船舶格子间焊接专用机器人系统

发布时间：2017-10-05 20:31

  本文关键词：船舶格子间焊接专用机器人系统

  更多相关文章： 本体设计 有限元分析 平台系统设计 模拟仿真

【摘要】：近年来双层底船已经获得了船舶运输业的广泛认可,在双层底船舶的建造过程中格子间结构目前以其生产效率低、焊接质量差、生产环境差、生产工人劳动强度高、变形复杂等成为制约提高船舶建造效率,控制成本的瓶颈。鉴于自动化焊接在生产效率、产品质量稳定、工作环境、成本等方面具有相当的优势,国内外很多船厂及研究机构都开展了自动化焊接机器人在格子间结构中应用的研究工作,并取得了很多实际应用的具体成果。随着机器人技术的迅速发展,小型化的船舶格子间专用机器人及其系统的设计成为下一个研究进展方向。在总结了之前采用现有大型机器人进行系统集成导致整个格子间焊接平台体型过于庞大的经验后,通过实地考察船舶格子间的整个生产过程及生产需求,本文从焊接机器人本体的设计入手,结合机器人的工作需求,环境制约,采用仿生学理论设计了机器人的关键部件的结构方式及具体尺寸,并用三维软件SolidWorks进行三维模型的建立和整机的组装,通过有限元软件ANSYS进行初步的静力学分析获得机器人各关键部件的可靠性完全符合工作要求。鉴于格子间空间的多障碍和多制约的焊接条件,本文针对格子间设计了具有兼容性的焊接平台,并且选用了最新的小型化焊接机器人控制柜,功能先进的焊接电源,重量合适的机器人焊枪,以及其他的焊接必备设备,在虚拟空间搭建了整个系统,并针对普通散货船和万箱集装箱船进行了格子间每条焊缝的模拟仿真,仿真结果显示了设计的焊接机器人及焊接平台对于不同焊接工况的优良适应性和整体的灵活性。随着电子技术的发展,机器人小型化以及整个焊接系统的小型化将会大大的提高格子间焊接自动化实现的可能性,并将进一步降低船舶制造的成本,提高船舶建造的质量。通过本文对机器人及平台的设计和仿真结果展示了小型化的可行性,将在一定程度上推动整个研究向前发展。
【关键词】：本体设计 有限元分析 平台系统设计 模拟仿真
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U671.81;TG409
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 船舶制造业的自动化发展现状12-15
• 1.1.1 现代造船业焊接自动化发展进程12
• 1.1.2 双层底船中格子间焊接自动化焊接效率分析12-15
• 1.2 格子间焊接自动化研究及应用进展15-18
• 1.2.1 格子间焊接自动化国外研究进展15-16
• 1.2.2 格子间焊接自动化国内研究进展16-18
• 1.3 船舶制造业发展展望18
• 1.4 本课题主要研究内容18-20
• 第二章 船舶双层底建造过程及格子间焊接要求20-27
• 2.1 船舶建造过程20
• 2.2 船舶总段划分20-22
• 2.3 船体分段划分及建造22-26
• 2.3.1 分段划分22
• 2.3.2 分段先进装配焊接22-23
• 2.3.3 格子间焊缝构成及基本焊接要求23-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 机器人本体设计27-43
• 3.1 焊接机器人的设计27-35
• 3.1.1 焊接机器人的设计分析28-29
• 3.1.2 焊接机器人构型设计29-32
• 3.1.3 基于仿生学的机器人尺寸32-35
• 3.2 三维软件SolidWorks简介35-42
• 3.2.1 各零部件初步三维建模36-40
• 3.2.2 焊接机器人整机虚拟装配40-41
• 3.2.3 本体材料的选择41-42
• 3.3 本章小结42-43
• 第四章 焊接机器人大臂有限元分析43-57
• 4.1 ANSYS软件介绍43
• 4.2 ANSYS分析流程43-49
• 4.2.1 大臂有限元模型的导入44-45
• 4.2.2 实体模型的简化45
• 4.2.3 网格划分45-47
• 4.2.4 工况的确定及载荷的计算47
• 4.2.5 载荷及约束的施加47-49
• 4.3 求解、结果处理及分析49-56
• 4.3.1 第一种工况下结果后处理及分析49-52
• 4.3.2 第二种工况下结果后处理及分析52-54
• 4.3.3 第三种工况下结果后处理及分析54-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第五章 焊接机器人系统建立及仿真57-83
• 5.1 焊接机器人焊接系统组成57-66
• 5.1.1 机器人控制柜57-59
• 5.1.2 焊接电源的选配59-62
• 5.1.3 通讯接口62-63
• 5.1.4 焊枪63-64
• 5.1.5 防碰撞传感器64-65
• 5.1.6 送丝系统65
• 5.1.7 水冷系统65-66
• 5.2 导轨平台的建立66-73
• 5.2.1 移动平台的建立66-69
• 5.2.2 机器人平台的几种改建方案69-72
• 5.2.3 焊接系统构建72-73
• 5.3 模拟仿真73-82
• 5.3.1 万箱集装箱船仿真74-77
• 5.3.2 普通散货船仿真77-82
• 5.4 本章小结82-83
• 结论83-84
• 参考文献84-88
• 攻读硕士学位期间发表论文88-89
• 致谢89-90
• 中文详细摘要90-95

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