高性能復合材料游艇船體切邊機研制

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，針對這些問題，很有必要研制一款游艇船體切邊機以提高游艇在去除船體毛邊時的效率和加工質(zhì)量，降低成本和污染，改善工作環(huán)境。

關鍵詞：復合材料；游艇船體；切邊機

目前，普通游艇、商務艇、公務艇等游艇的船體及部分配件多以玻璃鋼等高性能復合材料制成。高性能復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。由于各型號游艇船體尺寸不一，相關配件更是具有非標性，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，針對這些問題，很有必要研制一款游艇船體切邊機以提高游艇在去除船體毛邊時的效率和加工質(zhì)量，降低成本和污染，改善工作環(huán)境[1-2]。

1 切邊機的研制準備

項目組已深入湖南益陽某游艇制造有限公司等3家企業(yè)進行實地調(diào)研和考察，了解了企業(yè)的實際需求和高性能復合材料游艇船體切邊機研制的技術難點，收集和積累大量的數(shù)據(jù)和資料。擬研制的高性能復合材料游艇船體切邊機以替代純?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。

本高性能復合材料游艇船體切邊機擬解決以下技術關鍵：

（1）不同型號游艇船體切邊高度不一時設備的通用性。不同型號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，研制通用于不同游艇切邊高度的系列設備是本項目擬解決的主要問題。

（2）切割船體毛邊時產(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合材料的船體毛邊時時不可避免會產(chǎn)生大量的粉塵顆粒污染物。擴散在空氣中的粉塵顆粒，不但污染環(huán)境，而且嚴重威脅作業(yè)工人健康。如何有效收集和處理作業(yè)時產(chǎn)生的粉塵污染，改善工人作業(yè)環(huán)境是本項目著重解決的問題之一。

主要切入點：擬實現(xiàn)益陽市游艇制造企業(yè)在游艇船體毛邊切割時由純?nèi)斯ぷ鳂I(yè)升級為機械設備自動化 /半自動化作業(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：研制一臺高性能復合材料游艇船體切邊機，以實現(xiàn)船體毛邊切割作業(yè)的機械設備自動化/半自動化，根據(jù)實際情況應用并逐步推廣。

2 切邊機的研制過程

（1）方案制定：深入地方企業(yè)進行實地調(diào)研和考察，在收集和積累大量的前期資料基礎上，明確實際設計需求和技術難點，制定設計方案，與企業(yè)相關技術人員對設計方案進行方案論證，并最終確定技術方案。

（2）樣機試制：樣機試制包括虛擬樣機和實物樣機試制。通過虛擬樣機的試制與虛擬仿真，探討方案是否合理，功能是否符合預期要求，進一步對設計進行完善和修改，最終定型后加工試制實物樣機。實物樣機制成后，安裝調(diào)試后，進行作業(yè)實驗，檢驗其功能是否達到預期要求。如有需要可繼續(xù)對設計方案和樣機做出進一步完善和調(diào)整，使其達到預期設定的功能和目標。

本研究最后研制的高性能復合材料游艇船體切邊機虛擬樣機如下圖所示。

該樣機由機架大板、導軌、滑塊、鋸片電機、電動推桿、靠輪、水箱、潛水泵等34個零部件構(gòu)成。由電動推桿帶動鋸片電機完成切割高度的調(diào)整，電動推桿行程500mm，推力1300N，速度7mm/s，鋸片電機額定功率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，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，本機器基本實現(xiàn)了切割的半自動化。

3 結(jié)論

本項目擬研制的高性能復合材料游艇船體切邊機具有良好的市場前景，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，為本機器的潛在收益用戶。本項目研制的成果，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，落實環(huán)保，又體現(xiàn)了企業(yè)對員工的人文關懷，更為打開省內(nèi)甚至國內(nèi)市場樹立一個良好的示范。

參考文獻：

[1]丁浩，范銀華，楊燕，王玉珍，王茂.珠海市25家游艇制造企業(yè)職業(yè)衛(wèi)生現(xiàn)況調(diào)查[J].職業(yè)與健康，2017，33（09）：1165-1168.

[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用研究[J].中國計量學院學報，2015，26（02）：188-193.

作者簡介：熊志宏（1989-），男，湖南益陽人，碩士，助教，研究方向：機械工程。