熊志宏 蔣中維 丁小兵

摘 要：目前，大部分游艇的船體及部分配件多以玻璃鋼等高性能復(fù)合材料制成。游艇船體成型脫模后，在邊緣等處往往都留有毛邊。人工去除毛邊的方法存在生產(chǎn)效率低、精度不高、環(huán)境污染等問題。因此，針對(duì)這些問題，很有必要研制一款游艇船體切邊機(jī)以提高游艇在去除船體毛邊時(shí)的效率和加工質(zhì)量，降低成本和污染，改善工作環(huán)境。

關(guān)鍵詞：復(fù)合材料；游艇船體；切邊機(jī)

目前，普通游艇、商務(wù)艇、公務(wù)艇等游艇的船體及部分配件多以玻璃鋼等高性能復(fù)合材料制成。高性能復(fù)合材料在制造模具中固化成型脫模后，在邊緣等處往往都留有毛邊。由于各型號(hào)游艇船體尺寸不一，相關(guān)配件更是具有非標(biāo)性，現(xiàn)階段湖南省益陽市一些游艇生產(chǎn)制造企業(yè)，去除毛邊的方法多為人工手持電鋸進(jìn)行切除。

人工去除毛邊的方法存在生產(chǎn)效率低、精度不高、操作不當(dāng)易產(chǎn)生廢品、產(chǎn)生的大量粉塵難于收集和處理等問題。這嚴(yán)重影響了加工質(zhì)量，增加了生產(chǎn)成本，造成環(huán)境污染并威脅工人健康。因此，針對(duì)這些問題，很有必要研制一款游艇船體切邊機(jī)以提高游艇在去除船體毛邊時(shí)的效率和加工質(zhì)量，降低成本和污染，改善工作環(huán)境[1-2]。

1 切邊機(jī)的研制準(zhǔn)備

項(xiàng)目組已深入湖南益陽某游艇制造有限公司等3家企業(yè)進(jìn)行實(shí)地調(diào)研和考察，了解了企業(yè)的實(shí)際需求和高性能復(fù)合材料游艇船體切邊機(jī)研制的技術(shù)難點(diǎn)，收集和積累大量的數(shù)據(jù)和資料。擬研制的高性能復(fù)合材料游艇船體切邊機(jī)以替代純?nèi)斯ぷ鳂I(yè)，要求效率高、精度高，操作方便安全，有效降低粉塵污染，改善工人作業(yè)環(huán)境。

本高性能復(fù)合材料游艇船體切邊機(jī)擬解決以下技術(shù)關(guān)鍵：

（1）不同型號(hào)游艇船體切邊高度不一時(shí)設(shè)備的通用性。不同型號(hào)的游艇毛邊高度約為1.3m～2.3米不等，跨度較大。在保證加工效率和精度的同時(shí)，研制通用于不同游艇切邊高度的系列設(shè)備是本項(xiàng)目擬解決的主要問題。

（2）切割船體毛邊時(shí)產(chǎn)生的大量粉塵顆粒物的收集與處理。在切割玻璃鋼等高性能復(fù)合材料的船體毛邊時(shí)時(shí)不可避免會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵顆粒污染物。擴(kuò)散在空氣中的粉塵顆粒，不但污染環(huán)境，而且嚴(yán)重威脅作業(yè)工人健康。如何有效收集和處理作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的粉塵污染，改善工人作業(yè)環(huán)境是本項(xiàng)目著重解決的問題之一。

主要切入點(diǎn)：擬實(shí)現(xiàn)益陽市游艇制造企業(yè)在游艇船體毛邊切割時(shí)由純?nèi)斯ぷ鳂I(yè)升級(jí)為機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化 /半自動(dòng)化作業(yè)，提高效率和精度，操作方便安全，降低成本和污染，改善工人作業(yè)環(huán)境。

主要目標(biāo)：研制一臺(tái)高性能復(fù)合材料游艇船體切邊機(jī)，以實(shí)現(xiàn)船體毛邊切割作業(yè)的機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化/半自動(dòng)化，根據(jù)實(shí)際情況應(yīng)用并逐步推廣。

2 切邊機(jī)的研制過程

（1）方案制定：深入地方企業(yè)進(jìn)行實(shí)地調(diào)研和考察，在收集和積累大量的前期資料基礎(chǔ)上，明確實(shí)際設(shè)計(jì)需求和技術(shù)難點(diǎn)，制定設(shè)計(jì)方案，與企業(yè)相關(guān)技術(shù)人員對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行方案論證，并最終確定技術(shù)方案。

（2）樣機(jī)試制：樣機(jī)試制包括虛擬樣機(jī)和實(shí)物樣機(jī)試制。通過虛擬樣機(jī)的試制與虛擬仿真，探討方案是否合理，功能是否符合預(yù)期要求，進(jìn)一步對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行完善和修改，最終定型后加工試制實(shí)物樣機(jī)。實(shí)物樣機(jī)制成后，安裝調(diào)試后，進(jìn)行作業(yè)實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)其功能是否達(dá)到預(yù)期要求。如有需要可繼續(xù)對(duì)設(shè)計(jì)方案和樣機(jī)做出進(jìn)一步完善和調(diào)整，使其達(dá)到預(yù)期設(shè)定的功能和目標(biāo)。

本研究最后研制的高性能復(fù)合材料游艇船體切邊機(jī)虛擬樣機(jī)如下圖所示。

該樣機(jī)由機(jī)架大板、導(dǎo)軌、滑塊、鋸片電機(jī)、電動(dòng)推桿、靠輪、水箱、潛水泵等34個(gè)零部件構(gòu)成。由電動(dòng)推桿帶動(dòng)鋸片電機(jī)完成切割高度的調(diào)整，電動(dòng)推桿行程500mm，推力1300N，速度7mm/s，鋸片電機(jī)額定功率1.1KW，頻率50Hz，安裝尺寸100×125mm，安裝孔徑10mm，同步轉(zhuǎn)速2800r/min。同時(shí)，使用目前工廠普遍接受的沖水法，減少切割產(chǎn)生的粉塵，降低污染，本機(jī)器基本實(shí)現(xiàn)了切割的半自動(dòng)化。

3 結(jié)論

本項(xiàng)目擬研制的高性能復(fù)合材料游艇船體切邊機(jī)具有良好的市場(chǎng)前景，僅湖南省益陽市內(nèi)而言，就有兩家游艇制造生產(chǎn)企業(yè)有這方面的需求，為本機(jī)器的潛在收益用戶。本項(xiàng)目研制的成果，在一定程度上能夠提高益陽市游艇制造企業(yè)的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，降低成本，改善工人作業(yè)環(huán)境。這既提高了企業(yè)效益，落實(shí)環(huán)保，又體現(xiàn)了企業(yè)對(duì)員工的人文關(guān)懷，更為打開省內(nèi)甚至國(guó)內(nèi)市場(chǎng)樹立一個(gè)良好的示范。

參考文獻(xiàn)：

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[2]陳陽波，張火明，熊英，黃寧華.精益生產(chǎn)在游艇制造過程中的應(yīng)用研究[J].中國(guó)計(jì)量學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，26（02）：188-193.

作者簡(jiǎn)介：熊志宏（1989-），男，湖南益陽人，碩士，助教，研究方向：機(jī)械工程。