数控等离子切割机的路径优化

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1、上海交通大学工程硕士学位论文第一章引言分为民用船舶和军用船舶两类，民用船舶简称为船舶，军用船舶简称为舰船。海洋工[1]程主要是浮式生产储油船（FPSO）、钻井船和钻井平台等。例如以下几种常见的民用船舶：1、散货船散货船（如图1-1）是专门用来运输煤、矿砂、盐、谷物、钢材、木材、纸等散[1]装货物的船舶。图1-1175000吨散货船Fig.1-1175000tonbulkcarrier2、集装箱船集装箱运输是将货物预先装在标准的由金属制成的货箱内，这种货箱称为集装[1]箱，装货时将其直接装在船上，然后运

2、到目的地，这种船舶称为集装箱船（如图1-2）。图1-2集装箱船Fig.1-2Containership3、油船第2页上海交通大学工程硕士学位论文第一章引言油轮（如图1-3）可以分为原油轮、成品油轮，有的油轮可能还有部分舱装载液态的化学品。与散货船、集装箱船的最大区别在于它装载的是液货，而前者装载的都是干货；其次是油轮的不安全因素较大，容易发生火灾；三是油料的卸载依靠船上的设备来进行，因而设有专门的油泵舱；四是油轮甲板上的管路较多，输油管系贯穿整个上甲板。由于油轮的海损会造成极大的不安全因素和污染海洋，

3、因而除了新建的油轮都为双底双壳结构外，世界船级社协会还制定了共同规范，并已生效，新建船舶必须执行新的规范要求。图1-3油轮Fig.1-3Oiltanker但不管哪种类型的船目前都是采用先制作分段再组装合拢的生产方式，大致船舶分段分道建造过程如表1-1所示。表1-1船舶分道建造过程表类型内容例子切割钢板切割成零件小组立零件组立成部件T排组立第3页上海交通大学工程硕士学位论文第一章引言部件组立和多个部件组立的组合由几个组立组成的部件中组立在胎架上完成的曲面中组立大组立成为分段的最终组立由分段组成一个环形的

4、总组立总段搭载在船坞（台）搭成整船第4页上海交通大学工程硕士学位论文第一章引言从以上船舶分道建造过程表来看，船舶切割是指把钢材按照放样信息切割成零件这个过程，它是船舶制造的第一步，在船舶制造的过程中起到了非常重要的作用，贯[1]穿于整个船舶制造过程。1.3船舶切割的分类在船舶行业钢材切割方法中，主要采用热切割的方法。其他切割方法由于成本方面、切割速度和切割条件等方面的限制而很少使用。热切割方法主要有三种典型的切割方法：氧气切割、等离子弧切割和激光切割，它们在船舶工业中都得到了广泛应用，其中等离子弧切割

5、应用最为广泛。这三种切割方法有各自的优势和缺点，所以都有应用，只是侧重的场合不同罢了。氧气切割是利用铁在氧中的燃烧反应和反应热来进行切割的方法等离子切割是利用小孔径喷嘴压缩等离子电弧所形成的高温、高速等离子流作为热源进行熔切的方法。激光切割是利用高能量密度激光束的加热作用使材料气化、熔化或剧烈氧化来进行切割的方法。这三种切割方法所采用的能源不同，对切割能力、质量、切割精度以及材质的影响各不相同。氧气切割设备简单，操作灵便性好，长期以来一直是切割船用碳素钢的最常用方法。切割质量较好，但切割速度低(一般在

6、1m/min以下)、切割变形大、尺寸精度不高。但最大切割厚度大，最大可达4m左右，成为加工厚和超厚钢板的唯一切割方法。等离子切割速度快（一般1～5m/min）、切割热变形小、切割面光洁。缺点是切口宽度大、切割面垂直度不好，且易耗品消耗大，环境污染也较大。一般是30mm厚以下碳素钢的最优加工方法。激光切割既可以切割金属材料，又可以切割各种非金属材料。激光切割切口宽度窄、热变形很小、切割速度快、切割精度高，是一种能实施高精度、高速度的自动化切割方法，无易耗品损耗，环境污染小。但目前限于可加工的板厚和设备成

7、本，目前我国船厂采用激光切割的很少。但它仍然是一种非常有发展前途的切割方法，代表了未来的切割发展方向。总的来说，激光切割法目前主要适合于中薄板的高精度、高速度切割的场合。当需要一定的切割精度和高切割速度，而材料品种又多时，则以等离子弧切割法较为合适。在切割碳素钢的厚度品种较多（包括30mm以上较厚板），并欲减少设备投资时，第5页上海交通大学工程硕士学位论文第一章引言以氧气切割为宜，另外，在需要少量切割时，氧气切割因为设备投资少，轻便灵活而成为不可替代的切割方法。因此，在选用切割方法时不仅要考虑切割加工

8、的对象和工厂实际情况，还要考虑经济性因素、技术力量、配套设施及后续投资等多方面的因素。1.4本文的研究背景船体放样是指根据船体设计图求取船体零件的真实形状和尺寸，为后续工序提供数据依据。号料就是根据放样时提供的资料，把船体零件的形状和相关的施工要求画在钢板和型钢上，作为后道切割的依据。以前，这部分的工作全部由手工完成，效率低下。现在，船厂基本上已经淘汰了手工放样和手工号料，全部在计算机内完成。在计算机内求出零件的真实形状和尺寸的过程就是数字放样。而手工号