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原文传递基于中心制造船的柔性胎架设计及研究

论文题名：	基于中心制造船的柔性胎架设计及研究
关键词：	柔性胎架;结构分析;优化设计;船舶制造
摘要：	现代造船企业由于制造任务和生产环境的迅速变化，无论模板胎架还是管式活动胎架都远远不能适应现代造船业的发展。一方面，重复性的胎架制作耗时、耗力、耗料，影响了造船周期；另一方面，造船业发展迅速，在多品种船舶制造的环境下，常常会出现场地紧缺问题，此时产品串造与场地轨道化对于扩大船厂的建造能力显得尤为迫切。这些都为本研究提供了有效的企业需求和实用背景。本系统从改善传统的造船模式出发，针对于目前一些大中型船厂的船舶生产任务重、交船周期短、造船精度不高等特点，设计开发出一种面向制造中心的工程船舶船体曲面加工柔性胎架系统，目的是为加快船型改变胎架结构变化的反应速度，减少企业在胎架制作上的时间消耗和材料消耗，提高造船精度，缩短船舶的建造周期。因为我国目前中小型船厂基本上还是用模板胎架即所谓的传统胎架，一些知名船厂如广州造船厂、外高桥船厂等也只是部分采用管式活动胎架。然而，在国外，如日本，50年代已开始应用管式活动胎架，随着数学放样日益成熟，在一些国外企业，管式活动胎架已基本上取代了模板胎架。虽然管式活动胎架已在模板胎架上作了一些改进，但这些改进依然满足不了船舶企业需求，因为尽管管式活动胎架在纵向高度上可进行一定的调节，但它横向上是固定的，且胎架也是固定不可移动的，这就造成零件—部件—组件的装配物流路线过长，资源消耗多。本文基于中心制造船模式，对胎架展开了研究，用“柔”性胎架来保证其中间产品船体分段的型线，为船舶建造提供一种高效的工装设备与生产方法。该工装设备具有较强的通用性和灵活性，具体设计创新点表现在：1.有较强的通用性，原来用来支承船体分段的模板改成丝杠，利用丝杆的自锁性和可调性作为曲面分段肋骨型线变化的可调胎架支撑，可以上下调节；2.支撑丝杆顶部安装可固定船体曲面外板的活动磁性吸头，实现对船体外板的自动定位。3.利用滑槽来对丝杠间的横向距离进行调节以满足多型船体形线的变化。4.改固定式板式胎架为可移动式胎架，使得小批量、多品种的船舶生产实现简易流水化。文中较详细地介绍了柔性胎架的设计方案，分析了相对于传统模板胎架和管式活动胎架的优越性，阐述了生成柔性胎架的关键技术即从船体型值信息到柔性胎架坐标信息的转换过程；并利用pro/mechanica有限元分析软件，对船体工装设备柔性胎架进行结构分析与优化设计。设计中采用完全的虚拟优化设计，直接建模与分析，使设计和分析能紧密结合起来，从而实现智能设计；另外，文中详细介绍了船体质量估算方法，根据胎架框架与丝杠复杂程度的不同，用两种不同的分析方法分别对其进行了分析优化，最终得出了合理的柔性胎架。本研究形成的成果发展了中心制造船模式，丰富了成组技术，对提高船舶的建造速度及精度、降低造船成本、大幅度提升造船业的竞争力具有重大现实意义和理论价值。
作者：	顾永凤
导师：	佘建国
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏科技大学
正文语种：	中文