船體曲面成形綜述_第1頁
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1、船體曲面成形工藝綜述船體曲面成形工藝綜述【關鍵詞關鍵詞】成形加工;雙曲度;船體外板成形加工;雙曲度;船體外板船體外板的成形加工一直是船體制造中最為復雜的工序之一,隨著船舶制造業(yè)的蓬勃發(fā)展,現(xiàn)在的加工技術以及加工設備已經(jīng)不能滿足造船行業(yè)的要求,需要在原有的板材成形技術基礎上革新出一種新的成形技術。1傳統(tǒng)成形方法傳統(tǒng)成形方法多年來,國內外船廠對曲面分段中的雙曲度船體外板加工,一直是采用人工操作,即水火彎板。通常是先使用輥板機或油壓機對板材進

2、行橫向曲度的彎曲加工成形,然后再在縱向上使用水火彎板技術進行水火線加熱,實現(xiàn)縱向曲度彎曲成形。加工過程要靠樣板或樣箱進行對比和校驗[1]。作為水火彎板發(fā)源地日本,早在20世紀70年代就開展了水火彎板自動加工設備的研究,現(xiàn)在的造船強國韓國也研制了自動水火彎板機自動加工系統(tǒng)[2]。我國近20年也來,也進行了“數(shù)控水火彎板機”的研發(fā),例如大連理工大學、上海交通大學分別與有關船廠聯(lián)合進行了研究開發(fā)[3]。但是,由于水火彎板屬塑性彎曲加工,其成形

3、影響因素非常復雜,導致自動控制困難、難度極大,在造船工業(yè)發(fā)達的國家中,研制的“數(shù)控水火彎板機”樣機至今也未見獲得推廣使用。這種雙曲度船體彎板加工還是依靠有經(jīng)驗的人工操作、壓力機與水火彎曲結合的方式完成。2成形新工藝成形新工藝由于縮短造船周期、提高造船質量,實施自動化的和數(shù)字化造船的需要。國內外學者開始對非水火彎板的方法進行研究。其中一個主要方向就是用沖壓工藝來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的水火彎板方法,基于沖壓理論的多點成形技術。在整體模具中,三維曲面是由

4、模具曲面來形成,但是整體模具適合于大批量生產(chǎn)而且制造成本高。而在多點成形中則是將整體模具離散成有限個高度可調的基本體,由沖頭群代替整體模具來完成曲面成形。多點成形方法與傳統(tǒng)的模具成形方法的一個主要區(qū)別就是具有“柔性”加工特點,即可時時控制基本體的位移和速度。在成形前和成形的過程中改變基本體的位置,從而改變被成形件的變形路徑及受力狀態(tài),以達到不同的成形結果。多點成形設備這種柔性院的David.E.Hardt[8]等對類似的成形方法進行了長

5、期的研究,同樣也制造了實驗機。他們采用該設備進行了方筒拉深變形實驗,并采用閉環(huán)控制原理對上下基本體進行測量以控制成形件的成形精度。1999年開發(fā)出的多點拉彎成形裝置,但是只能用于拉彎成形形狀比較簡單的板類件[9]。韓國的工程技術人員對多點成形也開展了一些研究。二十世紀九十年代中期,韓國科學技術研究院開始了有關多點成形的研究工作,試制了具有10x10排列壓頭的多點成形裝置。但是研究還處于實驗室階段,所獲得的試件只是二維成形件。在我國,多點

6、成形工藝也得到了深入的研究。主要集中在吉林大學,李明哲教授帶領的團隊延續(xù)其在日本的工作,并將這種技術命名為“多點成形”法,多點模具和多點壓機是兩種最基本的多點成形方式。1999年成功制造了多點調形機。他對多點成形的基本理論與實用技術進行了系統(tǒng)研究,為多點成形技術的進一步發(fā)展奠定了堅實的理論和實踐基礎。組建的無模成形技術開發(fā)中心對多點成形技術進行了深入的研究。提出了多道次多點成形、分段多點成形理論,并且組織開發(fā)出了多點成形專用CAD/CA

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