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工程机械大型焊接件生产系统关键技术研究

作　者: 贾秀杰
导　师: 李剑峰
学　校: 山东大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 车间物流分析设备布局焊接夹具
分类号: TG441
类　型: 博士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

装载机是一种广泛应用的工程机械,在国民经济发展中占有重要地位。目前,装载机市场竞争激烈,产品竞争趋向国际化。国内装载机应用广泛,但国内装载机的质量、可靠性等方面与国外存在较大差距,其中焊接生产组织管理、焊接工件的生产效率和质量控制是制约装载机的主要因素。根据企业长期规划和现实发展需要,选择了直接影响焊接加工的质量和效率的大型焊接件生产关键问题进行了重点研究:装载机大型焊接件焊接工艺分析、车间设备布局及物流分析;大型焊接件焊接残余变形预测及控制;大型焊接件焊接夹具装夹系统设计等相关技术。主要研究包括如下内容:建立了焊接车间设备布局优化模型和焊接生产线的生产模型。(1)通过对车间生产对象的工艺、各个工序的加工时间、设备布局和物流搬运设备的实际情况分析入手,建立基于约束的车间设备的计算模型,并根据工艺情况重新划分工艺,确定设备数量,对车间进行初步规划,确立单元生产形式进行组织生产。(2)建立焊装生产线的生产模型,并以节拍平衡及物流搬运量最小等优化原则进行设备布局设计,对焊装生产线进行计算机仿真,通过对前后搬运物流量进行对比,验证其合理性。建立了大型焊接件的焊接热应力及变形的分析模型,对大型焊接件的焊接变形和热应力进行分析。(1)对大型焊接件的材料焊接性能进行了分析,通过有限元法对焊接温度引起的热变形、应力场进行分析和模拟仿真。(2)建立大型焊接件整体焊接变形的仿真模型,通过ABAQUS软件进行分析,找出大型焊接件焊接变形的预测规律,预测的数据与实际变形数据相吻合;通过预测规律提出控制焊接变形的各种措施;分析大型焊接件受力载荷、失效形式,提出焊接件结构上的改进措施。提出了适合大型焊接件焊接夹具装夹系统的搭架式设计概念。(1)建立了焊接夹具设计过程功能模型;(2)通过对各种先进夹具设计方法分析,根据成组技术思想的可调、可换等概念及柔性焊接夹具的具体思路,提出搭架式焊接夹具的设计设计思想及设计框架;(3)根据焊接件焊接热变形、热应力的变化规律,合理布局焊接夹具的装夹系统,减少工件的焊接变形,提高装夹效率。

全文目录

摘要  14-16
ABSTRACT  16-18
第一章绪论  18-30
  1.1 工程机械的发展现状  18-19
    1.1.1 工程机械在国民中的地位  18
    1.1.2 工程机械发展现状  18-19
  1.2 工程机械面临的机遇和挑战  19-20
  1.3 工程机械生产关键技术  20-25
    1.3.1 设备布局技术  21-22
    1.3.2 物流分析及仿真研究状况  22-24
    1.3.3 焊接变形预测与控制  24-25
    1.3.4 焊接夹具设计  25
  1.4 本文研究的目的、意义  25
  1.5 主要研究内容及研究方法  25-26
    1.5.1 工程机械生产的设备布局和生产物流分析  25-26
    1.5.2 大型焊接件焊接变形预测和控制  26
    1.5.3 基于柔性的搭架式焊接夹具装夹系统设计  26
  1.6 论文结构及研究方法  26-30
第二章大型焊接件车间布局及物流规划分析  30-60
  2.1 设备布局技术  30-34
    2.1.1 设备布局的概念  30-31
    2.1.2 设备布局设计模型  31-32
    2.1.3 设备布局形式  32-33
    2.1.4 设备布局的方法  33-34
  2.2 车间设备布局算法  34-36
    2.2.1 优化目标确定  34
    2.2.2 约束条件  34-35
    2.2.3 设备布局建模方法  35
    2.2.4 设备布局模型求解方法  35-36
  2.3 焊接件结构分析和工艺分析  36-43
    2.3.1 焊接件结构及组成  36-37
    2.3.2 焊接件焊接工艺分析  37-38
    2.3.3 前车架焊接车间布局及工序时间  38-43
  2.4 大型焊接件单元生产设备布局  43-55
    2.4.1 现场设备布局存在的问题  43-44
    2.4.2 工序时间与设备数量匹配关系的模型建立  44-46
    2.4.3 焊接车间设备布局算法  46-53
    2.4.4 焊接车间生产单元规划实例  53
    2.4.5 焊接车间设备布局详细设计  53-55
  2.5 工序拆分后单元布局的效果对比  55-57
    2.5.1 仿真模型建立  55-57
    2.5.2 仿真对比分析  57
  2.6 本章小结  57-60
第三章焊接车间设备布局及物流的计算机仿真  60-76
  3.1 车间物流布局形式  60-63
    3.1.1 车间布局与物流形式  60-62
    3.1.2 eM_Plant软件介绍  62-63
  3.2 焊接车间物流优化分析  63-71
    3.2.1 焊接件物流搬运当量计算  63-65
    3.2.2 物流搬运量  65-66
    3.2.3 物流优化算法  66
    3.2.4 遗传算法  66-67
    3.2.5 焊接车间物流分析的遗传算法  67-70
    3.2.6 单元生产前后的物流量对比  70-71
  3.3 基于焊装线的物流规划设计  71-75
    3.3.1 装配线提出的依据  71
    3.3.2 焊接生产线的规划  71-72
    3.3.3 焊接线的仿真分析  72-75
  3.4 本章小结  75-76
第四章大型焊接件的焊接变形预测及控制  76-104
  4.1 焊接变形预测方法  76-78
    4.1.1 焊接变形数值模拟  76-78
    4.1.2 存在问题  78
  4.2 焊接热引起的应力变化和变形分析  78-85
    4.2.1 焊接温度场  78-79
    4.2.2 焊接温度引起的应力与变形  79
    4.2.3 低碳钢焊接应力与变形对比  79-85
  4.3 大型焊接件的变形预测  85-97
    4.3.1 焊接件变形的原因分析  85-86
    4.3.2 大型焊接件材料焊接性分析  86
    4.3.3 Q345A钢板焊接条件  86
    4.3.4 大型焊接件几何特性与材料特性  86-87
    4.3.5 焊接应力分析  87-88
    4.3.6 大型焊接件变形分析  88-97
  4.4 大型结构件焊接变形控制  97-100
    4.4.1 结构优化设计  97
    4.4.2 控制焊接变形工艺措施  97-100
  4.5 后车架焊接失效及控制  100-103
    4.5.1 后车架失效分析  100-101
    4.5.2 后车架控制失效的措施  101-103
  4.6 本章小节  103-104
第五章柔性搭架式焊接夹具装夹系统设计  104-126
  5.1 焊接夹具的分类与组成  104-107
    5.1.1 焊接夹具的分类  104-105
    5.1.2 焊接夹具组成  105-106
    5.1.3 焊接夹具特点及设计要求  106-107
  5.2 焊接夹具设计技术  107-113
    5.2.1 夹具结构特点及设计技术  107-110
    5.2.2 焊接夹具设计模型  110-112
    5.2.3 焊接夹具功能与特征映射模型  112-113
  5.3 搭架式焊接夹具装夹系统设计  113-122
    5.3.1 搭架式柔性焊接夹具设计  113-121
    5.3.2 主定位夹紧系统规划  121-122
  5.4 搭架式焊接夹具设计实例  122-124
    5.4.1 前车架焊接功能特征分析  122-123
    5.4.2 前车架焊接夹具总体结构  123-124
  5.5 本章小结  124-126
第六章结论  126-129
  6.1 结论  126-127
  6.2 创新点  127
  6.3 工作展望  127-129
参考文献  129-137
攻读博士学位期间发表的论文  137-140
致谢  140-142
Analysis of different biodegradable materials and its technique to produce dishware  142-150
Research Plant fiber Material Produce Dishware and its property  150-156
学位论文评阅及答辩情况表  156

工程机械大型焊接件生产系统关键技术研究

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