(上海欣务船舶工程技术有限公司 200072)
摘要：LNG船用大型型材切割生产线有助于满足船舶生产企业的型材切割工艺需求。机器人自动化柔性切割系统的应用，可以为LNG船用大型型材切割生产线的精度切割提供保障。本文主要对船用大型型材切割生产线的研制问题进行了探究。
关键词：LNG船用大型型材；切割生产线；机器人自动化柔性切割系统
前言：型材的划线与切割是船舶制造领域的重要工序。在将长尺寸的原材料切割为不同形状的构件以后，人们需要在各个构件之中划定孔信息或装配线等信息，与之相关的后续工序需要按照构件信息进行装配焊接。在传统造船技术下，型材划线与切割过程多依赖于工作人员的人工作业，劳动强度大、生产效率低和划线切割精度差，是型材划线与切割工作在传统造船工艺模式下表现出来的突出问题。LNG船用大型型材切割生产线的研制工作的开展，是对现有型材划线与切割工艺进行创新的重要举措。
1、LNG船用大型型材切割生产线的发展现状
在LNG传统大型型材切割生产线的研究领域，国外研究人员已经研制出了一些初步具备切割能力的自动化切割设备[1]。工业机器人在这一设备中发挥着重要的作用。现阶段这一设备虽然已经具备自动化加工能力，但是它也存在着设备投资昂贵、后期维修成本高及运行维护成本高的问题。对于我国而言，适用于国内船体标准的LNG船用大型型材切割生产线的构建，已经成为了摆脱国外设备应用的实际困难，推动我国造船业发展进步的重要举措。切割生产线的系统构架是生产线的基础要素，根据国外研究者所颜值的大型型材切割生产线，在生产线研制工作开展过程中，我国学者可以对以下内容进行充分关注：一是型材XY方向变形量；二是型材切割加工的坐标值。现阶段我国国内某船舶生产企业已经开展了LNG船用大型型材切割生产线的实产验证工作，根据这一生产线的实产验证结果，系统在投入使用以后始终处于相对良好的运行状态，可以说，该企业目前所应用的船用大型型材切割生产线具有一定的以市场前景与应用价值。
2、LNG船用大型型材切割生产线的系统架构
通过对该企业所构建的大型型材切割生产线进行分析，我们可以发现，这一系统之中包含有上料平台、型材进给、切割间及等离子切割系统等多种系统。这一系统的系统架构与船舶的生产方式之间有着较为密切的联系。一般情况下，吊具上料是人们将LNG船用大型型材运送至上料平台的主要方式。故而与之相关的切割生产线系统需要具有感知上料平台的型材缓冲数量的能力。在软件的命令下，应用于生产系统之中的机器人可以自动开展切割加工作业，工人在型材切割过程中，需要发挥出操作软件界面的作用。PLC自动控制系统在大型型材切割生产线中发挥着较为重要的作用。这一生产线的应用，可以发挥出降低传播制造企业劳动力成本，促进船舶生产质量提升的作用。
3、LNG船用大型型材切割生产线的加工图形坐标补偿算法
LNG船用大型型材切割生产线有助于满足船舶生产企业的型材切割工艺需求[2]。机器人自动化柔性切割系统的应用，可以为LNG船用大型型材切割生产线的精度切割提供保障。根据LNG传统大型型材切割生产线的实际应用情况，除生产线的系统架构以外，加工图形坐标补偿算法的应用问题也需要得到切割生产线研究者的关注。根据船舶生产的实际情况，船用大型型材变形问题是影响船舶生产质量的重要因素。船用大型型材的变形问题可能产生于型材的运输环节，也可能产生于型材的储存环节、除此以外，型材吊装环节及型材搬运环节也存在着引发型材变形问题的可能性。在型材机器人自动化切割技术应用于船舶生产以后，传统大型型材变形问题会给船舶的装配过程带来一定的误差。故而加工图形坐标补偿算法需要为系统的精度与加工质量提供保障。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆以我国国内某知名船厂所应用的LNG传统大型型材切割生产线为例，该生产线所应用的加工图形坐标补偿算法为基于型材沿边缘曲线变形的补偿算法。这种补偿算法具有着对型材变形所引起的装配误差的进行控制的能力。根据船体建造工艺的实际要求，大型型材加工系统需要具有在变形条件下对变形型材进行切割的能力。在展平拉直以后，加工图形的要素点坐标值需要与标准设计型材的设计值相吻合。
4、LNG船用大型型材切割生产线的研制
LNG船用大型型材切割生产线的研制过程包含了生产线设计及软件系统设计两大环节。以我国某造船企业现阶段所使用的大型型材切割生产线为例，该生产线的生产系统涉及到了上料系统、进给系统、切割系统和定长系统等多个系统。型材切割控制系统包含有机器人、PLC设备及HMI设备等多种设备。一般情况下，LNG船用大型型材切割生产线系统的主要设备集中于切割间，切割间所应用的设备包含有等离子切割距、工业机器人和定位测量小车等。根据大型型材切割工作的实际需要，切割生产线中应用有辊道和传感器等设备，在该企业所使用的辊道的长度为28m，在离开切割间以后，定位测量小车可以在这一辊道上运行。该企业所使用的大型型材切割生产线中控室是对切割对象进行编程与仿真的场所，它主要由PLC控制柜、机器人控制柜和控制服务器等多种设备组成。
在软件方面，LNG船用大型型材切割生产线系统所应用的软件包含有机器人控制软件和船用型材机器人自动切割控制HMI软件等多种软件。根据船舶工业的实际情况，船用型材加工过程中的划线过程与切割过程为球扁钢、角钢、槽钢和工字钢等钢材料的划线切割。故而人们也可以在船用大型型材切割生产线软件系统中建立型材型号管理库，这种管理库的构建，可以让用户在输入型材加工信息以后，更好地开展型号选择，也可以让工业机器人在自动划线切割工作开展过程中，根据型材型号确定材料尺寸。在该造船厂所应用的大型型材切割生产线所使用的数据库为SQL数据库。数据库所涉及到的字段包含有型材类型、标准型号和生产型号等内容。
5、LNG船用大型型材切割生产线的应用试验
根据某轮船制造企业所开展的应用试验，实验过程中使用的钢材为12m标准船用球扁钢型材，切割信息以MGF文件的形式应用于软件之中，切割信息在经由校核处理、编辑处理及仿真处理等一系列环节以后，会形成机器人理想切割代码，出于检验系统的实用性的需要，这些代码会导入至自动化切割过程之中。根据试验结果，机器人的切割速度达到了40mm/s，切割高度达到了6m，切割过程中的切割电流在40-60A之间，切割周期为400s，这一系统已经表现出了生产效率高的特点[3]。在经过3个月的批量运行实验以后，割炬的高度和电流速度成为了加工工艺参数的主要影响因素。型材精度自动切割体系也具备有满足船用型材加工补偿功能的能力。
结语：LNG船用大型型材切割生产线系统的研发，有助于精度造船型材自动切割设备的发展。LNG型材精度自动切割体系具备有满足船用型材加工补偿功能的能力，该生产线所表现出的高效性及经济性优势可以有效促进我国造船工艺的发展进步。从造船技术的未来发展来看，LNG船用大型型材加工的自动化、船舶生产的自动化是船舶制造工艺的重要发展趋势。
参考文献：
[1]李湘伟,吴百海.船用型材冷弯成形弧角测量控制法的研究[J].机床与液压,2016,44(16):55-58.
[2]李湘伟,吴百海,罗俭华.一种半自动船用型材冷弯机的研制[J].装备制造技术,2015(03):39-40+51.
[3]甘贤海,丁国清.精度船用型材机器人自动划线切割系统的软件设计[J].计算机工程与应用,2004(22):229-232.
论文作者:周红梅
论文发表刊物:《电力设备》2018年第10期
论文发表时间:2018/7/26
标签：型材论文; 生产线论文; 船用论文; 系统论文; 机器人论文; 船舶论文; 加工论文; 《电力设备》2018年第10期论文;