芦宾 单树峰 尚春雨
渤海造船厂集团有限公司内业部 125004
摘要：随着我国经济实力的总体提升，船舶制造业也得到相应的增长。船舶制造业在我国属于一种劳动密集，制造品种较多，生产订单零散的一个行业。伴随科技技术的提升，我国的船舶加工技术在机械加工中得到广泛的应用，在加工过程中，针对船舶钢板部材双面自由边智能倒角处理主要由机械加工进行处理，相比之前的人工加工节省了很多的时间。本文将分析现阶段我国的船舶制造业的加工现状，就船舶钢板部材双面自由边智能倒角处理技术的重难点进行探讨，在此基础之上提出新型UDMV-418I 智能倒角加工机，并进行实操演练，帮助提升我国的钢板部材双面自由边智能倒角设计技术，致力为我国的船舶制造业提供更多的设计方案，以期为广大学者提供借鉴。
关键词：船舶钢板部材；双面自由边智能倒角；重难点；处理
0引言
使用钢板进行船舶制造是目前为止我国运用最为广泛的一种工业原材料，几乎占据了整个船舶制造行业以及其他的核电行业，在这些领域中占领了非常重要的比重。2015年5月19日，国务院发布了《中国制造2025》，首次提出要求“三步走”的原则，表示通过"三步走"实现制造强国的战略目标:第一步，到2025年迈入制造强国行列;第二步，到2035年中国制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平;第三步，到新中国成立一百年时，综合实力进入世界制造强国前列。其中船舶制造业位列其中，对于它的制造业提出了更高的要求，在制造过程中要求严格的检验产品标准，以船舶钢板部材为例，要求钢板表面的边缘需要使用异形边缘进行制造， 加工工艺要求双面倒角加工，在一定程度上增加了制造和加工的难度[1]。当前我国的多数船舶制造工厂还在使用传统的手持式倒角机进行加工作业，无法对加工的精度进行保证，加上人才不足等原因，生产效率较为低下。通过使用钢板倒角加工的原理，设计和研发出一种智能倒角处理系统，帮助实现船舶钢板部材的倒角自动加工，弥补现阶段加工水平不足的现状，帮助我国船舶制造业取得进步。
一、现阶段船舶制造业的发展现状
船舶业一直都是我国作为水上交通工具的重点，为海洋开发和各种国防事业提供现代化的装备和技术水平的一种综合性产业，也是一种劳动密集，制造品种较多，生产订单零散的一个行业，对我国的机电、钢铁、化工、航运、航洋资源勘查等海洋发展事业具有较强的带动性作用，对促进我国的劳动力就业、进出口贸易和国防安全事业具有较大的意义，也是现阶段国家重点关注的一个行业。我国人口众多，劳动资源较为丰富，工业和其他的科研体系健全，加上海洋海岸线较长，提供了有利因素，对于船舶制造业有一定的发展优势，在一定程度上对于进出口贸易有促进作用，为船舶工业提供了较好的发展机遇，近年来，我国的船舶工业市场在国际市场已经占据非常高的市场额，制造规模逐渐上升，我国的船舶制造业已经成为世界上具有一定影响力的行业[2]。
二、异形钢板加工现状
在加工开始阶段需要对被处理的刚才进行倒角处理，倒角处理能够有效的去除加工残留下来的各种毛刺，保证加工的精度和性能。大型的钢板原材料都需要对钢板的边缘和轮廓进行倒角处理。但是当前我国的大多是船舶制造业仍然采取人工倒角的处理方式，在速度上较慢，效率较低，加上对于有些钢板还需要进行翻版分别处理，长时间下来，人工消耗大，在加工处理的过程中有的轮廓位置偏差大，尺寸不准，容易造成正反轮廓不再垂直投影重合，上下两面同时加工时容易导致不能准确的进行数控坐标系定位，加上倒角处理时，残屑不容易被处理，容易被吊车的电磁铁吸走，给后期的工作带来一定的影响，不能快速的完成此项工作，对生产不利。
三、新型UDMV-418I 智能倒角加工机研制
新型UDMV-418I 智能倒角加工机研制是一种最新研制出来的对异形板材进行加工的新型装备，主要在设计中添加了智能化的数据采集以及智能化编程等设计理念，为船舶职能倒角加工管理提供了数据支持。
通过换装加工头和对自动加工系统进行编程，可应用于钢板的预处理， 作为工厂智能生产流水线的组成设备。新型UDMV-418I 智能倒角设备主要是一种加工机，由龙门装置、 工装平台、 铣削系统、跟踪补偿系统、 视觉扫描系统、 NC 转化软件、 CNC 控制系统、刀库系统及铁屑废渣收集系统组成，是一套自动化加系统化的配置[3]。
其工作原理主要是运用X轴电机进行加工工作，从而带动龙门架以及其他构件的整体运动，将线阵相机对待加工钢板进行扫描，在对比线阵相机扫描的结构，数控操作箱控制一部分钢板支撑机构的支撑气缸工作， 避让钢板待加工的边缘及孔位， 支撑升起钢板，再根据线阵相机扫描结果，数控系统控制 x 轴电机、 二轴桁架机器人和其上的倒角加工机构工作，将专用铣刀转移到相应的加工位置对钢板部材进行倒角作业处理，专用铣刀有上表面加工用成型铣刀和下表面加工用成型铣刀，实现双管齐下的双面倒角自动加工。在倒角作业的加工过程中，X轴电机的Z 轴及 C 轴径向方向可以适当的设计相应力控气缸，通过C 轴电机可以将自动换刀机械主轴进行旋转，再使用三维激光轮廓扫描仪进行扫描，精准的定位轮廓边缘[4]。
新型UDMV-418I 智能倒角加工机的结构性主要是利用Z 轴和C 轴实现 y 轴和 z 轴方向的移动，再将 y 轴和 z 轴的自由移动实现倒角加工并移动到相应的加工位置，主轴电机的输出轴旋转通过自换刀机械主轴的转轴带动专用铣刀旋转， 实现倒角加工。钢板支撑机构主要是在加工异性钢板时作为力的支撑作用进行使用，设备中的钢板支撑机构加工加工异性钢板防止爱钢板支撑机构上，等到加工钢板的底部通过支撑气缸的活塞杆伸缩，从而带动整个支撑杆降落，这时的支撑杆仍然支撑着钢板底部，支撑杆的降落，也相应的对加工钢板实现了升降，是一项自动化的装备。通过对新型UDMV-418I 智能倒角加工机进行检测，结果显示，数控操作箱控制一部分钢板支撑机构的支撑气缸工作，当支撑气缸工作时，支撑杆呈现升起的状态，加工钢板由支撑杆支起；待加工钢板的孔位或待加工边缘下方的支撑杆并不升起， 避让钢板待加工的边缘及孔位， 支撑升起待加工钢板， 支撑部位避让开了待加工部位，加工部位对地面的倒角加工作业不会产生影响。
新型UDMV-418I 智能倒角加工机设备中的检测构件主要包含：相机架、 线阵相机、 条形光源、寻边电机和三维激光轮廓扫描仪[5]。在检测机构开始工作时，相机架设置在移动机构上，相机架的上横梁设置线阵相机，相机架的下横梁设置条形光源，通过皮带与皮带轮的轴连接，寻找轴外圈旋转，带动X轴电机进行工作，控制支撑气缸中的气源工作，再进行倒角加工。
四、新型UDMV-418I 智能倒角加工机的优势
利用相机视觉扫描， 用实际测绘尺寸为加工轨迹，形成相应的坐标轨迹，自动加工成特有的数控加工体系，再进行传感器轨迹定位。将扫描的信息进行比对，区别出扫描成像中需要倒角的轮廓线条和不加工倒角的线条，发送信息指令给数控系统， 驱动加工头加工作业，钢板工件的支撑平台采用锥面梁和接屑槽， 排屑机组合方式， 将铁屑收集； 支撑台支撑柱能够根据加工轮廓位置自动规避加工头，接铁屑槽板与支撑柱存在高度差， 通过保证电磁铁与铁屑的距离规避， 与排屑机组合实现排屑过程的自动化[6]。异形钢板双面倒角自动加工，能够提高工作效率。经过反复的实验与验证，目前双面倒角自动加工取得了较好的效果，凭借其加工的精准度，稳定性能高等，已经被船舶制造公司投入生产，已经取得较好的运用效果。
结束语
新型UDMV-418I 智能倒角加工机在针对原有的人工加工的技术上进行改良，通过自动化进行打磨作业，解决加工结果的精准度问题，提升了工作效率，对于我国的船舶制造行业发展有一定的促进作用。
参考文献
[1]谢嫦娥, 梅义荣, 郑锡珍. 船用钢板吊运装置的设计及应用研究[J]. 中国水运(下半月), 2015, 15(001):84-85.
[2]毛胜辉, 张永革. 基于机械设计与制造中的零件倒角研究[J]. 自然科学:全文版:00079-00079.
[3]李绍杰, 叶丽华, 刘丹. 机械设计与制造中的零件倒角研究[J]. 中国机械, 2014.
[1]练正胜. 机械设计与制造中的零件倒角研究[J]. 产业科技创新, 2020, v.2(20):74-75.
[4]姜经国, 李艳超, 张刚. 机械设计与制造中零件倒角的研究[J]. 工业:2018，00025-00025.
[5]仝中华. 机械设计与制造中的零件倒角研究[J]. 中国科技博览, 2018(26):183-183.
[6] 刘倩 , 耿国华 , 周明全 , 等 . 基于三维点云模型的特征线提取算法 [J].计算机应用研究 ,2013,30(03):933-937.