船體外板水火成型工藝參數預報系統設計與實現

摘 要：在造船生產過程中，會出現一系列的問題，導致船舶生產存在安全隱患，其中船體雙曲度外板水火加工成型自動化是最嚴重的問題。為了解決這一問題，文章對船體外板水火成型工藝參數預報系統設計與實現進行了研究，通過分析系統的特點、闡述功能設計形式、概述系統的實現與應用效果，對文章進行深入的剖析，通過文章的研究，能夠充分得出，依據該系統的設計形式與實現效果，在船體雙曲度外板水火加工成型自動化問題上能夠得到有效地解決，確保安全性能。

關鍵詞：船體外板；水火成型工藝；參數預報；系統設計

引言

在造船生產過程中，水火彎板加工工藝方法較為常見，其以技術性強、難度大的板材加工形式被人們廣泛應用，主要應用于船體雙曲度的外板曲面成型方面。依據當前造船廠的情況，老工人退休，年輕工人對該工藝方法掌握不夠嫻熟，出現工藝斷層的危險。為了有效解決這一狀況，相關部門采取了一系列的方式，引入了船舶設計軟件系統，在此基礎進行研究，開發出了船體外板水火成型工藝參數預報系統。該系統的設計與實現對于造船事業來說，具有一定的影響。因此，文章的研究勢在必行。

1 系統的特點分析

船體外板水火成型工藝參數預報系統在其設計與實現過程中，要依據其自身的特點，具體特點形式包括以下幾個方面：首先，高技術的焰道預報系統。在系統構成方面主要是帆型與鞍型外板展開與加工集成形式，在系統形成過程中，主要采取了高精度的外板展開方式，在此基礎上對進入焰道的模塊予以優化，進而提供有效的數據與加工信息。焰道預報系統主要指的是焰道的具體位置、有效長度以及加工的時間等，對這些內容的有效數據進行提煉，與此同時，將船體曲型外板的加工與火工進行校正，以提煉出有效的數據；其次，為船廠使用提供批量處理。在許多船廠在進行船體生產設計過程中，大多采用批量處理的方式，能夠有效地提高船體生產中鋼板的利用率以及生產效率[1]。運用該系統，可以有效的將單個或者是多個形式組成批量予以處理，在實施批量處理的過程中，其計算方式較為靈活，既可以依據批量概念進行選取，也可以按照人工形式按次序選取；最后，該系統具有靈活的數據接口。在系統設計過程中，設計了能夠與其他操作系統平臺進行連接的數據接口，通過數據接口相連，將其他操作系統中的有效數據傳輸到該系統當中，以便于更好的操作該系統，最終實現資源共享。

2 系統的功能設計

為了能夠有效解決船體外板的設計與生產需求，該系統在設計過程中應具備以下幾種功能。

2.1 船體外板精確展開計算

在展開計算過程中，要對展開基準線予以確定，在確定基準線的基礎上將外板曲面予以劃分，劃分為網格形式，運用撐線法將劃分好的各個小網格向基準線的兩側進行展開，再將展開的圖形進行拼接，拼接完成后出現的缺口就是鋼板水火彎板加工時要考慮到的收縮區域，按照這一區域計算出收縮量的具體數據。

2.2 建立水火彎板變形規律所需數學模型

在水火彎板實驗數據的基礎上，在四維歐幾里得空間中，采用向量映射以及平面投影等方式建立數學模型，并依據焰道的長度以及彎板厚度將數學模型進行分類，以提煉出焰道布置所需的有效信息。

2.3 船體外板水火加工焰道的布置優化

依據船體外板精確展開數據，將鋼板收縮率曲線予以換算，將鋼板加工時間與曲線擬合度進行融合，并基于數學模型建立水火加工焰道布置優化，再運用權重系數變化的方法，將問題予以轉化，最終實現優化結果[2]。

2.4 船體外板加工通用數據計算

依據船體外板展開精確計算結果以及外板型值等方法，將各個肋骨位置的樣板曲線數據點進行標注，比如，距離基平面的高度值以及樣板垂桿上準線的標記等等，數據計算能夠有效的檢測出外板水火加工成型樣板制作。

2.5 該系統與Tribon進行集成連接

對于集成連接來說，主要包括肋骨型值表的生成以及外板信息的生生成兩個方面。肋骨型值表生成主要是因為Tribon系統沒有直接提取功能，需要提取一定的坐標文件，再依據樣條插值、坐標轉換等方式生成有效的型值數據。而外板信息生成主要指的是在Tribon系統中提取外板的具體屬性，將其板縫型值數據提取出來。

2.6 系統具有工程數據庫的功能

船體外板在設計與加工過程中，會需要一定的數據信息，并且這些所需的數據信息將會在不同的階段、不同的部門之間進行傳遞。該系統為船體外板的數據信息管理提供了有效的解決方案，在此基礎上，可以對不同船廠的不同要求進行整理，并依據不同要求提出不同的處理方法，體現出工程數據庫的具體功能，進而為用戶提供較高的通訊環境[3]。

3 系統的實現與應用

依據上文中所提到的系統的功能設計要求，可以準確的實現該系統的具體應用。在系統實現過程中，需要依據一定的系統結構流程，具體流程為Tribon系統船型數據形成集成連接，并形成一定的工程數據庫；工程數據庫可以進行單板輸入與批量處理，完成單板輸入與批量處理以后，會形成板信息輸入，在此基礎上進行外板精確展開，外板展開以后建立水火彎板變形規律數學模型、進行焰道布置優化與見通數據計算，完成以后對信息進行輸出處理，最后形成數據文件、圖形文件、切割劃線文件以及屏幕監視確認[4]。出來系統結構流程以外系統用戶窗口也是實現的一部分，主要是采用圖文結合的形式，能夠對外板水火成型工藝參數的結果進行預報，并以文本的形式從窗口給出，這種文本形式的預報結果可以轉換為數控切割格式的文件，轉換完成以后提供給數控切割機，以保證數控切割機在套料的同時對肋骨、焰道、加工樣板等進行處理，能夠實現在外板上進行自動劃線形式，為后續工作奠定基礎。

運用該系統對大型成品油輪予以應用，對油輪的帆型板以及鞍型板進行外板精確展開、焰道布置優化計算等，按照所得的數據進行加工，在此基礎上，對外板成型情況實施測試，可以有效的呈現出鞍型板水火成型焰道布置與加工參數的預報結果，對焰道號、各個位置以及邊距離等結果都能有效的測試出來。除此之外，對于帆型板水火成型工藝參數結果同樣可以預報出來，能夠將位置坐標、長度、時間以及加工方向準確呈現出來，以滿足不同類型板成型的要求。

4 結束語

通過文章的研究可以得知，船體雙曲度外板水火加工成型工藝參數預報系統是水火彎板成型自動化研究的重要組成。文章在研究過程中，依據原有水火彎板工藝參數預報系統，在此基礎上，對該系統進行了深入的研究，通過對系統的特點、功能設計的闡述，以達到準確實現該系統的應用，確保船體雙曲度外板水火加工成型自動化的研究順利進行。

參考文獻

[1]陳文雄，程良倫.船體外板自動化加工專家系統研究[J].制造業自動化，2014，7（9）：16-19.

[2]陳文雄，程良倫，何恰.船體帆型外板火路預報系統研究[J].中國造船，2014，3（1）：182-191.

[3]蘇紹娟，胡勇，王呈方.船體三維曲面外板成形工藝方法研究進展[J].中國造船，2012，5（2）：211-216.

[4]王呈方，胡勇，馬軍偉，等.三維曲面船體外板成形加工的新方法[J].武漢理工大學學報（交通科學與工程版），2010，2（3）：431-434.