船體外板水火成型工藝參數(shù)預(yù)報(bào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘 要：在造船生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)一系列的問(wèn)題，導(dǎo)致船舶生產(chǎn)存在安全隱患，其中船體雙曲度外板水火加工成型自動(dòng)化是最嚴(yán)重的問(wèn)題。為了解決這一問(wèn)題，文章對(duì)船體外板水火成型工藝參數(shù)預(yù)報(bào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究，通過(guò)分析系統(tǒng)的特點(diǎn)、闡述功能設(shè)計(jì)形式、概述系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用效果，對(duì)文章進(jìn)行深入的剖析，通過(guò)文章的研究，能夠充分得出，依據(jù)該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)形式與實(shí)現(xiàn)效果，在船體雙曲度外板水火加工成型自動(dòng)化問(wèn)題上能夠得到有效地解決，確保安全性能。

關(guān)鍵詞：船體外板；水火成型工藝；參數(shù)預(yù)報(bào)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

引言

在造船生產(chǎn)過(guò)程中，水火彎板加工工藝方法較為常見(jiàn)，其以技術(shù)性強(qiáng)、難度大的板材加工形式被人們廣泛應(yīng)用，主要應(yīng)用于船體雙曲度的外板曲面成型方面。依據(jù)當(dāng)前造船廠的情況，老工人退休，年輕工人對(duì)該工藝方法掌握不夠嫻熟，出現(xiàn)工藝斷層的危險(xiǎn)。為了有效解決這一狀況，相關(guān)部門采取了一系列的方式，引入了船舶設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)進(jìn)行研究，開(kāi)發(fā)出了船體外板水火成型工藝參數(shù)預(yù)報(bào)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)對(duì)于造船事業(yè)來(lái)說(shuō)，具有一定的影響。因此，文章的研究勢(shì)在必行。

1 系統(tǒng)的特點(diǎn)分析

船體外板水火成型工藝參數(shù)預(yù)報(bào)系統(tǒng)在其設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，要依據(jù)其自身的特點(diǎn)，具體特點(diǎn)形式包括以下幾個(gè)方面：首先，高技術(shù)的焰道預(yù)報(bào)系統(tǒng)。在系統(tǒng)構(gòu)成方面主要是帆型與鞍型外板展開(kāi)與加工集成形式，在系統(tǒng)形成過(guò)程中，主要采取了高精度的外板展開(kāi)方式，在此基礎(chǔ)上對(duì)進(jìn)入焰道的模塊予以優(yōu)化，進(jìn)而提供有效的數(shù)據(jù)與加工信息。焰道預(yù)報(bào)系統(tǒng)主要指的是焰道的具體位置、有效長(zhǎng)度以及加工的時(shí)間等，對(duì)這些內(nèi)容的有效數(shù)據(jù)進(jìn)行提煉，與此同時(shí)，將船體曲型外板的加工與火工進(jìn)行校正，以提煉出有效的數(shù)據(jù)；其次，為船廠使用提供批量處理。在許多船廠在進(jìn)行船體生產(chǎn)設(shè)計(jì)過(guò)程中，大多采用批量處理的方式，能夠有效地提高船體生產(chǎn)中鋼板的利用率以及生產(chǎn)效率[1]。運(yùn)用該系統(tǒng)，可以有效的將單個(gè)或者是多個(gè)形式組成批量予以處理，在實(shí)施批量處理的過(guò)程中，其計(jì)算方式較為靈活，既可以依據(jù)批量概念進(jìn)行選取，也可以按照人工形式按次序選取；最后，該系統(tǒng)具有靈活的數(shù)據(jù)接口。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)了能夠與其他操作系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行連接的數(shù)據(jù)接口，通過(guò)數(shù)據(jù)接口相連，將其他操作系統(tǒng)中的有效數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆撓到y(tǒng)當(dāng)中，以便于更好的操作該系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)資源共享。

2 系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)

為了能夠有效解決船體外板的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)需求，該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)具備以下幾種功能。

2.1 船體外板精確展開(kāi)計(jì)算

在展開(kāi)計(jì)算過(guò)程中，要對(duì)展開(kāi)基準(zhǔn)線予以確定，在確定基準(zhǔn)線的基礎(chǔ)上將外板曲面予以劃分，劃分為網(wǎng)格形式，運(yùn)用撐線法將劃分好的各個(gè)小網(wǎng)格向基準(zhǔn)線的兩側(cè)進(jìn)行展開(kāi)，再將展開(kāi)的圖形進(jìn)行拼接，拼接完成后出現(xiàn)的缺口就是鋼板水火彎板加工時(shí)要考慮到的收縮區(qū)域，按照這一區(qū)域計(jì)算出收縮量的具體數(shù)據(jù)。

2.2 建立水火彎板變形規(guī)律所需數(shù)學(xué)模型

在水火彎板實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，在四維歐幾里得空間中，采用向量映射以及平面投影等方式建立數(shù)學(xué)模型，并依據(jù)焰道的長(zhǎng)度以及彎板厚度將數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分類，以提煉出焰道布置所需的有效信息。

2.3 船體外板水火加工焰道的布置優(yōu)化

依據(jù)船體外板精確展開(kāi)數(shù)據(jù)，將鋼板收縮率曲線予以換算，將鋼板加工時(shí)間與曲線擬合度進(jìn)行融合，并基于數(shù)學(xué)模型建立水火加工焰道布置優(yōu)化，再運(yùn)用權(quán)重系數(shù)變化的方法，將問(wèn)題予以轉(zhuǎn)化，最終實(shí)現(xiàn)優(yōu)化結(jié)果[2]。

2.4 船體外板加工通用數(shù)據(jù)計(jì)算

依據(jù)船體外板展開(kāi)精確計(jì)算結(jié)果以及外板型值等方法，將各個(gè)肋骨位置的樣板曲線數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)注，比如，距離基平面的高度值以及樣板垂桿上準(zhǔn)線的標(biāo)記等等，數(shù)據(jù)計(jì)算能夠有效的檢測(cè)出外板水火加工成型樣板制作。

2.5 該系統(tǒng)與Tribon進(jìn)行集成連接

對(duì)于集成連接來(lái)說(shuō)，主要包括肋骨型值表的生成以及外板信息的生生成兩個(gè)方面。肋骨型值表生成主要是因?yàn)門ribon系統(tǒng)沒(méi)有直接提取功能，需要提取一定的坐標(biāo)文件，再依據(jù)樣條插值、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等方式生成有效的型值數(shù)據(jù)。而外板信息生成主要指的是在Tribon系統(tǒng)中提取外板的具體屬性，將其板縫型值數(shù)據(jù)提取出來(lái)。

2.6 系統(tǒng)具有工程數(shù)據(jù)庫(kù)的功能

船體外板在設(shè)計(jì)與加工過(guò)程中，會(huì)需要一定的數(shù)據(jù)信息，并且這些所需的數(shù)據(jù)信息將會(huì)在不同的階段、不同的部門之間進(jìn)行傳遞。該系統(tǒng)為船體外板的數(shù)據(jù)信息管理提供了有效的解決方案，在此基礎(chǔ)上，可以對(duì)不同船廠的不同要求進(jìn)行整理，并依據(jù)不同要求提出不同的處理方法，體現(xiàn)出工程數(shù)據(jù)庫(kù)的具體功能，進(jìn)而為用戶提供較高的通訊環(huán)境[3]。

3 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

依據(jù)上文中所提到的系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)要求，可以準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的具體應(yīng)用。在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，需要依據(jù)一定的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)流程，具體流程為Tribon系統(tǒng)船型數(shù)據(jù)形成集成連接，并形成一定的工程數(shù)據(jù)庫(kù)；工程數(shù)據(jù)庫(kù)可以進(jìn)行單板輸入與批量處理，完成單板輸入與批量處理以后，會(huì)形成板信息輸入，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行外板精確展開(kāi)，外板展開(kāi)以后建立水火彎板變形規(guī)律數(shù)學(xué)模型、進(jìn)行焰道布置優(yōu)化與見(jiàn)通數(shù)據(jù)計(jì)算，完成以后對(duì)信息進(jìn)行輸出處理，最后形成數(shù)據(jù)文件、圖形文件、切割劃線文件以及屏幕監(jiān)視確認(rèn)[4]。出來(lái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)流程以外系統(tǒng)用戶窗口也是實(shí)現(xiàn)的一部分，主要是采用圖文結(jié)合的形式，能夠?qū)ν獍逅鸪尚凸に噮?shù)的結(jié)果進(jìn)行預(yù)報(bào)，并以文本的形式從窗口給出，這種文本形式的預(yù)報(bào)結(jié)果可以轉(zhuǎn)換為數(shù)控切割格式的文件，轉(zhuǎn)換完成以后提供給數(shù)控切割機(jī)，以保證數(shù)控切割機(jī)在套料的同時(shí)對(duì)肋骨、焰道、加工樣板等進(jìn)行處理，能夠?qū)崿F(xiàn)在外板上進(jìn)行自動(dòng)劃線形式，為后續(xù)工作奠定基礎(chǔ)。

運(yùn)用該系統(tǒng)對(duì)大型成品油輪予以應(yīng)用，對(duì)油輪的帆型板以及鞍型板進(jìn)行外板精確展開(kāi)、焰道布置優(yōu)化計(jì)算等，按照所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，在此基礎(chǔ)上，對(duì)外板成型情況實(shí)施測(cè)試，可以有效的呈現(xiàn)出鞍型板水火成型焰道布置與加工參數(shù)的預(yù)報(bào)結(jié)果，對(duì)焰道號(hào)、各個(gè)位置以及邊距離等結(jié)果都能有效的測(cè)試出來(lái)。除此之外，對(duì)于帆型板水火成型工藝參數(shù)結(jié)果同樣可以預(yù)報(bào)出來(lái)，能夠?qū)⑽恢米鴺?biāo)、長(zhǎng)度、時(shí)間以及加工方向準(zhǔn)確呈現(xiàn)出來(lái)，以滿足不同類型板成型的要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)文章的研究可以得知，船體雙曲度外板水火加工成型工藝參數(shù)預(yù)報(bào)系統(tǒng)是水火彎板成型自動(dòng)化研究的重要組成。文章在研究過(guò)程中，依據(jù)原有水火彎板工藝參數(shù)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了深入的研究，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的特點(diǎn)、功能設(shè)計(jì)的闡述，以達(dá)到準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的應(yīng)用，確保船體雙曲度外板水火加工成型自動(dòng)化的研究順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

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