船舶机械设备的自动化加工研究

船舶机械设备的自动化加工研究

王东旭

中国船舶集团有限公司第七六〇研究所     辽宁 大连  116000

摘要：伴随着国家可持续发展战略的逐步实施，船舶辅机自动化控制在现代工业中的重要性日益凸显，而辅助机械是船舶运营的关键环节，在保证其安全、可靠地运行的同时，还必须为其提供必要的服务。大型集装箱船舶在进行远洋航行时，受到严酷的海上天气条件的影响，其外形复杂的外形轮廓易受到波压和海水冲击等因素的影响而失效。为了有效地保证舰船的质量和服役寿命，舰船外部部件通常采用硬质合金制造，但由于硬质合金的硬度，使得其在制造过程中遇到了很大的困难，这给复杂构件的制造带来了困难。所以，为了真正地解决这一难题，以自动化为基础的船舶机械加工就成了业界的重点研究内容。

关键词：船舶设备；自动化；加工技术

引言：针对传统的制造方法难以实现的难题，本项目拟开展船舶机械装备的自动化制造研究。针对舰船机械装备的自动化制造，需要从辅助机械设备的供汽量自动调整、燃料处理等方面进行研究，以改善其控制效果。本项目以具有复杂表面结构的实体为研究对象，采用反求工程的方法，获得点云信息，采用曲面数控加工的方法，实现数控模块的自动制造。在水-火弯曲面的制造中，必须充分考虑到辐射传热的边界条件，并通过计算得到了辐射传热的热流，从而得到了相应的热辐射系数。从试验结果可以看出，采用自动化制造技术，可以使船舶自动机械设备的生产标准化。

1 机械加工自动化控制技术及特点

1.1机械加工自动化技术控制

随着自动化技术的不断发展，其对技术的适应性也越来越强，已经逐步成为一种重要的技术手段，能够对机床进行控制，合理使用，能够将传统的工艺生产模式转化为现代的生产工艺，促进机械制造业的发展，不断提高生产效率。因此，在不受外界因素影响的前提下，实现了简单、智能化的制造工艺，限制了设备的正常运行。与此同时，在自动化控制技术的应用下，生产更加现代化，工作更加便利，各项生产操作都得到了简化。为了提升装备制造公司的发展水平，保证产品质量。

1.2机械加工工艺特点

伴随着国民经济的飞速发展，对机械产品的需求量不断增加，同时，国内的机械产业也在飞速发展，给机械加工产业带来了极大的方便，促进了机械制造技术的创新。第一，产品的处理方式多元化；机械有很多类型，每个类型又有着各自的制造过程，例如车工、锻工等，要保证各项工作能够正常开展，就需要对其进行比较综合的分析，保证项目的实施效果；减少了影响系数，避免了多种因素的干扰。所以，在制造过程中，每一道工序都是全新的，所以，对于每一道工序，每道工序都有一些区别。只有深入了解各种加工模式，才能更好地发挥其优势，推动我国机械产业的发展。第二，适用面宽。机械加工是一个综合性的学科，它的适用范围很广，涉及了技工所使用的材料，所要加工的形状等。随着我国机械生产的不断发展，对其生产过程的要求也不断地提升，为了能够更加充分地了解现有的资料，对工程的各个建设阶段不断地进行优化，从而大大提升了工程的生产效率。例如，对非规则机械的加工，因为技术上的困难，所以对加工的要求也更高，所以，为了确保未来有更大的发展余地，要对各类材料，尤其是纳米和炭纤维，要有足够的认识；由于使用的材料相对稀缺，价格也相对昂贵，所以，他必须保证机械的高效，唯有如此，科技才可以充分利用。

2船舶机械设备自动化加工研究

对于船舶机械设备自动化加工研究，需要从辅助锅炉、复杂曲面结构件、水火弯板三个角度进行研究。

2.1辅助锅炉自动化加工

实现船舶辅机设备锅炉自动化生产的基本原则，是确保其运行的安全性、经济性、节约能源及维护成本。通过对机组负荷的变化进行全面地分析，从而达到辅助机组的自动调整。同时，要对锅炉供油比例及进气量进行控制，以便在合适的空间中充分燃烧，从而实现节能。船用辅助设备锅炉对干度要求不高，可以采用两个位置调整。运用自动控制技术，达到调整功能的目的，保证质量调整的效果。锅炉给水量的自动调整，要根据锅炉的性能、规格和质量控制的基本需要，选用合适的调整方式[4]。在不增设新的控制单元的情况下，选用一台仿真性能好的辅机，可以实现调节目标，从而改善供水控制效果。

2.2复杂曲面结构件自动化加工

从结构件的物理对象出发，结合其材料特性和加工工艺，对复杂曲面结构件进行自动化加工。在应用加工工程方法开发舰船复杂曲面结构的自动处理技术时，主要进行了以下几个环节：1)点云数据的获取：首先是针对具有复杂几何形状的物体，根据实际情况，设计测线、测区，然后利用非接触式的方法，通过对物体表面的形状进行分析和研究，获得结构面的形状参数。在进行点云数据采集时，可以将其分为两个阶段：第一阶段是针对具有复杂几何形状的物体，利用计算机辅助测量设备，进行测线、测区的设计和布置；第二阶段是将获得的点云数据通过计算机辅助测量设备进行分析和研究，获取结构面的形状参数。2)船舶表面的数控加工方法船体表面是一种典型的曲面零件，具有比较复杂的几何形状。在数控加工过程中，由于经常使用硬质合金等材料，所以在选用数控加工方式上一定要认真考虑。一般情况下，我们会采用线切铣床对其进行切削加工。线切铣床是一种集自动进给、自动走刀和自动装夹功能于一体的机床。其原理是在刀具与工件相对运动时，切削点在工件上形成一个直线段，与工件表面成一条直线。这种切削方法简化了加工过程，提高了加工效率。3)基于参数化设计的 NC加工模块使其具有更强的时间开放性和容错性。

2.3水火弯板自动化加工

水热弯板问题是一个典型的热-塑性变形问题，是指在一定温度下，有一个材料发生了局部的热-塑性收缩，从而得到一个具有良好形状的表面。在水火弯板过程中，弯板表面温度达到800℃左右，正常环境下的温度在21℃左右，因此，充分考虑辐射换热边界条件，计算辐射换热热流密度，由于结构几何形状的多样性和外部环境的不确定性，在工程实际中常常很难准确地确定环境温度和辐射边界辐射能量，由于除结构表面与环境介质之间的热辐射交换外，还存在于结构表面之间的热辐射。此类多面体间的辐射热流密度与其表面温度、表面几何等因素紧密相关，因此，为了更加准确地描述这一复杂的传热问题，我们将不再采用传统的公式中所给的热边界条件，而只需直接求取地面热辐射角系数。然而，目前对热辐射问题的研究大多忽略了多个面间的辐射，而只考虑了辐射面与周围介质间的辐射。所以，利用辐射热数值模拟的边界条件，可以用式计算钢板表面辐射换热系数。在其他与冷、热加工有关的过程中，如金属焊接，水热弯曲可引起热变形和热应力。这种热应变和热应力是焊接时冷热处理的副作用，在某些情况下，这将成为一个极为不利的因素，甚至会导致大量的残余变形破坏。采用直线型加热方式，正是利用了这两种应力，从而达到了板材弯曲的目的。

总结：总而言之，在当今科技飞速发展的大环境下，机械制造的自动化已是当今科技领域的主流趋势。船舶机械装备的制造自动化在实践中表现出了强大的优势，能够有效地解决复杂构件的制造难题，为船舶的安全可靠航行提供了强有力的保证，提高了船舶的作业效率，为我国造船业的迅速发展打下了良好的基础。从现实发展的观点来看，船舶智能化、高效化和集成化将是今后船舶发展的主流方向，它不但可以提高船舶的安全性能，而且对于降低企业的运营成本具有十分重要的作用，因此，迫切要求有关部门加强对相关技术的研究

参考文献：

[1]刘君强.电气自动化技术在船舶机械设备中的应用[J].市场周刊：商务营销,2020(72):0185-0185.

[2]尹晓丹.关于船舶设备的自动化及信息化研究[J].电子技术与软件工程,2020(1):2.

[3]王守财.船舶机械设备维修保养中的常见故障及排除[J].装备维修技术,2021(5):1.

[4]冯敏,马德旺.PLC技术在自动装船设备控制中的应用[J].船舶物资与市场,2019(11):65–66.

[5]宋坤.电气工程自动化技术在船舶机械设备中的应用价值[J].船舶物资与市场,2019(9):32–33.