面向智能制造的焊接工艺模型设计 薛念亮
面向智能制造的焊接工艺模型设计
面向智能制造的焊接工艺模型设计摘要：经济的发展和科技的进步，促进智能制造行业的发展。
人工智能逐步走入制造领域，很多工厂甚至实现了无人工厂，制造业迎来了新一轮生产管理和制造模式的变革。
推进制造过程智能化是《中国制造2025》提出推进信息化与工业化深度融合的一项重要指标，两化融合在引领企业管理组织变革、培育新型能力等方面的作用初步显现。
本文就面向智能制造的焊接工艺模型设计展开探讨。
关键词：智能制造；焊接工艺模型；焊接几何模型；数据存储引言面向智能制造的焊接工艺设计有广阔的应用前景，目前国内外许多船厂小组、中组阶段等部分实现了焊接机器人焊接，为焊接机器人提供焊接接口数据也成为各船舶制造软件亟需解决的一项技术需求。
在焊接派工管理方面，由于焊缝的多样性和复杂性，导致焊缝统计困难，也是困绕焊接派工和核算工作的一项技术问题。
在焊接施工方面，由于船舶焊接质量跟踪需求，需要对某些关键焊缝进行质量跟踪，以前手工处理焊缝跟踪数据，效率低，并且无法形成有效统一的数据源。
在焊接生产管理方面，焊机管控的智能化也对焊接建模提出了应用需求。
1 智能制造特征智能制造是指在产品全生命周期过程中，在新一代自动化技术、传感技术、拟人化智能技术、网络技术的基础上，通过智能手段达到智能化感知、交互、执行，实现制造装备和制造过程智能化。
智能制造主要特征包括信息感知、优化决策、执行控制。
其中，信息感知是指利用标准、高效方法采集、存储、分析和自动识别大量数据信息，实现自动感应和快速认知，同时将大量数据信息传输到优化决策系统中。
优化决策是指通过运用和学习大量知识，实现面向产品全生命周期的海量异构信息的自动挖掘提炼，通过计算平台支持，将挖掘提炼的信息进行计算分析、推理预测，利用决策工具和自动化系统，形成优化制造过程的决策指令。
执行控制是指根据决策指令，通过执行系统控制制造过程状态，实现系统稳定、安全运行及动态调整。
2 焊接工艺模型设计为实现智能制造焊接工艺模型的实时交互设计，需要提供焊接设计实时交互对象，即焊接几何信息模型。
基于人工智能的焊接质量控制中焊缝缺陷智能识别
基于人工智能的焊接质量控制中焊缝缺陷智能识别在基于人工智能的焊接质量控制中，焊缝缺陷的智能识别具有重要的作用。
本文将探讨利用人工智能技术实现焊缝缺陷智能识别的方法和应用。
一、引言随着焊接技术在工业领域的广泛应用，焊缝质量的控制变得尤为重要。
传统的焊缝质量检测方法通常依靠人工目测，劳动密集且效率低下。
而基于人工智能的焊接质量控制可以通过机器学习和图像处理等技术，实现对焊缝缺陷的智能识别和自动检测，提高焊接质量的可靠性和效率。
二、人工智能在焊缝缺陷识别中的应用1. 数据采集和预处理人工智能算法需要足够的数据样本进行训练才能准确地识别焊缝缺陷。
因此，首先需要对焊接过程中的焊缝图像进行采集和处理。
采集到的图像可以包含不同角度、光照等条件下的焊缝情况，以便增加算法的鲁棒性。
2. 特征提取和选择对于焊缝图像，需要从中提取合适的特征来进行后续的分类和判别。
通常可以使用计算机视觉技术对焊缝图像进行边缘检测、灰度化、二值化等处理，然后通过特征提取算法如SIFT、HOG等，提取出具有代表性的特征。
3. 模型训练和优化基于采集到的焊缝图像和提取的特征，可以使用机器学习算法如支持向量机（SVM）、卷积神经网络（CNN）等进行模型的训练和优化。
训练过程可以使用已标注的焊缝图像进行有监督学习，使得模型能够准确地分类和识别焊缝缺陷。
4. 智能识别和自动检测经过训练和优化后的模型可以应用于实际的焊缝图像检测中。
通过输入待检测的焊缝图像，模型可以自动识别出其中的缺陷情况，并进行分类和定位。
智能识别的结果可以直接用于焊接质量的评估和控制，提高焊接工艺的稳定性和可靠性。
三、基于人工智能的焊缝缺陷智能识别的应用案例1. 汽车制造业在汽车制造业中，焊接被广泛应用于车身和底盘等零部件的连接。
利用人工智能的焊缝缺陷智能识别技术，可以快速、准确地检测汽车焊缝中的缺陷，如气孔、裂纹等，确保焊接质量符合标准要求。
2. 航空航天工业航空航天工业对焊接质量的要求十分严格，焊缝缺陷可能会导致飞行器事故。
数控激光焊接工作台设计及焊接工艺优化系统研发的开题报告
数控激光焊接工作台设计及焊接工艺优化系统研发的开题报告一、项目背景随着工业化进程的加速，汽车、机械、电子等各个产业中需要大量精密零件的生产和制造。
而激光焊接作为一种高效率、高质量的焊接方式，具有在传统焊接工艺无法达到的优点，受到了广泛应用。
因此，研发一种数控激光焊接工作台设计及焊接工艺优化系统，对于提高焊接质量、节约生产成本、提高生产效率具有非常重要的意义。
二、项目内容本项目主要研究内容如下：1.数控激光焊接工作台设计：设计一个结构合理、稳定可靠、操作简单的数控激光焊接工作台，其中包括机床结构、控制系统等部分。
2.焊接工艺的优化：针对不同焊接对象，根据其材料性质和焊接位置，设计合理的焊接工艺。
3.自动化控制系统设计：设计具有高精度、高可靠性、自适应性的自动化控制系统，实现对焊接过程的实时监控及数据采集，并能够进行数据分析和处理，反馈到设备控制系统中进行调整和优化。
三、技术路线本项目的技术路线如下：1.数控激光焊接工作台设计：结合目前的市场需求以及对数控激光焊接工作台研究的现状，通过CAD软件进行整体结构的设计，采用有限元分析方法对关键部件进行强度分析和优化，并提取其参数进行生产。
2.焊接工艺的优化：采用响应面法和遗传算法等数学模型，对各种焊接工艺参数进行多因素探索和优选，结合实际焊接工艺要求，最终确定最优方案，达到最佳的焊接效果。
3.自动化控制系统设计：选用高精度的传感器进行数据采集，设计基于PLC控制的自动化控制系统，并依据实时数据对焊接工艺进行最优化调整。
四、预期成果本项目的预期成果如下：1.设计出一款稳定可靠、操作简单的数控激光焊接工作台，其焊接效率要比传统工艺高达30%以上。
2.设计出一种符合不同焊接对象要求的焊接工艺优化方案，实现焊接质量和效率的双重提升。
3.开发出一套具有高精度、高可靠性、自适应性的自动化控制系统，实现焊接过程的实时监控及数据采集。
五、研究计划本项目的研究计划如下：阶段一（3个月）：了解行业背景和研究现状，梳理相关文献、资料，研发出数控激光焊接工作台结构设计方案。
智能制造中的智能焊接技术与设备设计
智能制造中的智能焊接技术与设备设计随着工业4.0和智能制造时代的到来，焊接技术在制造业中扮演的角色越来越重要。
焊接作为一种重要的连接工艺，能够使各种金属及非金属材料连接在一起，在各个领域都有广泛的应用。
在大规模企业中，焊接生产线需要不断更新和优化，以在保证质量的前提下提高效率，为企业带来更多的利润。
在此过程中，智能化焊接技术和设备的研发应运而生。
智能焊接技术的发展历程传统的焊接生产线需要大量的劳动力和大规模的设备来完成。
在此过程中，由于人员技能和操作的一致性不够，往往会导致焊接质量不稳定、耗时长等问题。
为了解决这些问题，智能焊接技术被研发出来。
智能焊接技术是利用计算机、机器人和其它高技术手段，结合焊接工艺和焊接加工过程的特点，为开发和创新焊接技术和设备提供了技术支持。
使用智能化设备和高级算法可以使焊接生产线实现无人化、高效化以及高质量、高可靠性生产。
智能焊接技术的设计原则智能化焊接技术的设计需要遵循以下原则：1.自动化。
通过引入机器人、自动控制和AI等自动化技术，可以大大提高焊接生产线的效率和质量。
2.集成化。
将不同的设备和技术进行集成，可以使整个焊接过程更加协调、一致和高效。
3.智能化。
通过引入智能控制系统，可以使整个焊接生产线更加智能化，提高操作和管理的效率。
智能焊接设备设计的主要挑战在实践中，智能化焊接技术和设备的研发面临着许多挑战。
接下来，我们将介绍其中的一些：1.焊接台面的设计。
焊接台面是焊接设备的核心部件，它的设计将直接影响焊接过程的质量和效率。
智能焊接台面需要具备高精度控制、高强度、高耐磨性等特点，这需要在设计过程中考虑材料的选择和制造工艺的优化。
2.焊接机器人的设计。
智能焊接机器人是焊接生产线的核心组件之一，需要具备高速、高精度、高可重复性和高效性等特点。
此外，智能焊接机器人还需要采用多轴传感器、视觉传感器和AI 算法等现代技术来实现实时控制和智能化操作。
3.数据分析和决策。
智能化焊接设备使用场景复杂，需要同时处理多个设备和工艺参数。
设备焊接工艺中的智能辅助设计与优化技术应用案例
设备焊接工艺中的智能辅助设计与优化技术应用案例在现代制造业中，焊接工艺是一项至关重要的工艺，它直接影响到产品的质量和性能。
随着科技的不断发展，智能辅助设计与优化技术在焊接领域的应用越来越受到关注。
本文将介绍设备焊接工艺中智能辅助设计与优化技术的应用案例，探讨其在提高焊接效率、降低成本和改善产品质量方面的作用。
一、智能焊接参数优化在传统的焊接工艺中，焊接参数往往是由工人根据经验进行设置的，这种方式存在着参数设置不准确、效率低下的问题。
而智能辅助设计技术可以通过采集焊接过程中的数据，并结合人工智能算法，实时优化焊接参数，使其达到最佳状态。
例如，通过对焊接电流、电压、焊接速度等参数进行智能优化，可以有效降低焊接过程中的能耗，并提高焊接速度和质量。
二、焊缝检测与质量控制焊缝质量是影响焊接产品质量的关键因素之一，传统的焊缝检测往往依赖于人工目测，存在着检测不准确、效率低下的问题。
智能辅助设计技术可以通过图像识别、机器学习等方法，实现对焊缝质量的自动检测与控制。
例如，利用智能相机对焊缝进行实时监测，并通过算法分析焊接过程中的各项参数，及时发现并修正焊接缺陷，保证焊接质量的稳定性和一致性。
三、自动化焊接设备的优化设计智能辅助设计技术还可以应用于焊接设备的优化设计。
通过采用智能传感器、自动控制系统等技术，实现焊接设备的智能化控制与优化。
例如，利用传感器实时监测焊接温度、压力等参数，并通过自动控制系统调节焊接设备的工作状态，以适应不同焊接工艺的需求。
这样可以提高焊接设备的生产效率，减少人工干预，降低生产成本。
四、智能焊接工艺的应用案例以某汽车制造企业为例，其生产线上采用了智能焊接工艺。
通过引入智能焊接机器人和智能辅助设计软件，实现了焊接参数的实时优化和焊缝质量的自动检测。
与传统焊接工艺相比，智能焊接工艺不仅提高了焊接效率，还大大降低了人工成本和废品率，为企业节约了大量的生产成本，提高了产品的竞争力和市场占有率。
综上所述，智能辅助设计与优化技术在设备焊接工艺中的应用具有重要意义。
焊接钢板中的焊接人工智能技术
焊接钢板中的焊接人工智能技术随着科技的不断进步，焊接行业也在不断地进行着革新。
传统的焊接工作由于其过程复杂，需要人员手工操作，容易出现不稳定的情况。
除此之外，焊接工作中还需要工人面对高压、高温等危险环境，从而导致工人的工作效率不高，同时也给所有相关行业的工作安全带来了极大的风险。
然而，现在的焊接行业已经拥有了使用焊接人工智能技术的设备。
这些设备拥有自动控制的功能，能够通过电脑等相关技术控制焊接设备的操作。
这些设备可以有效的解决焊接工作中出现的一系列问题，提高焊接质量，降低成本，减少安全事故的发生。
一、焊接人工智能技术带来的革新在焊接领域中，人工智能技术可以通过高精度的算法，实现设备的自动化控制。
这些设备不再需要人工干预，因此可以大幅度提高焊接质量，同时也可以更好地保障焊接工作的工作安全。
焊接的自动化还可以部署多个焊接机器，并在同一时间段内对焊接进行编排，从而节约时间成本和提高效率。
除此之外，人工智能技术还可以在焊接碳钢板上进行运用。
根据工艺中的细节要求，可以将焊接机治具按照一定的步骤进行高速转动，实现焊缝的连续性。
二、人工智能技术的优势在焊接行业中，焊接人工智能技术优势显而易见。
首先，该技术可以实现智能化和自动化的工作，不再需要人工去设定控制焊接机器。
其次，该技术可以更加准确地控制焊接机器，从而降低误差，减少焊接质量的不稳定问题。
最后，该技术可以在高温、高压、有害气体等情况下使用，从而有效地保障工作人员的生命安全。
三、焊接人工智能技术的应用在实际工作中，焊接人工智能技术已经应用到了各种商业领域中。
特别是在制造业的自动化生产、汽车行业等领域中，智能化焊接的应用特别广泛。
同时，该技术还可以应用于焊接管道、钢板制作、结构组件等领域。
在制造业中，焊接人工智能技术可以进行有序控制，从而降低错误率，节省成本，并且可以容易地进行大规模制造。
在汽车制造领域中，焊接行业特别重要。
这些技术可以保证焊接部件的质量，并加快生产周期。
焊接工艺制定及评定系统
焊接工艺制定及评定系统
王耀;李志勇
【期刊名称】《电焊机》
【年(卷),期】2010(040)004
【摘要】为了保证焊接工程的质量,基于计算机技术在焊接领域的应用现状,分析了焊接工艺设计的特点,开发出了焊接工艺制定及评定系统.焊接工艺制定及评定系统是一个基于Aceess数据库,以可视化编程技术Visual Basic 6.0为平台开发的软件.系统建立了多类数据库,如母材、焊接材料、焊接工艺参数、焊接工艺评定、辅助库等数据库,可以依据不同用户的需求,通过查询、维护、打印三大模块查询焊接工艺规程、焊接工艺评定报告,同时可以进行焊接工艺设计,并对其进行评定和反馈,最终得到最优化设计.该系统应用于焊接工厂可实现焊接工艺的快速设计.
【总页数】5页(P43-47)
【作者】王耀;李志勇
【作者单位】中北大学,材料科学与工程学院,山西,太原,030051;中北大学,材料科学与工程学院,山西,太原,030051
【正文语种】中文
【中图分类】TG409
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机械工程行业智能化焊接与检测方案
机械工程行业智能化焊接与检测方案第1章概述 (3)1.1 背景与意义 (3)1.2 研究目标与内容 (4)第2章智能化焊接技术发展现状与趋势 (4)2.1 国内外焊接技术发展现状 (4)2.1.1 国外焊接技术发展现状 (4)2.1.2 国内焊接技术发展现状 (4)2.2 智能化焊接技术发展趋势 (5)2.2.1 焊接设备智能化 (5)2.2.2 焊接工艺智能化 (5)2.2.3 焊接自动化与技术 (5)2.2.4 绿色焊接技术 (5)第3章焊接过程智能化控制 (6)3.1 焊接参数智能化调节 (6)3.1.1 参数调节原理 (6)3.1.2 参数调节方法 (6)3.1.3 参数调节系统设计 (6)3.2 焊接过程监测与优化 (6)3.2.1 焊接过程监测技术 (6)3.2.2 焊接过程优化方法 (6)3.2.3 监测与优化系统设计 (6)3.3 焊接质量控制策略 (7)3.3.1 质量控制目标 (7)3.3.2 质量控制方法 (7)3.3.3 质量控制策略实施 (7)3.3.4 质量控制效果评估 (7)第4章焊接系统设计 (7)4.1 焊接系统概述 (7)4.2 焊接系统结构设计 (7)4.2.1 本体设计 (7)4.2.2 焊接设备选型与布局 (7)4.2.3 传感器与执行器配置 (8)4.3 焊接路径规划与仿真 (8)4.3.1 焊接路径规划 (8)4.3.2 焊接仿真 (8)第5章激光焊接技术 (8)5.1 激光焊接原理与特点 (9)5.1.1 原理概述 (9)5.1.2 激光焊接特点 (9)5.2 激光焊接设备与工艺参数 (9)5.2.1 激光焊接设备 (9)5.2.2 激光焊接工艺参数 (9)5.3 激光焊接在机械工程领域的应用 (9)5.3.1 高精度焊接 (9)5.3.2 微细焊接 (9)5.3.3 复合材料焊接 (10)5.3.4 模具修复 (10)5.3.5 特种焊接 (10)第6章检测技术概述 (10)6.1 检测技术在焊接领域的意义 (10)6.1.1 焊接缺陷检测 (10)6.1.2 焊接过程监控 (10)6.1.3 焊接工艺优化 (10)6.2 常用检测方法及其特点 (10)6.2.1 视觉检测 (10)6.2.2 涡流检测 (11)6.2.3 红外热成像检测 (11)6.2.4 超声波检测 (11)6.2.5 激光检测 (11)第7章焊接缺陷检测技术 (12)7.1 焊接缺陷类型与成因 (12)7.1.1 焊接缺陷类型 (12)7.1.2 焊接缺陷成因 (12)7.2 涡流检测技术 (12)7.2.1 涡流检测原理 (12)7.2.2 涡流检测设备与实施 (13)7.3 超声波检测技术 (13)7.3.1 超声波检测原理 (13)7.3.2 超声波检测设备与实施 (13)7.4 红外热成像检测技术 (13)7.4.1 红外热成像检测原理 (13)7.4.2 红外热成像检测设备与实施 (13)第8章智能化检测数据处理与分析 (14)8.1 检测数据预处理 (14)8.1.1 数据清洗 (14)8.1.2 数据标准化与归一化 (14)8.1.3 数据降维 (14)8.2 特征提取与选择 (14)8.2.1 基于统计的特征提取 (14)8.2.2 基于变换的特征提取 (14)8.2.3 特征选择方法 (14)8.3 检测结果分类与识别 (14)8.3.1 传统机器学习分类算法 (14)8.3.2 深度学习分类算法 (15)8.3.3 检测结果评价与优化 (15)第9章智能化焊接与检测系统集成 (15)9.1 系统集成设计原则 (15)9.1.1 综合性原则 (15)9.1.2 开放性原则 (15)9.1.3 可靠性原则 (15)9.1.4 安全性原则 (15)9.2 焊接与检测设备选型 (15)9.2.1 焊接设备选型 (15)9.2.2 检测设备选型 (15)9.2.3 传感器与执行器选型 (16)9.3 系统集成控制策略 (16)9.3.1 控制系统架构设计 (16)9.3.2 控制算法设计 (16)9.3.3 信息交互与数据处理 (16)9.3.4 故障诊断与预警 (16)第10章案例分析与前景展望 (16)10.1 案例分析 (16)10.1.1 案例一：大型钢结构焊接项目 (16)10.1.2 案例二：船舶制造行业焊接与检测 (16)10.1.3 案例三：汽车零部件焊接与检测 (17)10.2 技术挑战与前景展望 (17)10.2.1 技术挑战 (17)10.2.2 前景展望 (17)10.3 市场应用与推广策略 (17)10.3.1 市场应用 (17)10.3.2 推广策略 (18)第1章概述1.1 背景与意义我国经济的持续发展，机械工程行业在国民经济中的地位日益重要。
基于工业AI技术的焊接结构件工艺优化方法及系统[发明专利]
![基于工业AI技术的焊接结构件工艺优化方法及系统[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/7e04d4cebd64783e08122b88.png)
专利名称：基于工业AI技术的焊接结构件工艺优化方法及系统专利类型：发明专利
发明人：巩书凯,陈虎,王成,罗林
申请号：CN202011505154.8
申请日：20201218
公开号：CN112651080A
公开日：
20210413
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了基于工业AI技术的焊接结构件工艺优化方法及系统，在摩托车车架焊接过程中从工艺数据中提取关联特征数据；将关联特征数据输入训练后的AI模型得到优化工艺参数；基于优化工艺参数对焊接设备进行控制。
本发明中可以通过对摩托车车架焊接过程中的焊接工艺数据进行收集处理，再与测量的焊接完成后的车架的焊接误差进行关联分析，运用模型算法找到数据的关联性，找到减小焊接误差的生产工艺控制方法；通过AI模型对工艺数据进行分析，采用优化工艺参数进行反馈控制，能够在制造过程中对摩托车车架的焊接质量进行控制，与现有技术相比，提高了车架焊接后的一次下线合格率、降低了人工校正成本、保持了产品质量稳定、提高了产品一致性。
申请人：重庆忽米网络科技有限公司
地址：400041 重庆市高新区万科023创意天地万科锦尚4幢3单元
国籍：CN
代理机构：重庆博凯知识产权代理有限公司
代理人：张先芸
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面向智能制造的焊接工艺模型设计
面向智能制造的焊接工艺模型设计
王素清;马彦军
【期刊名称】《船舶标准化工程师》
【年(卷),期】2018(051)005
【摘要】为了满足智能焊接制造对焊接工艺模型数据的需求,通过分析船体建造智能焊接工艺设计要求,重构了焊接工艺模型属性信息;基于SPD船体构件设计和建模数据,提出了自动焊缝创建算法;利用SQL数据库存储技术和SPD数据索引文件接口技术,提出了焊接几何模型和焊接工艺模型分离存储的技术方案;最终构建了面向智能制造的焊接工艺模型,并同时形成了焊接工艺模型自动生成接口和存储框架.【总页数】6页(P16-20,26)
【作者】王素清;马彦军
【作者单位】沪东中华造船(集团)有限公司,上海 200129;沪东中华造船(集团)有限公司,上海 200129
【正文语种】中文
【中图分类】U662.9
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1.FixCAPP系统中面向对象的统一工艺模型 [J], 朱伟;郑国磊;熊家忠;任永红;贾平
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浅谈工程机械制造业智能化焊接技术现状与前景王清曌
浅谈工程机械制造业智能化焊接技术现状与前景王清曌发布时间：2023-07-29T11:40:03.299Z 来源：《中国电业与能源》2023年8期作者：王清曌[导读] 本文以工程机械结构件焊接生产的价值流为出发点，分析了批量生产型企业焊接智能化技术发展的瓶颈问题及需求；从焊接柔性焊接技术、焊接信息追溯到焊接机理模型研究三个层次，综述了当前工程机械制造业焊接智能化技术现状与瓶颈问题。
分析认为，工程机械智能化焊接是跨学科技术综合应用的体现，根基是焊接工艺机理性研究及理论的发展，基础是柔性机构的设计及制造的突破，关键是多源传感技术与生产及研究需求的高度贴合应用，在以上基础之上，建立焊接过程的闭环反馈模型，最终实现工程机械结构件焊接制造的智能化。
上海三一重机股份有限公司临港工艺所上海 200240摘要：本文以工程机械结构件焊接生产的价值流为出发点，分析了批量生产型企业焊接智能化技术发展的瓶颈问题及需求；从焊接柔性焊接技术、焊接信息追溯到焊接机理模型研究三个层次，综述了当前工程机械制造业焊接智能化技术现状与瓶颈问题。
分析认为，工程机械智能化焊接是跨学科技术综合应用的体现，根基是焊接工艺机理性研究及理论的发展，基础是柔性机构的设计及制造的突破，关键是多源传感技术与生产及研究需求的高度贴合应用，在以上基础之上，建立焊接过程的闭环反馈模型，最终实现工程机械结构件焊接制造的智能化。
关键词：价值流图；焊接工艺；柔性制造；机理模型；AI技术序言工程机械制造业素有“钢铁裁缝”的美称，焊接即为其核心工艺之一。
在大型结构件制造中，焊接工序约占整个制造过程1/4的时间，人员投入约占25%，是各企业在生产成本、质量控制的必争之地。
随着智能制造时代的到来，智能化焊接也成为了研究热点。
近年来，许多大型制造业纷纷垂范，构建了智能化焊接示范站或示范点。
例如三一重工[1-2]18号厂房的智能车架焊接线，结合接触传感技术，实现了复杂结构件的智能定位焊接；徐工[3]的智能转台焊接线，利用钢琴式多级定位方式，实现了超大型精准定位焊接；中联重科[4]的搅拌筒螺旋叶片自动焊接站，采用焊缝跟踪技术，实现筒体内部自动焊接；中车[5-6]车体组对工作站，通过专用夹具，辅助定位，实现多车型横梁柔性焊接生产。
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面向智能制造的焊接工艺模型设计薛念亮
发表时间：2019-09-17T13:35:49.997Z 来源：《防护工程》2019年11期作者：薛念亮[导读] 就必须加大科技创新的力度，推动我国船舶设计尽快完成智能化的探索，由“中国制造”变为“中国智造”。
大连中远海运重工有限公司辽宁大连 116113 摘要：对我国船舶业界来说，相比西方国家的科技创新发展还有所不足，因此，为了提高我国航运在世界市场上占据的地位，就必须加大科技创新的力度，推动我国船舶设计尽快完成智能化的探索，由“中国制造”变为“中国智造”。
关键词：技术；工艺；设计1.我国智能造船的发展以及现状 2018年12月28日，工业和信息化部、国防科工局印发《推进船舶总装建造智能化转型行动计划（2019-2021年）》（以下简称《行动计划》）。
旨在加快新一代信息通信技术与先进造船技术深度融合，逐步实现船舶设计、建造、管理与服务全生命周期的数字化、网络
化、智能化，推动船舶总装建造智能化转型，促进船舶工业的高质量发展。
《行动计划》的推出，将对我国船舶工业发展产生深远影响。
随着信息通信技术快速更迭，数字化、网络化、智能化渐成为未来制造业发展的主要趋势，世界主要造船国纷纷加快智能制造步伐。
我国出台的《行动计划》正是结合了新时代我国船舶工业转型升级的发展需要，充分考虑了当前智能制造发展趋势，紧扣行业特点与需求，坚持问题导向，以全面推进数字化造船为重点，以关键环节智能化改造为切入点而提出的。
数字化被认为是智能制造的开端和基础，主要特征包括数字化技术（如数控机床）的广泛应用、计算机辅助设计与制造（如CAD、CAPP、CAM）的兴起、生产过程管控信息化（如ERP、MES）等。
“数字化的核心特征为计算机技术的应用。
在智能船舶的定义和规范方面，我国走在了世界前列，并且体系更为全面。
2017年12月，中国船舶工业集团公司研制的iDolphin38800吨智能散货船“大智”轮获得中国船级社（CCS）和劳氏船级社（LR）授予的智能船符号，成为首艘通过船级社认证的智能船舶，也成为了我国智能船舶发展的里程碑事件。
焊接技术在制造业领域扮演着不可或缺的角色，在智能制造技术的冲击下也将迎来新一轮革新。
船舶行业的生产管理，以中间产品为导向，采取集中粗放式、劳动密集型生产模式，现在也逐步向精细化管理、智能生产制造转变。
焊接作业作为船舶建造的主要施工方式，智能焊机管控（焊接设备智能管理控制）技术和焊接机器人的引入，使焊接智能化作业模式逐步取代原有的作业模式，为船舶的焊接质量和焊接效率提供了保证。
焊接作业的智能化管控和施工需要全方位船体焊接建模设计数据作为理论依据。
2船舶焊接材料的应用 2.1焊条电弧焊焊材高效铁粉焊条、立向下焊条、重力焊条是发展最早的船舶焊接材料，但是随着CO2气体保护焊的崛起，已经处于退居二线的地位。
2.2气体保护电弧焊焊材气体保护电弧焊用焊丝是从实心焊丝逐渐向药芯焊丝发展过渡，这使得我国船厂焊工人均日焊接材料的耗量从上世纪80年代初5kg/人日，提高到2010年20kg/人日，并进一步缩短了船舶建造周期，降低了造船成本。
2.3埋弧焊焊材在船厂的平面分段焊接拼板工位上所应用的FCB法（焊剂铜垫板法）、RF法（热固型焊剂衬垫单面埋弧焊）、FAB法（焊剂石棉衬垫单面焊）等高效埋弧焊工艺所用的焊丝、焊剂都尚依赖从国外进口。
2.4新型焊接材料的开发及期望我国在造船中遇到的一些船舶焊接技术难题寄希望于研发新型焊接材料。
①船舶厚板和超厚板的打底焊焊道常会出现裂纹，严重影响了船舶建造进度和质量，迫切需要开发打底焊专用药芯焊丝。
②在船台大合拢横向自动焊时使用的金红石酸性渣条无缝镀铜药芯焊丝尚需依赖进口，亟待需开发“快凝渣型”的药芯焊丝。
③国产强度等级500MPa、600MPa的强迫成型气电垂直焊专用药芯焊丝在应用中与进口的垂直焊药芯焊丝相比尚有提升空间。
今后几年我国造船焊接材料的发展适宜向两个方向：①进一步增加药芯焊丝的使用量，并向多品种化发展。
②为适应新钢种的发展宜采用新型的焊接材料。
3 SYSWELD软件在焊接中的实例模型本节以航空零件的典型结构-T型接头为研究对象，应用SYSWELD对其激光焊接过程进行仿真，研究单条焊缝不同的焊接顺序对残余应力及焊接变形的影响。
3.1几何模型 TC4钛合金T型接头的几何信息如下，腹板尺寸：180*50*2mm，翼板尺寸：180*25*2mm，焊缝形状为三角形。
模型网格采用八节点六面体单元。
3.2焊接方案针对T型接头单条焊缝的焊接顺序，提出四种不同的焊接方法，其中菱形代表起焊点，箭头代表焊接路径，数字代表焊接顺序，如图1所示。
图1 焊接方案
3.3热源
热源模型的选择取决于熔池形态、传热区域、焊接模拟过程等。
本文针对激光焊接工艺选用3D高斯热源模型。
3.4夹持与冷却条件
夹持条件（1）：约束腹板下表面外侧的四点，分别固定其YZ方向以及Y方向的平动自由度。
夹持条件（2）：对腹板上表面以及翼板两侧平面进行弹性约束。
焊接过程采用条件（1）与条件（2）相结合的夹持方式；冷却过程采用条件（1）的夹持方式。
冷却过程设置环境温度为20摄氏度，冷却方式采用空气冷却，热交换面为模型的外表面单元，冷却时间为0-1800s。
4.WELDPLANNER软件焊接中的实例模型
以带筋壁板为研究对象，应用WELDPLANNER对其加强筋的焊接过程进行仿真，研究多条焊缝的不同焊接顺序对焊接变形的影响。
4.1几何模型
带筋壁板模型如图2所示。
蒙皮尺寸为：1090*820*2mm，四根加强筋的高度均为26mm，厚度为2mm。
其中1，2号加强筋两侧各有四条焊缝；3，4号加强筋两侧各有两条焊缝，共12条焊缝。
4.2焊接方式
采用激光焊接，选用6mm的熔宽。
4.3夹持条件
4.3.1蒙皮的夹持方式：在仿真的过程中，选取蒙皮边缘的四条边进行固定约束，即约束四条边的三个平动自由度 4.3.2加强筋的夹持方式：在每条加强筋上选取其两端作为约束部位，每部分选取有一定距离的两个点，固定其法向的平动自由度。
4.4焊接顺序方案及成形结果
本文针对焊接顺序对焊接变形量的影响提出四种焊接顺序的方案：（1）1-2-3-4；（2）2-1-3-4；（3）3-4-1-2；（4）3-4-2-1。
在焊接之前通过仿真软件对相应工艺流程仿真并进行工艺优化已经成为了一种可以有效降低成本，减少重复试验次数的手段。
不同仿真软件的特点与应用对象均不相同，因此针对不同焊接工艺及不同焊接对象时选择合适的软件进行仿真才能确保计算效率的高效与结果的准确。
结语
在当前的世界经济大环境下，运输业的利润日益增高，而在诸多的运输方法中，船舶运输的利润可以称得上十分庞大，但是目前来说，全球的航运市场持续走低，产能过剩，市场的竞争也十分激烈，因此，为了振兴船舶制造和航运，加快航运行业焊接技术创新推动产业发展，是船舶行业的必经之路。
参考文献：
[1]工业和信息化部印发《两化深度融合创新推进2016专项行动实施方案》[EB/OL].
[2]王鸿斌.船舶焊接工艺[M].北京：人民交通出版社，2006.。