手自一体化柔性胎架设计
船舶并非整体铸造,而是通过将一个个分段焊接起来组成一个完整的船体,在组装或焊接的时候就需要一个平台,这个平台就是胎架。因此船体的装配精度主要受胎架精度的影响，所以发展更为自动化，智能化的胎架是绿色造船业的需要。如果能够实现胎架的数字化，将会大大提高工作效率，给企业和国家带来更多的效益。由于目前我国的胎架还处于落后的情况，数字化程度太低，已经不能适应当代造船业的发展，所以胎架的自动化水平就有待中国的技术人员进行深入的研究，以追赶上发达国家的步伐，不致使中国造船业陷入寒流，受制于国外的需求。只有自身的强大，才能更好地立足于当代。本课题主要研究手自一体化柔性胎架,通过对现有支柱型胎架的考察,尝试设计一种既可以手动调节,又可以用步进电动机控制胎架高度的柔性胎架。本设计主要采用蜗轮蜗杆传动，利用控制器和步进电机控制丝杠上升高度，从而提高胎架的定位精度和安装船体的整体效率。由于能力有限，本论文主要对柔性胎架的结构进行设计和校核，对胎架的控制系统并没有做深入考察。关键词: 船舶装配 胎架 proe/creo目录
第一章 绪论 1
1.1 柔性胎架开发的背景 1
1.2 胎架基本知识 2
第二章 柔性胎架设计 4
2.1 本论文的主要任务 4
2.2 柔性胎架依据类型 4
2.3胎架主要原理 5
2.4 丝杠设计 6
2.4.1丝杠直径确定 6
2.4.2丝杠类型选择 7
2.4.3丝杠螺纹选择及参数确定 7
2.5.4验证螺纹自锁 8
2.4.5 丝杠总体效果 9
2.5 蜗轮、蜗杆设计 11
2.5.1蜗杆传动类型选择 11
2.5.2蜗轮蜗杆材料的选择 12
2.5.3蜗轮蜗杆参数选择 12
2.5.4蜗轮、蜗杆几何尺寸计算 13
2.5.5 蜗轮蜗杆三维图 15
2.5.6蜗杆蜗轮轴承的选择 16
2.5.7 蜗杆蜗轮轴承静载校核 17
2.6 外部支撑设计 17
2.6.1 上立柱设计 17
2.6.2 下立柱设计 19
2.6
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
/> 2.5.3蜗轮蜗杆参数选择 12
2.5.4蜗轮、蜗杆几何尺寸计算 13
2.5.5 蜗轮蜗杆三维图 15
2.5.6蜗杆蜗轮轴承的选择 16
2.5.7 蜗杆蜗轮轴承静载校核 17
2.6 外部支撑设计 17
2.6.1 上立柱设计 17
2.6.2 下立柱设计 19
2.6.3涡轮蜗杆箱设计 21
2.7柔性胎架整体结构 21
2.8 手轮装置的选择 22
2.9电动机的选择 23
2.10 同步带传动设计 23
2.11 联轴器的选择 25
2.12 本章小结 27
第三章 丝杠压杆稳定性分析 28
3.1 手动计算分析 28
3.2 creo软件有限元分析 29
3.3 本章总结 32
第四章 三维结构造型 33
4.1 creo软件简介 33
4.1.1 Creo 扩展模块 33
4.1.2 Creo应用程序 34
4.2 丝杠造型展示 34
4.3 本章小结 36
结论与展望 37
致谢 37
参考文献 38
第一章 绪论
1.1 柔性胎架开发的背景
船舶并非整体铸造,而是通过将一个个分段焊接起来组成一个完整的船体,在组装或焊接的时候就需要一个平台,这个平台就是胎架。因此船体的装配精度主要受胎架精度的影响，所以发展更为自动化，智能化的胎架是绿色造船业的需要。如果能够实现胎架的数字化，将会大大提高工作效率，给企业和国家带来更多的效益。由于目前我国的胎架还处于落后的情况，数字化程度太低，已经不能适应当代造船业的发展，所以胎架的自动化水平就有待中国的技术人员进行深入的研究，以追赶上发达国家的步伐，不致使中国造船业陷入寒流，受制于国外的需求。只有自身的强大，才能更好地立足于当代。
为了提高船舶的建造效率和建造精度,各个国家的技术人员都在胎架这方面进行着探索,科学技术是第一生产力,谁投入的大,谁就掌控着经济的发展。下面根据所阅读的文献简单介绍一下胎架的发展情况。1999年日本人成功研制出一台可用于曲板成形的加工设备,名叫IHIa,该设备已经完全实现自动化,该设备工作台上设有23个高度可调的液压千斤顶,高度可根据弯曲形状自行调,这样大大减少了工作量,提高了生产效率，虽然精度不容易控制，但可以通过改进他的控制系统得到改进。我认为此种方法最方便有效，但可能由于需要研究维护的资金比较高，目前在国内尚未听说有过这种装置。2007年上海船舶工艺研究所提出了一种用于钢板曲面成形设备的支撑装置和一种钢板曲面成形的支撑方法，采用伺服电机和称重传感器达到钢板加工过程支撑定位和姿态控制的要求，但没有给出具体的控制方法，这也只是一个设想，没有应用于实际。2008年由江苏科技大学佘建国提出了一种“柔”性胎架，使用滑槽对丝杠间的横向间距来进行调节,这样就可以满足船体型线的变化，丝杠顶端安装可以固定船体分段曲面外板的活动磁性吸头,可切断磁力线来完成对船体外板的自行定位。但这种方案还没有经过试验的检验，不能确定他的可行性。2012年徐红昌提出了一种新型通用数控胎架的构想，为了提高胎架的数字化水平,他提出了一种初步的解决构想，可惜他的研究只对胎架的控制系统提出了简要的研究方向，未能提出完整可行的控制系统设计方案。由以上的情况可以看出，日本早在20实际末就提出了采用液压方法，并将它们应用于实际的生产，而这些年的发展我想他们的液压缸式胎架已经日臻完善。可为什么我国的胎架研究还停留在支柱焊接上，而所提出的胎架设计理论和控制理论并没有完全在船舶生产中进行实践，这太令人苦恼，看来我们关注的不是提高胎架的自动化程度，而仅仅是为了学术而学术。我想理论是远远不够的，希望我国企业能放眼世界，提高自主知识产权，在造船技术能够走在世界前列。
胎架是建造船体分段所不可或缺的加工设备,胎架线型的好坏将在很大程度上影响船舶分段建造的品质。在以往的船体分段施工时，尤其是军用舰船，胎架制造以及胎架装配划线线型检查都会需要以样板作为施工标准，制作木质样板受其变形等多种条件的限制，这在一定程度上会降低分段建造的品质和生产效率,木质胎架样板不仅耗费材料而且耗工期，此外他的存放，运输和管理都是十分麻烦的问题,因此有必要淘汰他们，推陈出新。
近十几年来，计算机技术不断普及和推广以及加工设备的日益优化和改进，船厂建造模式的转变有了强劲的基础和技术支持, 另外，线型图形数据库的建立和使用能直接提供关于船体作业的各种相关数据，从而大大提高了设计效率，并且降低了木质样板的使用和依赖。对于船体分段胎架的设计，船舶建造系统已经可以完全绘制出船体肋骨结构型线，这对胎架的制造无疑加足了动力。
1.2 胎架基本知识
①胎架概念
胎架是什么？胎架是船体装配平台，由于船体比较重,所以胎架必须有足够的强度来支承船体分段，以免装配时发生意外情况。它为分段的装配、焊接提供了良好的作业平台，使船体分段在装配焊接时保持准确曲面外形，在一定程度上控制焊接变形。
②胎架平台
要有足够承载能力而不下沉变形的基础；
基础上表面力求水平。
图1.2 胎架平台
如上图1.2中图a为钢板平台，多添加几个这样的底座与槽钢，最后在槽钢上放上平整的钢板
第一章 绪论 1
1.1 柔性胎架开发的背景 1
1.2 胎架基本知识 2
第二章 柔性胎架设计 4
2.1 本论文的主要任务 4
2.2 柔性胎架依据类型 4
2.3胎架主要原理 5
2.4 丝杠设计 6
2.4.1丝杠直径确定 6
2.4.2丝杠类型选择 7
2.4.3丝杠螺纹选择及参数确定 7
2.5.4验证螺纹自锁 8
2.4.5 丝杠总体效果 9
2.5 蜗轮、蜗杆设计 11
2.5.1蜗杆传动类型选择 11
2.5.2蜗轮蜗杆材料的选择 12
2.5.3蜗轮蜗杆参数选择 12
2.5.4蜗轮、蜗杆几何尺寸计算 13
2.5.5 蜗轮蜗杆三维图 15
2.5.6蜗杆蜗轮轴承的选择 16
2.5.7 蜗杆蜗轮轴承静载校核 17
2.6 外部支撑设计 17
2.6.1 上立柱设计 17
2.6.2 下立柱设计 19
2.6
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
/> 2.5.3蜗轮蜗杆参数选择 12
2.5.4蜗轮、蜗杆几何尺寸计算 13
2.5.5 蜗轮蜗杆三维图 15
2.5.6蜗杆蜗轮轴承的选择 16
2.5.7 蜗杆蜗轮轴承静载校核 17
2.6 外部支撑设计 17
2.6.1 上立柱设计 17
2.6.2 下立柱设计 19
2.6.3涡轮蜗杆箱设计 21
2.7柔性胎架整体结构 21
2.8 手轮装置的选择 22
2.9电动机的选择 23
2.10 同步带传动设计 23
2.11 联轴器的选择 25
2.12 本章小结 27
第三章 丝杠压杆稳定性分析 28
3.1 手动计算分析 28
3.2 creo软件有限元分析 29
3.3 本章总结 32
第四章 三维结构造型 33
4.1 creo软件简介 33
4.1.1 Creo 扩展模块 33
4.1.2 Creo应用程序 34
4.2 丝杠造型展示 34
4.3 本章小结 36
结论与展望 37
致谢 37
参考文献 38
第一章 绪论
1.1 柔性胎架开发的背景
船舶并非整体铸造,而是通过将一个个分段焊接起来组成一个完整的船体,在组装或焊接的时候就需要一个平台,这个平台就是胎架。因此船体的装配精度主要受胎架精度的影响，所以发展更为自动化，智能化的胎架是绿色造船业的需要。如果能够实现胎架的数字化，将会大大提高工作效率，给企业和国家带来更多的效益。由于目前我国的胎架还处于落后的情况，数字化程度太低，已经不能适应当代造船业的发展，所以胎架的自动化水平就有待中国的技术人员进行深入的研究，以追赶上发达国家的步伐，不致使中国造船业陷入寒流，受制于国外的需求。只有自身的强大，才能更好地立足于当代。
为了提高船舶的建造效率和建造精度,各个国家的技术人员都在胎架这方面进行着探索,科学技术是第一生产力,谁投入的大,谁就掌控着经济的发展。下面根据所阅读的文献简单介绍一下胎架的发展情况。1999年日本人成功研制出一台可用于曲板成形的加工设备,名叫IHIa,该设备已经完全实现自动化,该设备工作台上设有23个高度可调的液压千斤顶,高度可根据弯曲形状自行调,这样大大减少了工作量,提高了生产效率，虽然精度不容易控制，但可以通过改进他的控制系统得到改进。我认为此种方法最方便有效，但可能由于需要研究维护的资金比较高，目前在国内尚未听说有过这种装置。2007年上海船舶工艺研究所提出了一种用于钢板曲面成形设备的支撑装置和一种钢板曲面成形的支撑方法，采用伺服电机和称重传感器达到钢板加工过程支撑定位和姿态控制的要求，但没有给出具体的控制方法，这也只是一个设想，没有应用于实际。2008年由江苏科技大学佘建国提出了一种“柔”性胎架，使用滑槽对丝杠间的横向间距来进行调节,这样就可以满足船体型线的变化，丝杠顶端安装可以固定船体分段曲面外板的活动磁性吸头,可切断磁力线来完成对船体外板的自行定位。但这种方案还没有经过试验的检验，不能确定他的可行性。2012年徐红昌提出了一种新型通用数控胎架的构想，为了提高胎架的数字化水平,他提出了一种初步的解决构想，可惜他的研究只对胎架的控制系统提出了简要的研究方向，未能提出完整可行的控制系统设计方案。由以上的情况可以看出，日本早在20实际末就提出了采用液压方法，并将它们应用于实际的生产，而这些年的发展我想他们的液压缸式胎架已经日臻完善。可为什么我国的胎架研究还停留在支柱焊接上，而所提出的胎架设计理论和控制理论并没有完全在船舶生产中进行实践，这太令人苦恼，看来我们关注的不是提高胎架的自动化程度，而仅仅是为了学术而学术。我想理论是远远不够的，希望我国企业能放眼世界，提高自主知识产权，在造船技术能够走在世界前列。
胎架是建造船体分段所不可或缺的加工设备,胎架线型的好坏将在很大程度上影响船舶分段建造的品质。在以往的船体分段施工时，尤其是军用舰船，胎架制造以及胎架装配划线线型检查都会需要以样板作为施工标准，制作木质样板受其变形等多种条件的限制，这在一定程度上会降低分段建造的品质和生产效率,木质胎架样板不仅耗费材料而且耗工期，此外他的存放，运输和管理都是十分麻烦的问题,因此有必要淘汰他们，推陈出新。
近十几年来，计算机技术不断普及和推广以及加工设备的日益优化和改进，船厂建造模式的转变有了强劲的基础和技术支持, 另外，线型图形数据库的建立和使用能直接提供关于船体作业的各种相关数据，从而大大提高了设计效率，并且降低了木质样板的使用和依赖。对于船体分段胎架的设计，船舶建造系统已经可以完全绘制出船体肋骨结构型线，这对胎架的制造无疑加足了动力。
1.2 胎架基本知识
①胎架概念
胎架是什么？胎架是船体装配平台，由于船体比较重,所以胎架必须有足够的强度来支承船体分段，以免装配时发生意外情况。它为分段的装配、焊接提供了良好的作业平台，使船体分段在装配焊接时保持准确曲面外形，在一定程度上控制焊接变形。
②胎架平台
要有足够承载能力而不下沉变形的基础；
基础上表面力求水平。
图1.2 胎架平台
如上图1.2中图a为钢板平台，多添加几个这样的底座与槽钢，最后在槽钢上放上平整的钢板
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/3307.html
