批量多样化柴油机机架焊接技术集成研究

论文摘要

基于船用柴油机市场需求呈现出小批量、多样化的现状,及船用柴油机关键零部件机架焊接效率不高、焊接质量不稳定等,提出机架焊接模拟、机架机器人焊接离线编程和机架焊接数据库技术集成的研究,对于发挥焊接模拟、焊接离线编程和焊接数据库技术的各自优势和整体效益有显著推动作用。通过简单的力学模型热弹-塑性分析,阐述了固有应变产生的机理,将固有应变有限元分析法运用于机架变形计算,将等效载荷加载于固有应变区域,对目前的机架焊接进行固有应变有限元分析,计算其变形量。通过优化焊接顺序改善焊接变形,并提出了采用双机器人对称焊接。借助对机器人系统的研究,运用KUKA SimPro对工装夹具和模拟件进行关联和装配,建立了一个与实验环境相吻合的机器人系统。利用KUKA Officelite虚拟机器人控制器,设定虚拟机器人系统环境,并对模拟件进行了离线编程,并将程序上传于实际机器人系统,对模拟件进行焊接,取得了理想的焊接质量,为将来的双机器人工作站离线编程提供了技术指导。通过分析船用柴油机生产企业的需求,制定了数据库系统的功能。并顺应信息网络化需求,将信息资源数字化,采用分布式客户/服务模式,建立了系统的系统网络模型,设计了知识库、推理机,并对制定了系统推理工作的流程、程序解释机制等。根据对数据库系统的功能要求,将系统功能分成几大模块,包括系统安全模块、工艺制定模块、系统数据管理、知识检索模块。并对这些功能模块进行界面设计,使其适合用户的需要。分别针对功能进行程序设计,并将程序模块化,使程序更加简洁。合理安排系统界面,完成了数据查询、管理、输出功能,并特别对焊接工艺规程的实现界面进行安排,取得了较为美观、简洁的界面,并将数据库系统网络化,形成了一套网络版焊接数据库系统。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的来源及意义
• 1.2 国内外的研究现状
• 1.2.1 机架焊接的研究现状
• 1.2.2 焊接残余应力与变形研究现状
• 1.2.3 机器人离线编程技术国内外研究现状
• 1.2.4 焊接数据库系统的研究现状
• 1.3 本文研究内容
• 第2章 批量多样化柴油机机架焊接技术总体规划
• 2.1 引言
• 2.2 柴油机机架高效化焊接技术组成概况
• 2.2.1 焊接固有应变
• 2.2.2 离线编程技术
• 2.2.3 焊接数据库系统
• 2.3 本章小结
• 第3章 焊接固有应变与机架焊接工艺优化
• 3.1 引言
• 3.2 固有应变理论
• 3.3 焊接残余应力的生成和机架固有应变
• 3.3.1 机架力学模型
• 3.3.2 热弹-塑性模型分析
• 3.4 机架固有应变的等效载荷计算
• 3.5 机架多道焊焊固有应变计算
• 3.5.1 固有应变的确定
• 3.5.2 多道焊缝固有应变
• 3.6 机架焊接工艺优化
• 3.7 本章小结
• 第4章 离线编程技术的应用
• 4.1 引言
• 4.2 双机器人工作站
• 4.3 柴油机机架模型设计
• 4.4 弧焊机器人系统建模
• 4.4.1 工作站布置
• 4.4.2 模拟件的装配与联动
• 4.5 机器人系统设置及编程
• 4.5.1 外部轴设置
• 4.5.2 Tool 坐标的设置
• 4.5.3 Base 坐标的设置
• 4.5.4 程序命令
• 4.5.5 焊缝起始点自寻位基本原理
• 4.5.6 焊缝起始点自寻位编程
• 4.6 机器人路径规划
• 4.7 机器人TCP 位置标定
• 4.8 机器人离线编程实试验
• 4.9 本章小结
• 第5章 焊接数据库系统基本结构设计
• 5.1 引言
• 5.2 系统的功能分析
• 5.3 系统体系结构设计
• 5.3.1 系统网络模型结构
• 5.3.2 系统总体结构
• 5.3.3 知识库设计
• 5.3.4 推理机的设计
• 5.3.5 程序解释机制
• 5.3.6 人机界面设计
• 5.4 本章小结
• 第6章 焊接数据库系统功能模块的设计与程序调试
• 6.1 引言
• 6.2 数据库系统功能模块
• 6.2.1 系统安全模块
• 6.2.2 焊接工艺制定模块
• 6.2.3 系统数据库管理
• 6.2.4 焊接知识检索模块
• 6.3 系统编程与调试
• 6.4 网络化的实现
• 6.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 大摘要