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船用结构机器人曲面切割技术研究
| 论文题名： | 船用结构机器人曲面切割技术研究 |
| 关键词： | 造船厂;曲面结构;船用管机器人马鞍形切割系统;功能分析;程序设计 |
| 摘要： | 本文重点调研了国内外船用管相交90°时马鞍形曲面结构的切割现状，发现我国的大部分船厂仍然采用传统手工氧乙炔切割和马鞍形曲线的切割专机来进行切割作业。这两种马鞍形切割作业技术都有着自身局限性。采用人工马鞍形切割，无法保证切割曲线的连贯性和精确性，且切割质量的好坏与操作人员的经验、身体状态有着直接的联系。而市场上专用的马鞍形切割专机，大都可以切出精确的马鞍形轨迹，但是对于坡口的处理却不是很令人满意，只能够进行常规定角度坡口的切割作业，无法满足变坡口切割的技术要求。依据这一现状，设计出一套适应于离线编程系统的船用管机器人马鞍形切割系统。 鉴于现有K UK A机器人硬件配套设备的局限性，设计加工了一个单轴旋转的变位机系统，扩大了整个机器人马鞍形切割系统的适用范围。机器人马鞍形的切割作业模式主要有三种。机器人本体单独完成主管马鞍形的切割作业；机器人和变位机协同工作完成主管马鞍形的切割作业；机器人与变位机同步完成支管马鞍形的切割作业。 运用SolidWorks三维绘图软件进行整个系统的实体建模工作，使用CAD软件绘制主支管正交时的相贯线图形，研究相贯线的具体的特征，从而进行马鞍形数学工式和坡口修正角度计算公式的推导。使用VB高级编程语言进行K UK A机器人离线编程程序的开发。窗口界面包含了主支管外径、厚度、切割速度和轨迹精度等参考量，还设计了不同的导出模式，满足用户的实际需求。 通过MATLAB软件对计算出的马鞍形轨迹参考点进行模拟仿真和实体仿真试验，验证了整个切割程序的精确性和可行性。通过进行大量的切割工艺试验发现：当氧气工作压力0.6MPa，乙炔工作压力0.046-0.05MPa，割炬距离工件高度6mm，切割速度0.48-0.72m/min时，主管马鞍形的切割轨迹准确、切口整齐美观，满足相关技术要求；当氧气工作压力0.6MPa，乙炔工作压力0.045MPa，割炬距离工件高度5 mm，切割速度1.08-1.32m/min时，可以获得成形良好的支管马鞍形切割坡口，同样也可以满足生产要求。 通过对已切割好的主支管进行点焊装配试验，发现主管和支管的之间的实际相交坡口角度基本上保持一致，表明支管的变坡口切割试验是成功的，验证了整个切割系统的可行性。 |
| 作者： | 颜鑫鑫 |
| 专业： | 材料加工工程 |
| 导师： | 邹家生 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏科技大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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