文档介绍：造船(中钢板)焊接变形的自动火焰矫正工艺系统
摘要;焊接操作是造船生产最重要的作业形式之一,焊接变形是不可避免的,变形矫正就成为造船生产的重要工种。针对目前船舶变形矫正以手工经验操作为主的现状,开发了自动火焰矫正工艺系统,以船体建造过程中典型的三类构件的焊接变形为对象,用逻辑推理的方式生成手工火焰矫正的标准工艺方法,采用人工神经网络确定部分火焰矫正的工艺参数。实例操作获得了令人满意的变形矫正效果,证明该方法可有效地提高火焰矫正的效率与矫正质量的稳定性,并为实现火焰矫正的自动化提供了理论基础。
关键词:火焰矫正造船逻辑推理神经网络
前言
船舶工业是传统的劳动密集型装配制造业,焊接操作是其中主要的作业形式之一。因此,在造船生产过程中必然会存在各种各样的钢板焊接变形,矫正就成为造船生产中一项不可缺少的工种。
船厂常见的矫正方法有两种【l】:机械矫正与火焰矫正(俗称火工矫正)。机械矫正法是利用人力或机械的作用矫正变形,适用于矫正较小的零件。火焰矫正是指利用金属材料的热胀冷缩特性,通过对钢板进行局部加热的方法矫正变形。对于组件和分段等大件,只能用火焰进行矫正。由于火焰矫正具有设备简单、就地矫正和机动灵活等特点,所以在船厂得到广泛的应用【2】。
火焰矫正主要有手工加热矫正和自动化设备加热矫正等方法[3】。自动化设备加热矫正方法利用先进的设备自动加热,从而矫正钢板的变形,具有矫正效率高,矫正质量优等优点,但是设备昂贵,生产成本高。目前在国内造船企业中,火焰矫正主要以手工加热矫正为主,虽具有设备简单、操作方法容易掌握和矫正成本低等优点,但要依赖于操作工的经验来完成,不同的操作工之问差距较大,即使同一个操作工,在不同情况下其经验判断能力也可能有很大不同。这大大制约了矫正效率与矫正质量的提高,提高了生产成本,同时也使生产具有较大的不确定性,给制定生产作业计划造成困难。因此,如何将这些技师的经验和知识抽象为标准的火焰矫正规范就成为目前国内造船企业迫切的任务之一。
经研究发现,焊接变形具有一定的规律性[钔,这为研究针对焊接变形的火焰矫正提供了可能性。由于船体结构复杂,存在的焊接变形也是各式各样的。经统计,板架、拼板和T型钢三种构件占船厂构件的比例在7O%以上。在研究上海某造船企业曲面中心的分段建造工艺的基础上,开发了自动火焰矫正工艺生成系统,该系统以三类代表性的焊接构件作为研究对象,对其手工火焰矫正的工艺进行标准化、规范化研究,用逻辑推理的方式实现火焰矫正工艺的自动生成,同时结合神经网算法确定火焰矫正工艺参数。
1 造船火焰矫正工艺自动生成系统
系统框架
开发了造船火焰矫正工艺自动生成系统[5]。该系统主要由四个模块构成,分别为:火焰矫正方法推理模块、火焰矫正设备选择模块、火焰矫正参数选择模块以及神经网络模块。系统框架如图1所示。各模块功能如下。
火焰矫正方法的确定
该模块根据船体构件的结构类型、焊接变形形式、变形参数以及火焰矫正方法的知识库推理确定出合适的火焰矫正方法。火焰矫正方法主要指加热方法,常用的火焰加热方法有点状加热法、长条形直线加热法、短条形直线加热法、三角形加热法。点状加热法常用于火焰成形或局部矫正作业中,直线加热法和三角形加热法用于火焰矫正中[4]。下面就三种典型构件焊接变形的矫正方法进行研究。
(1)板架T型角接