船舶復(fù)雜曲板熱加工成形工藝研究.doc

《船舶復(fù)雜曲板熱加工成形工藝研究.doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫(kù)。

1、船舶復(fù)雜曲板熱加工成形工藝研究摘要：在造船業(yè)，大量的雙曲度鋼板需要加工，外板成形加工的效率和質(zhì)量直接影響整個(gè)造船進(jìn)度和質(zhì)量。本文總結(jié)了近年來(lái)火焰加熱、高頻感應(yīng)加熱、激光成形等熱加工工藝的新進(jìn)展，闡述了船體曲板熱加工成形的國(guó)內(nèi)外研究近況，提出了進(jìn)一步研究的方向。關(guān)鍵詞：船體板；熱成形；水火彎板；高頻感應(yīng)加熱在“中國(guó)制造2025”和“智能制造”的戰(zhàn)略背景下，船舶制造這一傳統(tǒng)制造領(lǐng)域?yàn)閷?shí)現(xiàn)智能造船，急需推進(jìn)船舶智能制造生產(chǎn)流水線。在造船行業(yè)有大量的船體復(fù)雜曲面外板需要加工，外板成形加工的效率和質(zhì)量直接影響整個(gè)造船進(jìn)度和質(zhì)量。船舶復(fù)雜曲板成形是實(shí)現(xiàn)船舶智能制造的關(guān)鍵一環(huán)，加工方法分為冷加工

2、成形和熱加工成形。熱加工成形是一種船舶曲面外板成形的重要方法，該方法需預(yù)先設(shè)定加工方案，采用熱源在鋼板表面局部線狀加熱，在鋼板厚度方向上產(chǎn)生一定的溫度梯度，冷卻后沿厚度方向產(chǎn)生不同的收縮變形，從而促使鋼板產(chǎn)生整體變形。按照熱源不同可分為火焰加熱、高頻感應(yīng)加熱、激光成形等。單純依靠人工經(jīng)驗(yàn)加工船舶復(fù)雜曲板已無(wú)法滿足智能造船的要求，船舶復(fù)雜曲板自動(dòng)化加工一直是造船業(yè)的研究熱點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)水火彎板工藝參數(shù)預(yù)報(bào)，擺脫對(duì)加工經(jīng)驗(yàn)的依賴，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)船舶曲板水火加工自動(dòng)化和智能化，是造船領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者努力的目標(biāo)之一。1火焰加熱研究現(xiàn)狀6學(xué)海無(wú)涯船舶復(fù)雜曲板熱加工成形工藝研究摘要：在造船業(yè)，大量的雙曲度鋼板

3、需要加工，外板成形加工的效率和質(zhì)量直接影響整個(gè)造船進(jìn)度和質(zhì)量。本文總結(jié)了近年來(lái)火焰加熱、高頻感應(yīng)加熱、激光成形等熱加工工藝的新進(jìn)展，闡述了船體曲板熱加工成形的國(guó)內(nèi)外研究近況，提出了進(jìn)一步研究的方向。關(guān)鍵詞：船體板；熱成形；水火彎板；高頻感應(yīng)加熱在“中國(guó)制造2025”和“智能制造”的戰(zhàn)略背景下，船舶制造這一傳統(tǒng)制造領(lǐng)域?yàn)閷?shí)現(xiàn)智能造船，急需推進(jìn)船舶智能制造生產(chǎn)流水線。在造船行業(yè)有大量的船體復(fù)雜曲面外板需要加工，外板成形加工的效率和質(zhì)量直接影響整個(gè)造船進(jìn)度和質(zhì)量。船舶復(fù)雜曲板成形是實(shí)現(xiàn)船舶智能制造的關(guān)鍵一環(huán)，加工方法分為冷加工成形和熱加工成形。熱加工成形是一種船舶曲面外板成形的重要方法，

4、該方法需預(yù)先設(shè)定加工方案，采用熱源在鋼板表面局部線狀加熱，在鋼板厚度方向上產(chǎn)生一定的溫度梯度，冷卻后沿厚度方向產(chǎn)生不同的收縮變形，從而促使鋼板產(chǎn)生整體變形。按照熱源不同可分為火焰加熱、高頻感應(yīng)加熱、激光成形等。單純依靠人工經(jīng)驗(yàn)加工船舶復(fù)雜曲板已無(wú)法滿足智能造船的要求，船舶復(fù)雜曲板自動(dòng)化加工一直是造船業(yè)的研究熱點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)水火彎板工藝參數(shù)預(yù)報(bào)，擺脫對(duì)加工經(jīng)驗(yàn)的依賴，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)船舶曲板水火加工自動(dòng)化和智能化，是造船領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者努力的目標(biāo)之一。1火焰加熱研究現(xiàn)狀6學(xué)海無(wú)涯火焰加熱一般利用氧-乙炔或氧-丙烯作為熱源，跟蹤水冷。該方法是目前世界各國(guó)廣泛采用的商船復(fù)雜曲板加工成形方法，具有操作簡(jiǎn)單、

5、成本低廉、適用范圍大等優(yōu)勢(shì)。船體復(fù)雜曲板加工的研究思路一般通過(guò)數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法研究成形機(jī)理，研究變形和工藝參數(shù)之間的規(guī)律，建立相關(guān)的數(shù)學(xué)模型，試圖將設(shè)計(jì)曲面和變形建立聯(lián)系，根據(jù)設(shè)計(jì)曲面的數(shù)據(jù)和相關(guān)的數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)成形工藝參數(shù)。曲板成形數(shù)值計(jì)算的研究方法主要分為熱彈塑性有限元法和固有應(yīng)變法，日本學(xué)者研究水火彎板根據(jù)固有應(yīng)變法，韓國(guó)和國(guó)內(nèi)學(xué)者采用熱彈塑性有限元法。1.1火焰加熱國(guó)外研究近況。日本大阪大學(xué)Vega等[1-2]研究了交叉加熱線對(duì)固有應(yīng)變的影響，研究中將兩條加熱線十字交叉布置。分析了熱輸入、板厚、板長(zhǎng)、板寬對(duì)線變形和角變形的影響，進(jìn)而分析了不同板長(zhǎng)下第一條加熱線長(zhǎng)度和

6、第二條加熱線長(zhǎng)度的比值對(duì)線變形和角變形的影響。揭示了加熱線的交叉效應(yīng)、加熱條件和幾何因素對(duì)固有變形的影響。日本東京大學(xué)Sun等[3]提出了一種基于虛擬樣板的曲面匹配方法，掃描得到加工曲面，根據(jù)設(shè)計(jì)曲面計(jì)算虛擬樣板，采用區(qū)域生長(zhǎng)算法匹配加工曲面和虛擬樣板，開發(fā)相應(yīng)的軟件顯示設(shè)計(jì)曲面和加工曲面的偏差，指導(dǎo)工人進(jìn)行水火彎板加工。韓國(guó)三星重工Park等[4]提出了一種水火彎板加工閉環(huán)的方法，包括加工、曲面測(cè)量、曲面匹配和二次加工等，采用激光掃描曲面，并進(jìn)行曲面匹配，帆形板采用三角形加熱，鞍形板采用線加熱。1.2火焰加熱國(guó)內(nèi)研究近況。徐金雄等[5-6]提出一種基于曲面分解的特征識(shí)別與專家分類

7、方法。將外板曲面分解成橫向彎曲面、縱向彎曲面和扭向彎曲面，再對(duì)分解曲面的特征進(jìn)行分析，總結(jié)出簡(jiǎn)單板型的特點(diǎn)及分類規(guī)則，為外板加工參數(shù)的優(yōu)化選擇提供依據(jù)。此外，提出一種船體外板成形效果的量化評(píng)價(jià)方法，將設(shè)計(jì)曲面和加工曲面的肋骨線置于同一坐標(biāo)系下，計(jì)算肋骨線關(guān)鍵點(diǎn)的曲率，計(jì)算兩個(gè)曲面關(guān)鍵點(diǎn)肋骨線曲率的皮爾遜相關(guān)系數(shù)，據(jù)此量化水火彎板的成形進(jìn)度。江蘇大學(xué)齊亮等[7]研究了水火彎板成形影響因素對(duì)表面溫度和變形的影響。為比較不同成形條件下的熱輸入，提出了單位面積熱源總能量的有效