CN114227145A - 一种密封环的智能化自适应加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种密封环的智能化自适应加工方法，密封环采用三维CT测量设备进行内部和外形扫描，信息自动传输至专家***进行提前分析处理，智能加工中心利用传感器、视觉***在装夹、加工、检测过程中，实现自身控制***与专家***信息实时交换处理，对加工过程中异常依托专家***自动处理，设置立体仓库保证物料存储，物料周转设置有转运机器人和工位机器人，标记***可记录密封环物料的追溯标记，对毛坯及加工过程缺陷利用3D打印***进行修复，整个加工过程依托专家***，依靠已有经验信息和实时加工信息，进行人工智能自学习自优化，设置输入输出和故障应急保证一定范围自适应，密封环物料、信息智能整合保证整体质量，提高加工效率。
Description
技术领域
本发明涉及水下生产***连接器制造技术领域，具体涉及一种密封环的智能化自适应加工方法。
背景技术
水下连接器是适用于海洋深水油气田开发工程的配套部件，密封环用于上毂座、下毂座之间，根据需要连接器配套多件密封环, 为适应不同水下管汇连接，密封环根据连接器的尺寸不同，形成一系列结构类似尺寸不同产品。由于深海水下产品特殊使用要求，为保证水下连接器整体结构工作可靠，采用有一定强度的耐蚀镍基合金材料，密封环设计为多曲面组合结构，这些对水下连接器密封环加工制造都带来了难度，常规制造方法为单件多工序加工。
常规制造方法中存在以下问题：密封环材料为镍基合金，该材料在切削过程中表现出切削温度高、加工硬化现象严重、易形成积屑瘤、塑性变形抗力大、表面质量和精度不易保证等特点。要求刀具材料不仅具有高的强度和韧性，而且要具备高的导热性能和抗热震性及红硬性高、耐磨、抗粘接、抗扩散和抗氧化磨损性好。一般采用非常低的切削速度，这种特殊材料导致整体加工效率低，增加较多成本；密封环的特殊结构，为保证连接器密封结构可靠，在密封环上设计油孔，便于密封环快速更换。另外，还设计了二次密封环槽，变位密封面等，这种结构导致制造、检测困难，增加了中间检测和维修成本。
发明内容
为避免上述问题，本发明的目的在于提供一种密封环的智能化自适应加工方法，其加工方法是以批量多种毛坯根据最新加工技术，减少人工干预，实现智能加工，且能适应系列不同尺寸工件，降低整体制造成本的加工方法，使密封环满足设计使用要求。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：一种密封环的智能化自适应加工方法，包括立体仓库***、转运机器人、三维CT测量***、智能加工中心、3D打印***、标记***及专家***，转运机器人自动取出立体仓库***中密封环毛坯，三维CT测量***对毛坯进行扫描建模，形成的数据自动与专家***中输入的密封环零件三维模型比对分析处理；对检测合格的密封环毛坯，自动调取专家***工艺装夹方案、刀具、工装信息，一并传输自动生成每个零件的数控加工程序至智能加工中心；对检测不合格的密封环毛坯，根据缺陷位置调取专家***，判定是否可修复，如可修复的表面缺陷转至3D打印***直接进行表面堆焊修复，如可修复的内部缺陷调取专家***分析后，借用余量形成特定装夹方案，智能加工中心加工至缺陷位置由专家***控制自动转至3D打印设备进行缺陷堆焊修复，如不可修复毛坯由专家***控制转运机器人转至标记***做追溯标记后最终转至立体仓库***不合格品区；智能加工中心结合专家***，对毛坯进行加工，在切削加工过程中实时记录各工艺数据并反馈给专家***，由专家***通过智能优化算法和各传感器及视觉***，自动调整机床切削参数实现高效率加工；加工完成后密封环在线检测合格后，由专家***控制转运机器人转至标记***做出成品标记；如加工过程出现异常，由专家***判定可修复的转至3D打印***进行缺陷堆焊修复，并优化后续加工程序重新加工，如不可修复毛坯由专家***控制转运机器人转至标记***做追溯标记后最终转至立体仓库***不合格品区。关于所述密封环的智能化自适应加工方法包括以下组成***：
1) 立体仓库***：所述密封环物料存储，由专家***统一控制。立体仓库根据物料特性划分为不同功能区，分别存储毛坯、成品及待处理和不合格品，与外部物料周转通过转运机器人实现。
2）转运机器人：所述密封环物料周转，自身控制***和专家***结合实现物料的智能周转。
3）三维CT测量***：所述密封环毛坯在此检测，保证加工的毛坯符合要求。与专家***和转运机器人相连，实现物质和信息交互。
4）智能加工中心：所述密封环在智能加工中心实现加工，与外部物料周转由转运机器人实现，工位机器人实现加工中心不同工序调整工件装夹。自身控制***和专家***结合实现信息输入、输出及控制。智能工装、刀具、量具库结合视觉***及各种传感器，提供正常加工、检测及异常处理的自适应智能化加工硬件基础。
5）3D打印***：所述密封环毛坯及加工过程中产品缺陷修复，与专家***和转运机器人相连，实现物质和信息交互。
6）标记***：所述密封环毛坯及加工过程中产品标记，自与专家***和转运机器人相连，实现物质和信息交互。
7）专家***：所述密封环实现智能化和自适应加工的基础，与各硬件***相连，实现信息交互、储存、加工和控制指令输出。
所述***1）中，所述立体仓库***为密封环毛坯、产品及不合格品存储区域，同时可作为待处理品的临时存储区，采用型材焊接的多层结构，立体仓库配置有可伸缩机械手及仓储位置传感器，与收发区自身计数、控制***匹配实现内部物料、信息周转，实时动态库存状态与专家***信息共享；由专家***自动判断各处生产需要，通过指示待命转运机器人在收发区与其他***实现密封环产品实物智能周转。
所述***2）中，所述转运机器人为密封环在不同***过程之间周转，转运机器人自带上下料装置，配置有位置、距离传感器，控制自身的物料装卸、自动行走，通过无线信号与专家***互连，实现密封环产品实物在不同转运机器人运能匹配、最优路线的智能周转。
所述***3）中，所述三维CT测量***，内部设有产品周转及位置转换装置，转运机器人转运的物料由上料端自动上料，由该设备根据自身设定程序转换位置完成表面和内部扫描，生成对应物料批次的逆向三维建模模型和内部无损检测结果信息传输至专家***，由专家***智能指令出料口待命转运机器人下一步产品的周转去向。
所述***4）中，所述智能加工中心，是实现智能化自适应加工的核心，分别有内部和外部的物料及信息交换，由专家***统一调度转运机器人转运毛坯由上料端由工位机器人自动上料，该设备根据自身控制程序，结合专家***加工处理的三维CT测量设备数据信息，调用工装完成工件装夹，设备数控程序自动调用预调正常对刀准确刀具，专家***优化的加工程序进行加工，在加工过程中利用各种温度、振动、噪音传感器，结合视觉***与专家***进行实时刀具、工装、工件加工过程跟踪及监测，根据专家***控制信息自动调用专用量具进行加工过程及结果检测，对切削加工过程中异常由专家***根据知识经验库信息自动处理，超***能力异常生成报警信息控制***暂停待外部输入处理，由专家***智能指令产品出料口待命转运机器人下一步的周转去向。
所述***5）中，所述3D打印***，设有打印材料库和3D打印工艺参数库，转运机器人转运的物料由上料端上料，由该设备自身控制程序结合专家***信息，调用匹配的3D打印工艺参数完成缺陷修复，由专家***智能指令出料口待命转运机器人下一步的周转去向。
所述***6）中，所述标记***，内部设有打印装置，转运机器人转运的物料由上料端自动转至装夹工装，由该设备自身控制程序结合专家***信息，调用匹配的打印参数完成产品不同位置合格、待处理及不合格可追溯标记打印，由专家***智能指令产品出料口待命转运机器人下一步的周转去向。
所述***7）中，所述专家***，是实现智能化和自适应加工的软件控制基础，接受***外部信息的输入和输出，通过有线、无线模式与***中各子***实时连通完成信息传输，利用人工智能、专家数据库进行信息的存储、加工、优化，并根据外部输入信息自动调整整个***的运行，完成密封环的智能化自适应加工。
本发明的有益效果是：密封环毛坯采用三维CT测量设备进行内部和外形扫描，相关信息自动传输专家***进行提前分析处理，提高了密封环的加工效率和加工准确性，克服毛坯缺陷导致后续加工浪费；密封环采用智能加工中心加工,装夹、加工、检测过程中自身控制***实时与专家***信息交换处理，对切削加工过程中异常自动处理，工序集中，降低准备时间，保证密封环质量一致，提高整体加工效率；加工***设置立体仓库，保证物料存储，降低制造成本，物料周转设置有转运机器人和工位机器人，提高周转效率；本发明设置有3D打印***，对毛坯及加工过程缺陷进行修复，提高密封环加工成品率，整个加工过程依托专家***，依靠已有经验信息和实时加工信息，并进行人工智能自学习自优化，降低密封环整体成本，提高加工效率。
附图说明
下面结合附图及实施例，对本发明作进一步描述。
图1是所述密封环的智能化自适应加工方法的组成***示意图。
图2是所述密封环的智能化自适应加工方法的流程示意图。
图1~图2中，1. 立体仓库***，2. 转运机器人，3. 三维CT测量***，4. 智能加工中心，5. 3D打印***，6. 标记***，7. 专家***。
具体实施过程说明
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
一种密封环的智能化自适应加工方法，包括图1所示立体仓库***1、转运机器人2、三维CT测量***3、智能加工中心4、3D打印***5、标记***6及专家***7，图2所示的密封环的智能化自适应加工方法流程，转运机器人2自动取出立体仓库***1中密封环毛坯，三维CT测量***3对毛坯进行扫描建模，形成的数据自动与专家***7中输入的密封环零件三维模型比对分析处理；对检测合格的密封环毛坯，自动调取专家***7工艺装夹方案、刀具、工装信息，一并传输自动生成每个零件的数控加工程序至智能加工中心4；对检测不合格的密封环毛坯，根据缺陷位置调取专家***7，判定是否可修复，如可修复的表面缺陷转至3D打印***5直接进行表面堆焊修复，如可修复的内部缺陷调取专家***7分析后，借用余量形成特定装夹方案，智能加工中心4加工至缺陷位置由专家***7控制自动转至3D打印设备5进行缺陷堆焊修复，如不可修复毛坯由专家***7控制转运机器人2转至标记***6做追溯标记后最终转至立体仓库***1不合格品区；智能加工中心4结合专家***7，对毛坯进行加工，在切削加工过程中实时记录各工艺数据并反馈给专家***7，由专家***7通过智能优化算法和各传感器及视觉***，自动调整机床切削参数实现高效率加工；加工完成后密封环在线检测合格后，由专家***7控制转运机器人1转至标记***6做出成品标记；如加工过程出现异常，由专家***7判定可修复的转至3D打印***5进行缺陷堆焊修复，并优化后续加工程序重新加工，如不可修复毛坯由专家***7控制转运机器人1转至标记***6做追溯标记后最终转至立体仓库***1不合格品区。关于所述密封环的智能化自适应加工方法包括以下组成***：
1) 立体仓库***1：所述密封环物料存储，由专家***统7一控制。立体仓库***1根据物料特性划分为不同功能区，分别存储毛坯、成品及待处理和不合格品，与外部物料周转通过转运机器人2实现。
2）转运机器人2：所述密封环物料周转，自身控制***和专家***7结合实现物料的智能周转。
3）三维CT测量***3：所述密封环毛坯在此检测，保证加工的毛坯符合要求。与专家***7和转运机器人1相连，实现物质和信息交互。
4）智能加工中心4：所述密封环在智能加工中心4实现加工，与外部物料周转由转运机器人1实现，工位机器人实现智能加工中心4不同工序调整工件装夹。自身控制***和专家***7结合实现信息输入、输出及控制。智能工装、刀具、量具库结合视觉***及各种传感器，提供正常加工、检测及异常处理的自适应智能化加工硬件基础。
5）3D打印***5：所述密封环毛坯及加工过程中产品缺陷修复，与专家***7和转运机器人1相连，实现物质和信息交互。
6）标记***6：所述密封环毛坯及加工过程中产品标记，与专家***7和转运机器人1相连，实现物质和信息交互。
7）专家***7：所述密封环实现智能化和自适应加工的基础，与各硬件***相连，实现信息交互、储存、加工和控制指令输出。
所述***1）中，所述立体仓库***1为密封环毛坯、产品及不合格品存储区域，同时可作为待处理品的临时存储区，采用型材焊接的多层结构，立体仓库配置有可伸缩机械手及仓储位置传感器，与收发区自身计数、控制***匹配实现内部物料、信息周转，实时动态库存状态与专家***7信息共享；由专家***7自动判断各处生产需要，通过指示待命转运机器人1在收发区与其他***实现密封环产品实物智能周转。
所述***2）中，所述转运机器人2为密封环在不同***过程之间周转，转运机器人2自带上下料装置，配置有位置、距离传感器，控制自身的物料装卸、自动行走，通过无线信号与专家***7互连，实现密封环产品实物在不同转运机器人运能匹配、最优路线的智能周转。
所述***3）中，所述三维CT测量***3，内部设有产品周转及位置转换装置，转运机器人2转运的物料由上料端自动上料，由该设备根据自身设定程序转换位置完成表面和内部扫描，生成对应物料批次的逆向三维建模模型和内部无损检测结果信息传输至专家***7，由专家***7智能指令出料口待命转运机器人2下一步产品的周转去向。
所述***4）中，所述智能加工中心4，是实现智能化自适应加工的核心，分别有内部和外部的物料及信息交换，由专家***7统一调度转运机器人2转运毛坯由上料端由工位机器人自动上料，该设备根据自身控制程序，结合专家***7加工处理的三维CT测量设备数据信息，调用工装完成工件装夹，设备数控程序自动调用预调正常对刀准确刀具，专家***7优化的加工程序进行加工，在加工过程中利用各种温度、振动、噪音传感器，结合视觉***与专家***7进行实时刀具、工装、工件加工过程跟踪及监测，根据专家***7控制信息自动调用专用量具进行加工过程及结果检测，对切削加工过程中异常由专家***7根据知识经验库信息自动处理，超***能力异常生成报警信息控制***暂停待外部输入处理，由专家***7智能指令产品出料口待命转运机器人2下一步的周转去向。
所述***5）中，所述3D打印***5，设有打印材料库和3D打印工艺参数库，转运机器人2转运的物料由上料端上料，由该设备自身控制程序结合专家***7信息，调用匹配的3D打印工艺参数完成缺陷修复，由专家***7智能指令出料口待命转运机器人2下一步的周转去向。
所述***6）中，所述标记***6，内部设有打印装置，转运机器人2转运的物料由上料端自动转至装夹工装，由该设备自身控制程序结合专家***7信息，调用匹配的打印参数完成产品不同位置合格、待处理及不合格可追溯标记打印，由专家***7智能指令产品出料口待命转运机器人2下一步的周转去向。
所述***7）中，所述专家***7，是实现智能化和自适应加工的软件控制基础，接受***外部信息的输入和输出，通过有线、无线模式与***中各子***实时连通完成信息传输，利用人工智能、专家数据库进行信息的存储、加工、优化，并根据外部输入信息自动调整整个***的运行，完成密封环的智能化自适应加工。
以上所描述的仅为本发明的较佳实施例，上述具体实施例不是对本发明的限制，凡本领域的普通技术人员根据以上描述所做的润饰、修改或等同替换，均属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种密封环的智能化自适应加工方法，其特征是包括立体仓库***1、转运机器人2、三维CT测量***3、智能加工中心4、3D打印***5、标记***6及专家***7，转运机器人2自动取出立体仓库***1中密封环毛坯，三维CT测量***3对毛坯进行扫描建模，形成的数据自动与专家***7中输入的密封环零件三维模型比对分析处理，检测合格的密封环毛坯，自动调取专家***7工艺装夹方案、刀具、工装信息，一并传输自动生成每个零件的数控加工程序至智能加工中心4，检测不合格的密封环毛坯，根据缺陷位置调取专家***7，判定是否可修复，如可修复的表面缺陷转至3D打印***5直接进行表面堆焊修复，如可修复的内部缺陷调取专家***7分析后，借用余量形成特定装夹方案，智能加工中心4加工至缺陷位置由专家***7控制自动转至3D打印设备5进行缺陷堆焊修复，如不可修复毛坯由专家***7控制转运机器人2转至标记***6做追溯标记后最终转至立体仓库***1不合格品区，智能加工中心4结合专家***7，对毛坯进行加工，在切削加工过程中实时记录各工艺数据并反馈给专家***7，由专家***7通过智能优化算法和各传感器及视觉***，自动调整机床切削参数实现高效率加工，加工完成后密封环在线检测合格后，由专家***7控制转运机器人1转至标记***6做出成品标记，如加工过程出现异常，由专家***7判定可修复的转至3D打印***5进行缺陷堆焊修复，并优化后续加工程序重新加工，如不可修复毛坯由专家***7控制转运机器人1转至标记***6做追溯标记后最终转至立体仓库***1不合格品区；立体仓库***1、转运机器人2、三维CT测量***3、智能加工中心4、3D打印***5、标记***6及专家***7共同形成一种密封环的智能化自适应加工方法。
2.根据权利要求1所述的密封环的智能化自适应加工方法，其特征在于，立体仓库***1为密封环毛坯、产品及不合格品存储区域，同时可作为待处理品的临时存储区，采用型材焊接的多层结构，立体仓库配置有可伸缩机械手及仓储位置传感器，与收发区自身计数、控制***匹配实现内部物料、信息周转，实时动态库存状态与专家***7信息共享；由专家***7自动判断各处生产需要，通过指示待命转运机器人1在收发区与其他***实现密封环产品实物智能周转。
3.根据权利要求1所述的密封环的智能化自适应加工方法，其特征在于，转运机器人2为密封环在不同***过程之间周转，转运机器人2自带上下料装置，配置有位置、距离传感器，控制自身的物料装卸、自动行走，通过无线信号与专家***7互连，实现密封环产品实物在不同转运机器人运能匹配、最优路线的智能周转。
4.根据权利要求1所述的密封环的智能化自适应加工方法，其特征在于，所述三维CT测量***3，内部设有产品周转及位置转换装置，转运机器人2转运的物料由上料端自动上料，由该设备根据自身设定程序转换位置完成表面和内部扫描，生成对应物料批次的逆向三维建模模型和内部无损检测结果信息传输至专家***7，由专家***7智能指令出料口待命转运机器人2下一步产品的周转去向。
5.根据权利要求1所述的密封环的智能化自适应加工方法，其特征在于，所述智能加工中心4是实现智能化自适应加工的核心，分别有内部和外部的物料及信息交换，由专家***7统一调度转运机器人2转运毛坯由上料端由工位机器人自动上料，该设备根据自身控制程序，结合专家***7加工处理的三维CT测量设备数据信息，调用工装完成工件装夹，设备数控程序自动调用预调正常对刀准确刀具，专家***7优化的加工程序进行加工，在加工过程中利用各种温度、振动、噪音传感器，结合视觉***与专家***7进行实时刀具、工装、工件加工过程跟踪及监测，根据专家***7控制信息自动调用专用量具进行加工过程及结果检测，对切削加工过程中异常由专家***7根据知识经验库信息自动处理，超***能力异常生成报警信息控制***暂停待外部输入处理，由专家***7智能指令产品出料口待命转运机器人2下一步的周转去向。
6.根据权利要求1所述的密封环的智能化自适应加工方法，其特征在于，所述3D打印***5设有打印材料库和3D打印工艺参数库，转运机器人2转运的物料由上料端上料，由该设备自身控制程序结合专家***7信息，调用匹配的3D打印工艺参数完成缺陷修复，由专家***7智能指令出料口待命转运机器人2下一步的周转去向。
7.根据权利要求1所述的密封环的智能化自适应加工方法，其特征在于，所述标记***6，内部设有打印装置，转运机器人2转运的物料由上料端自动转至装夹工装，由该设备自身控制程序结合专家***7信息，调用匹配的打印参数完成产品不同位置合格、待处理及不合格可追溯标记打印，由专家***7智能指令产品出料口待命转运机器人2下一步的周转去向。
8.根据权利要求1所述的密封环的智能化自适应加工方法，其特征在于，所述专家***7，是实现智能化和自适应加工的软件控制基础，接受***外部信息的输入和输出，通过有线、无线模式与***中各子***实时连通完成信息传输，利用人工智能、专家数据库进行信息的存储、加工、优化，并根据外部输入信息自动调整整个***的运行，完成密封环的智能化自适应加工。
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