟踪技术。实际应用结果表明,该技术能有效提升船体零部件托盘的精细化管理水平,对生产、物资的精细管理和控制具有良好的促进作用。     

面向智能制造的分段小组立工位制节拍化生产模式

工位制节拍化生产模式是船舶分段建造阶段实现智能制造的有效方式之一,为充分研究论证工位制节拍化生产模式在分段建造环节应用的可行性,特选取分段小组立流水线开展相关研究和试验论证工作。通过开展一系列试验,规范和固化分段小组立施工工艺和标准作业时长,有效提高分段小组立流水线单位面积的产量。试验结果表明,工位制节拍化生产模式是有效提升分段建造效率的重要途径之一,需基于标准化作业和准时化需求配送来实现,仅完成单个环节的改造无法充分体现工位制节拍化生产模式的应用效果。     

基于FGB法的船体曲面拼板焊接工艺研究

介绍了FGB法曲面外板高效焊接工艺的来源和应用现状,阐述了该焊接工艺的应用价值。针对国内船舶制造企业在曲面板焊接时遇到的反变形值和余量加放控制的问题,运用有限元方法对FGB法焊接进行数值模拟,计算分析该焊接方法可能引起的变形。设计并完成了FGB法焊接试验,将实验结果与理论计算结果相对比,验证了FGB法具有较小的焊后变形。通过生产现场的应用试验,详细分析了FGB法焊接工艺在实际应用中的现场适用性和实用性。并通过与原先曲面板CO2气体保护焊的对比研究发现:FGB法焊接工艺具有焊后变形小、焊接效率高等优点,可以完全不需要通过调整胎架的方式加放反变形。在曲面外板拼板焊接时使用FGB工艺可以提升焊接自动化水平,焊接效率提升明显,节约辅助材料。     

曲面分段车间作业排程仿真优化

曲面分段建造是船舶建造过程的重要环节之一。由于曲面分段结构差异较大、工艺流程复杂、多采用固定胎位建造等特点,对于平衡分段建造、提升造船效率具有重要影响。针对曲面分段建造特点,船厂会结合船坞搭载节点制定胎位执行计划表。本文根据某船厂曲面车间胎位执行计划表,制定初始静态胎位作业计划,采用虚拟仿真技术,建立三条固定胎位虚拟流水线,结合启发式算法进行胎位计划排程,减少最大完工时间,得到较合理的胎位作业计划表,验证了启发式优化算法排程的可行性和有效性 。     

基于曲面测量点数据的船体曲面板成形检测

船体双曲度外板制造完成后,造船工人使用样板或者样箱检测钢板的成形形状。然而,这种人工的检测模式不满足自动化成形和检测的需要。文章采用激光全站仪测量待测钢板的曲面特征点数据,根据该数据和设计曲面数据对曲面进行粗定位,采用迭代最近点（ICP）算法对曲面进行精细定位,在此基础上,提出曲面成形度评估的曲面欧式距离差值图和高斯曲率差值比量化评价方法。通过曲面测量案例验证该方法的有效性,计算结果表明该评估方法有效,能满足船体双曲度外板成形检测的要求。     

活络胎架

我厂自一九八一年开始使用活络胎架制造万吨船的曲面旁板以来,至今已生产了五百多只曲面旁板分段。活络胎架在12300吨集装箱船中应用得最广泛。该船总共三十三对曲面胎架中就有二十二对双斜切,支承高差一般在1200毫米以内,只有四对在1650毫米～1200毫米。最大的一对机舱旁板有80多平方米,十一张旁板、肋骨线型为双S型,最大高差仅1650毫米。故从双层底到上甲板,艉封板到艏包板,面积达1600多平方米的曲面均可用活络     

TRIBON集成环境下的曲面分段生产设计研究

Tribon软件是目前船舶行业应用极为广泛的设计软件，章对Tribon集成系统中的船体曲面分段的生产设计方法和内容进行了研究和总结，提出使用该系统进行曲面生产设计的优势和不足。     

分段密性试验方法在船舶建造中的应用

密性试验是有效检验焊接质量的方法,文章分析了传统密性试验方法和分段密性试验方法的优缺点,从满足PSPC标准、缩短造船周期以及可制造性等方面综合考虑,提出了不同建造阶段、不同焊缝形式推行分段密性试验的方法.