船体钢板焊接变形自动背烧矫正机及其动态特性研究

发布时间：2019-12-04 16:52

【摘要】：船体钢板焊接纵梁时会产生垂直于纵梁长度方向的翘曲变形,影响船体表面的平整度和使用安全性。在传统工艺中,通过人工烘烤钢板背面消除焊接变形,效率低下且矫正效果难以控制。参照近年日本和韩国广泛采用的自动背烧机,结合威海某船舶公司矫正钢板焊接变形的具体要求,完成了磁铁吸附倒垂式自动背烧机的理论计算、温度及应力应变场分析和整机的设计与制造,对于提高船体钢板焊接变形的矫正精度和效率具有较大的实际价值。根据火焰矫正工艺和自动背烧机作业环境,提出由四轮小车、磁力吸附、直流电机驱动、双乙炔焊枪等组成的自动背烧机整体方案,对四轮车体、悬挂磁铁、驱动电机、传动齿轮、烤枪夹具等进行了设计计算,完成了自动背烧机Solidwoks三维图、二维装配图和零件图的设计。利用ABAQUS有限元分析软件及子程序DFLUX,选用双椭球体热源模型模拟乙炔火焰,对火焰温度、加热和冷却时间对加热区温度场和应力应变场的影响规律进行有限元分析,形成规律性的认识。使用移动双椭球体热源模型模拟移动乙炔火焰,根据不同火焰温度和移动速度下的背烧温度场和应力应变场的有限元分析结果,提取钢板的应力应变和翘曲变形量。使用Matlab对相关数据进行分析、处理和归纳,拟合出表示钢板背烧翘曲变形量与火焰温度和移动速度关系的计算公式,为确定自动背烧机的作业参数提供理论依据。设计自动背烧机控制系统软硬件,完成了机械零件加工、元器件采购、机械装配、电路连接和整机调试。针对生产现场船体钢板不同的焊接变形,使用拟合公式结合实际操作经验,确定火焰温度和小车移动速度。变形钢板的矫正结果表明钢板的平整度满足工艺要求,矫正效率是人工矫正的3-5倍。证明所做的理论分析和仿真结果是正确的,所研制的自动背烧机可用于变形钢板的生产现场矫正作业。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U671.8

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本文编号：2569675