气电横焊工艺技术改进

为了解决船舶横位置对接焊缝中存在的焊接效率低、质量可靠性差等问题,开展了针对船舶对接焊缝的气电横焊技术研究。通过对水冷铜滑块、陶瓷衬垫等关键条件的设计优化,将气电焊技术扩展至船舶建造横位置对接焊缝的焊接。随后对坡口形式、焊枪位置、摆动幅度等关键焊接工艺参数进行了合理的设计,结合船舶结构特点及工艺覆盖的要求,进行了3组不同板厚的横位置对接焊试验,测量了不同板厚的抗拉强度、硬度及冲击吸收能量,以验证工艺的可行性。结果表明,由于焊缝表面采用水冷铜滑块强制成形及焊缝根部采用陶瓷衬垫成形的影响,得到的焊缝成形美观,避免了焊后打磨处理,大大减轻了劳动强度;各个板厚的抗拉强度、硬度及冲击吸收能量等试验数据均满足船级社规范要求,并具有较大的工艺裕量;热输入最高可达93 kJ/cm,焊接效率相较于常规FCAW横焊提高了8倍左右。 创新点： (1)对陶瓷衬垫以及水冷铜滑块设计优化,有效解决了船舶横位置对接焊缝中根部焊缝的熔合问题。(2)将气电横焊技术用于船舶横位置对接焊缝的焊接,提高了横位置对接焊缝的焊接效率。     

钢结构裂纹产生原因及磁粉干法检测

为了认识钢结构裂纹产生的原因,通过对钢结构常用的焊接方法,埋弧焊（SAW）,气体保护焊（FCAW）,手工焊（SMAW）及各种接头形式焊缝在结构中的位置进行磁粉干法检测和分析,发现缺陷的产生与焊接方法、焊缝在结构中的位置、工艺条件、焊接应力、装配情况相互联系。因此在焊接工艺制订,检测工艺制订时应该关注这些产生缺陷的原因、位置。     

高斯核相关结合粒子滤波的对接焊缝跟踪方法

针对电弧焊自动焊接过程中焊缝轨迹定位精度不高的问题,提出一种高斯核相关与粒子滤波相结合的焊缝跟踪方法。利用图像处理技术提取焊缝图像初始特征区域,在焊接过程中利用高斯核相关算法跟踪焊缝特征区域,由跟踪的特征区域求解焊缝中心位置。为了降低焊接环境中的动态噪声和观测噪声对焊缝轨迹定位精度的影响,构建焊缝中心位置粒子滤波模型,对焊缝实际位置进行滤波估计。跟踪试验对象为标准对接焊缝,试验结果表明,高斯核相关结合粒子滤波算法能进一步提高焊接环境噪声干扰下的焊缝轨迹定位精度。     

分段退焊对焊接残余应力及变形的影响

基于ANSYS有限元分析软件,采用双椭球热源模型,进行了平板对接焊中分段退焊和直通焊的有限元模拟,分析焊接温度、焊后残余应力与变形分布。结果表明:分段退焊等温线在低温时沿焊接方向呈"8"字形分布,温度时间曲线在各退焊交接的位置出现明显的两次波峰,直通焊所有位置只会出现一次波峰。分段退焊和直通焊在垂直焊缝路径上的应力分布类似,在沿焊缝路径上的应力分布分段退焊较直通焊有明显的波动。直通焊最大变形量达到了7.04mm,分段退焊最大变形量为3.69 mm,分段退焊有明显降低变形的作用。     

基于熔池受力的全位置STT打底焊分段工艺

油气管道在全位置焊接时通常按照固定角度机械化地进行分段,此过程中,熔池容易发生失稳流淌而导致焊缝成形不良。文中对管道全位置焊接过程中的熔池受力进行了分析,建立了一种基于熔池径向力变化的新型分段工艺,以解决全位置焊接时管道内、外壁成形不良的问题。通过对220 mm×10 mm×400 mm的X70管线钢采用STT打底焊试验发现,该分段工艺抑制全位置焊接时的熔池失稳流淌问题有良好效果,且内壁成形更加平滑美观,对于管道自动焊接过程中的分段问题具有一定的参考价值。     

铝合金薄壁型材搭接角焊缝焊接缺陷及变形研究

铝合金薄壁型材搭接角焊缝在焊接过程中很容易产生型材塌陷和焊缝处焊塌,通过焊接试验研究得出:控制焊前装配质量,调整焊枪角度、控制焊接热输入、采用分段跳焊等方法的综合运用能有效地控制薄壁型材搭接角焊缝的焊接质量,避免型材塌陷和焊缝出现焊塌缺陷。     

船舶CO_2气体保护焊横焊接头工艺改进的研究

二氧化碳(CO2)气体保护焊因其高效的生产效率,被广泛应用于船舶建造生产中。其中在船体分段建造中有大量的横向焊缝,而横焊是各种焊接位置中较难操作的一种焊接方法,它易受到各种主客观因素的影响,在焊缝中易出现一些缺陷。基于横焊缝中常存的主要缺陷分析,提出提高CO2气体保护焊横焊接头质量、防止缺陷的工艺改进方法。     

基于空间位置和轮廓线距离的船舶焊缝特征参数提取

为了实现船舶焊接件数字模型中焊缝特征参数的精确提取,进而完成机器人数据库系统中焊接工艺的自适应快速匹配和快速选择,提出了基于空间位置和轮廓线距离的船舶焊缝特征参数提取算法.首先基于海伦公式识别待判定面来确定接头空间位置关系,并结合最小轮廓线距离完成焊缝特征识别;然后基于轮廓线总条数和最小轮廓线距离的两端点,识别出焊缝坡口处特征点及线;最后基于三类焊接接头所建的数学模型提取出与焊接工艺相关的焊缝特征参数.测试结果表明,文中焊缝特征参数提取算法能准确识别4类接头形式和10种坡口类型,以及准确提取焊缝间隙、坡口夹角和焊接件板厚等参数,具有焊缝特征识别广且信息提取齐全的优点.与其他相关识别算法相比,文中算法的识别率达到100%,而识别效率提升了16.06%,从而进一步验证了算法的有效性.     

定位焊

定位焊是指正式焊接前为装配和固定焊件接头的位置而进行的焊接,俗称点固焊。定位焊所形成的短小而断续的焊缝称为定位焊缝     

分段角焊缝密性试验

分段角焊缝密性试验是对不开坡口船体水密构件(如舱壁、肋板等)角焊缝根部充气,外面用肥皂水检验,以检查角焊缝渗漏情况的一种气密试验方法.角焊缝密性区域是舱室边界的各种角焊缝接头.这种试验可在片体、分段上进行.当片体、分段组立装配焊接完工后,经焊缝外观检查合格后,就可进行角焊缝密性试验.     

Generalized CAPP and synthetic evaluation strategy for production line of accuracy welding

This paper presents generalized CAPP （G-CAPP） method which deals with macro process planning for multiobjective in the planning stage of production line of accuracy welding （PLAW） based on the features of accuracy welding production （ AWP ）. G-CAPP offers foundations for prototype design and general equipment sorting, production capacity predication and production analysis by means of simulation and optimization. A synthetic hierarchy evaluation （SHE） model for G-CAPP established according to the planning objective is utilized to estimate the alternate processing plans by using membership function and analytic hierarchy process （AHP） of operational theory. The assembly welding line of hydraulic torque converter （HTC） is as an example of typical A WP to explicate G-CAPP and synthetic evaluating strategy of PLAW. The feasible and rational process configuration strategies of HTC assembly welding line are pointed oat under different planning objective.     

基于遗传算法的箱型结构焊接顺序优化

基于遗传算法原理,建立了箱型结构热-机耦合非线性三维优化仿真模型,以焊接变形为目标函数,进行了焊接顺序数值仿真优化.通过仿真计算优化结果与试验数据比较,证明所提出的优化方法与热-机模型结合是可行的,对于给定的焊接条件,通过选择合适的目标函数,采用遗传算法可以确定最优焊接顺序.这为针对工程具体问题设计焊接工艺提供了可靠的依据.     

精准装配模式研究

把精益生产的思想应用于装配过程，改变传统制造业装配的模式，从而产生了精准装配的概念。通过精准装配来实现装配过程的精益化、产品质量的最优化和产品的可定制化，以适应当前制造业的小批量、多品种、面向客户的生产模式。在提出了精准装配概念的基础上，对精准装配的必要条件、实现方法和精准装配的结果进行了初步的探讨。     

基于层次分析和遗传算法的国产大飞机液压膨胀环多目标优化分析

飞机液压管路膨胀环能够很大程度上吸收外载荷产生的多余应力,但是会增加管路系统质量,进而降低功重比。以管路静力学、动力学及质量为优化目标,推导与膨胀环折弯角度、弯曲半径、跨度和高度4个参数相关的各目标函数。不同函数的量纲通过层次分析法进行统一,使多目标优化问题转向单目标优化问题。其中,通过调整目标函数的权重系数来体现多个目标的不同重要程度,再结合遗传算法求解得到膨胀环最优设计参数,最后对膨胀环动力学数学模型进行了实验验证。结果表明：膨胀环动力学数学模型准确性较高,引入的层次分析遗传算法能权衡管路综合特性,得到膨胀环的合理结构参数。     

Finite element simulation of the manufacturing process chain of a sheet metal assembly

An increasing number of components in automotive structures are today made from advanced high strength steel (AHSS). Since AHSS demonstrates more severe springback behaviour than ordinary mild steels, it requires more efforts to meet the design specification of the stamped parts. Consequently, the physical fine tuning of the die design and the stamping process can be time consuming. The trial-and-error development process may be shortened by replacing most of the physical try-outs with finite element (FE) simulations of the forming process, including the springback behaviour. Still it can be hard to identify when a stamped part will lead to an acceptable assembly with respect to the geometry and the residual stress state. In part since the assembling process itself will distort the components. To resolve this matter it is here proposed to extend the FE-simulation of the stamping process, to also include the first level sub-assembly stage. In this study a methodology of sequentially simulating each step in the manufacturing process of an assembly is proposed. Each step of the proposed methodology is described, and a validation of the prediction capabilities is performed by comparing with a physically manufactured assembly. The assembly is composed of three sheet metal components made from DP600 steel which are joined by spot welding. The components are designed to exhibit severe springback behaviour in order to put both the forming and subsequent assembling simulations to the test. The work presented here demonstrates that by using virtual prototyping it is possible to predict the final shape of an assembled structure.     

QTT天线轨道重力弯矩下多层多道焊角变形预测

QTT (Qitai radio telescope)天线轨道每段尺寸4 000 mm × 600 mm × 200 mm,进行多层多道焊拼接时,坡口与熔敷金属量大,角变形大. 为了预测与控制变形,通过轨道缩比模型的试验与有限元分析,验证了热弹塑性耦合模型的合理性,并在有限元模型中考虑了重力的影响. 同时为解决大型QTT天线轨道结构多层多道焊模拟计算量大的问题,增加了重力弯矩影响,对多层多道焊角变形预测公式进行了修正. 结果表明,对于大型QTT天线轨道结构,重力影响因素不可忽略,且添加重力条件提高了模型角变形预测精度,为新一代大型QTT天线轨道实际装焊提供了理论指导.     

大型三维复杂构件双机器人协同焊接智能路径规划方法

大型三维复杂构件是船舶、海洋装备、集装箱等的重要组成部分,其焊缝种类较多、空间分布复杂,部分焊缝存在协同同步弧焊焊接、焊接方向等特殊焊接工艺约束,现有协同焊接规划方法难适用于这类复杂场景。提出全局与局部相结合的双机器人协同焊接路径规划多阶段寻优方法;建立复杂构件三维空间焊缝模型以及双焊接机器人协同模型;根据协同同步焊焊缝的数量将构件划分出相应数量的分块,通过蚁群算法求解每一焊接分块的局部路径规划近似最优解;通过遗传粒子群算法进行多分块间的全局路径规划。仿真结果表明:通过分块划分多阶段寻优的方法可以有效地解决特殊焊接工艺约束下的大型三维复杂构件双机器人同步焊接路径规划问题。     

白车身装焊过程的可视化工艺信息模型

针对轿车白车身装焊生产的工艺设计和管理问题，提出采用树状模型与关系模型来描述车身装焊工艺信息的混合建模方法，并在此数据模型基础上借助人机交互式三维仿真平台，建立了白车身虚拟装焊可视化工艺信息模型。对某轿车车门的装焊工艺的可通过性进行了仿真分析。结果表明，该模型能够直观完整地表达装焊过程的各种工艺信息，可为轿车车身的结构设计、装焊工艺的分析与设计、工艺信息的管理、生产质量控制以及轿车个性化市场销售等提供帮助。     

基于基元模型的车身焊接夹具分层实例推理方法

针对汽车车身焊装自动化生产线各类夹具快速设计的需要,提出了一种基于基元模型的车身焊接夹具分层实例推理设计方法. 在对各类焊接夹具设计特征分析的基础上,给出了由形状特征、位置特征和装配特征等3个子特征所描述的焊装特征模型. 建立了一种基于基元模型的焊接夹具设计知识的表达与存储方法,形成了基于知识重用的焊装工位信息模型. 从焊装特征的角度,分3个阶段对焊装工位信息的相似度进行计算,通过映射获取最相似的夹具实例. 以某车型内蒙皮加强板分总成工位为研究对象进行了应用,验证了文中所提方法的高效性.     

Review on finite element analysis of welding deformation and residual stress

Welding deformation and residual stress have negative influence on assembly accuracy and service performance. Thermal elastic plastic (TEP) and inherent strain finite element analysis (FEA) methods were used to study this challenge. Basic principle of these two methods was first introduced. The influence of welding process, constraints, solid phase transformation and multi-pass welding on deformation and residual stress was discussed, and computation accuracy and efficiency were summarised. Loading method of inherent strain in inherent strain FEA was analysed, interface element was introduced to simulate effects of the gap on deformation in assembly welding especially for large structures. The future work, including accurately multiscale TEP model, efficiently transient prediction method of large structures, and flexible evaluation software, was planned.