非對壓多壓頭成形的曲面造型方法研究和軟件開發(fā).pdf

1、船體建造過程中存在著大量雙曲度船體板件需要加工成形，目前船廠采用機械冷彎和水火彎板相結合的加工方法比較落后，不能滿足造船生產的自動化和數字化要求。由武漢理工大學和山東碩力機械公司合作研制的、國內外首臺船舶三維數控彎板機采用了非對壓多壓頭成形技術，它是一種將整體模具離散化的柔性成形技術，通過調節(jié)下模各壓頭高度構成不同的曲面形狀，然后上模施壓，實現了不同板材的柔性成形。船舶三維數控彎板機加工成形船體外板的第一步是其下模的調形，而下模的調形數

2、據是通過對船體外板進行非對壓多壓頭成形的曲面造型得到的。本文圍繞非對壓多壓頭成形的曲面造型方法展開研究，主要內容如下：
　?。?）研究了由船體生產設計軟件提供的XML和TXT兩種格式的板材曲面數據文件，從中提取板材曲面三維點，并使用B樣條曲面完成板材曲面的表達。
　?。?）基于B樣條曲面，針對三邊板研究了三邊曲面的表達；針對分區(qū)成形提出了截取子曲面的方法；針對下模壓頭高度的計算提出了反求曲面上一點和近似計算曲面外鄰近點的方法

3、。
　?。?）結合船舶三維數控彎板機的結構特點和沖壓工藝，提出了非對壓多壓頭成形的曲面造型方法，經過曲面調平、長板分區(qū)、分區(qū)曲面二次調平、下模壓頭行列選取、壓頭高度計算及修正等過程，得到了各分區(qū)板的下模調形數據。
　?。?）在VisualStudio編程平臺上基于C＃語言開發(fā)了非對壓多壓頭成形的曲面造型軟件，基于OpenGL構建了三維顯示平臺，實現船體外板的可視化和船舶三維數控彎板機下模調形的仿真。軟件能讀取板材曲面數據文件

4、，對船體外板進行非對壓多壓頭成形的曲面造型，輸出下模調形文件和指導加工的板材定位圖，實現了船體生產設計軟件與船舶三維數控彎板機集成控制系統(tǒng)之間的無縫數據鏈接。
　?。?）使用規(guī)則曲面（帆形曲面和馬鞍形曲面）對非對壓多壓頭成形曲面造型方法進行精度分析，結果表明該方法具有較高的精度，能滿足工程實際的要求。研究發(fā)現給定的曲面數據點越密集，計算精度越好。應用實例表明該方法能適用不同類型的船體雙曲度板，船舶三維數控彎板機的下模調形效果良好。