大型发电设备数字化车间关键技术分析及应用

发布时间：2020-12-21 11:21

　　针对大型发电设备关键零部件叶片传统生产在设计与制造协调性、生产过程透明性、设备负荷均衡性、配送及时性以及质量管控等方面面临的一系列困难,提出了涵盖叶片"设计、工艺、制造、服务"四大环节的数字化车间模型。在分析了叶片数字化制造需求和管理系统架构基础上,设计了汽轮机叶片数字化车间架构。并进一步研究了三维建模与仿真平台、智能化机器人焊接与抛磨系统、精细化管理平台和MRO服务平台等关键技术,介绍了应用案例,对其他企业解决生产控制问题提供了一定的借鉴作用。 

【文章来源】：制造业自动化. 2020年07期

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

大型发电设备汽轮机叶片数字化车间集成应用平台

叶片三维设计与虚拟制造平台如图2所示，根据叶片的设计图纸和三维模型，获取叶片的加工特征，并通过CAPP实现叶片工艺的编排和设计。依据设计和工艺统一的三维模型构建标准和信息耦合接口，提升二维图纸转化为三维模型的自动化能力。通过PLM系统实现产品整个生命周期的知识管理，设计者能通过PLM系统很好的维护产品设计信息，并实现与工艺和制造的紧密配合。在加工前对制造设备进行虚拟建模，通过虚拟制造模块导入叶片的三维设计模型、工艺信息、机床模型等进行加工仿真，验证工艺编排和加工参数，最终得到可靠的加工技术参数和标准NC代码。通过加工仿真和NC后置处理，可针对不同的加工设备和加工中心自动生成对应的加工NC代码，并通过DNC系统实现加工程序的快速配置和统一管理。

汽轮机空心叶片在核电机组上较多，其内弧和背弧为三维空间曲线，需要焊接拼成，对焊接型线焊接精度和变形控制要求极高，目前只有国外西门子公司、日本三菱电机公司、阿尔斯通公司等在空心叶片的焊接上处于较为领先的水平。本案例设计的空心叶片自动化成型焊接系统如图3所示。整体包括机械、传感控制、焊接三个子系统，其中，机械子系统包括机器人本体、双轴翻转变位机、叶片自动工装三个主要设备；传感控制子系统包括激光传感器和机器人控制器；焊接系统包括焊机和清枪机构。机械系统将叶片焊缝调整至平焊位置，便于机器人施焊；传感控制系统对每道焊缝的机器人焊接路径进行规划和在线跟踪，提高系统自适应性；焊接系统采用冷金属过渡方式，减少焊接热输入，控制变形，减少焊接段数。焊接工艺设备主控制器与MES进行对接，对来料叶片进行身份识别，调取不同的焊接工艺，并将实际焊接参数回传到MES进行保存。

【参考文献】：
期刊论文
[1]航空发动机产业的数字化应用[J]. 刘胜勇.  金属加工(冷加工). 2017(22)
[2]基于MBD的叶片泵建模与工艺信息集成一体化研究[J]. 郭明春,郝永平,曾鹏飞,许世璞.  成组技术与生产现代化. 2017(02)
[3]航空发动机精锻叶片数字化生产线[J]. 陈贵林,赵春蓉.  航空制造技术. 2015(22)
[4]汽轮机叶片数字化检验技术的研究与实践[J]. 潘毅,章泳健,赵军燧.  汽轮机技术. 2011(03)
[5]叶片数字化制造信息系统的研究及开发[J]. 章奇,吉卫喜,刘煊明.  机械制造. 2011(05)
[6]大功率核电汽轮机现状、发展方向及对策[J]. 生丽华.  东方电气评论. 2011(01)
[7]600MW汽轮机调节级动叶片制造工艺研究[J]. 唐清春,吴汉夫.  汽轮机技术. 2010(06)

硕士论文
[1]叶片数字化制造流程重组与系统应用研究[D]. 程刚.西北工业大学 2006



本文编号：2929742