第2章 船舶建造工艺11_型钢成形加工.ppt

船舶建造工艺 第三节 船体型钢构件的成形加工 非平直船体构件在边缘加工后，应进行成形加工 目的是求得要求的空间形状,是展开的逆过程 一、肋骨成形方法及其分类 船体形状主要是由肋骨线型决定 肋骨加工成形的质量直接影响到船体的建造质量 肋骨成形加工的方法 ①手工热弯成形 ②中频加热肋骨弯曲淬火机热弯成形 ③型钢矫直机冷弯成形 ④三轮滚弯机滚弯成形 ⑤多模头一次成形数控肋骨拉弯机冷弯成形 ⑥三支点肋骨冷弯机冷弯成形 ⑦纯弯曲原理肋骨冷弯机冷弯成形 肋骨成形方法的分类 1.按加工时是否对型材预热分类 分为冷弯成形加工和热弯成形加工 冷弯成形是在常温下直接施加外力使型材产生塑性变形，将其弯成要求的形状，如方法③?⑦ 热弯成形是将型材加热到再结晶温度以上，使其塑性增加而易于变形，再施加外力将其弯成要求的形状，如方法①② 2.按型材的进给方式分类 分为连续进给成形、逐段进给成形和一次成形等三种加工方法 连续进给加工方式(方法②、④)适合于加工圆形肋骨 加工任意曲线形状时操作较复杂 一次成形加工(方法⑤)是指整根肋骨的形状一次加工成形 三轮滚弯机滚弯肋骨示意图 多模头数控拉弯机工作原理 应用拉弯原理设计的多模头数控肋骨拉弯机，能使肋骨一次加工成形 该机的各个模头用数控方法布置成所需的肋骨曲线形状 被加工型材的两端分别夹住，由拉伸机构施加拉力 拉力值略大于型材的屈服极限值 再操纵模头顶压型材进行拉弯加工 多模头一次成形数控肋骨拉弯机 多模头数控拉弯机的应用 由于型材两侧均有模头，可以加工S形肋骨 这种方法从自动化角度看比较简单 因为要适应船体肋骨的最大长度，所以设备庞大、投资多 不易预计型材弯曲时的回弹量，要准确地成形肋骨须经过反复修正 逐段进给成形加工 逐段进给成形加工是国内最常见的加工方法(方法③、⑥、⑦) 特点是进给一段弯曲一段，一段型材弯曲成形后，再进给新的一段 这种加工方法的优点是设备简单，较易实现自动控制 3.按型材的受力状态分类 可分为拉弯原理、集中力弯曲原理和纯弯曲原理三种类型 应用拉弯原理的肋骨冷弯机(方法⑤)比较少见 型材在弯曲过程中不出现压应力 产生皱折现象的可能性较小 对高腹板的船体型材进行拉弯加工时，容易使型材受到破坏 集中力弯曲原理 用集中力弯曲原理加工型材是一种传统的方法(方法③、④、⑥) 目前多数肋骨冷弯机是应用这一原理制造的 集中力弯曲需要三个作用点，所以也称为三支点弯曲 型材在集中载荷Ｐ作用下产生剪切力N和弯距Ｍ 左图为集中力弯曲的受力情况 右图为纯弯曲的受力情况 纯弯曲原理 纯弯曲是指梁截面上仅有弯矩而没有剪力作用，梁处于平面弯曲状态 获得梁的纯弯曲的方法是使简支梁对称地承受两个相等的集中载荷 集中载荷间的l段梁处于纯弯曲状态 梁段内任一截面处 弯矩：M=Pa； 剪力：Q=0 二、型钢构件冷弯成形 1.三支点逐段进给式肋骨冷弯机 三支点冷弯机工作过程 冷弯某一段型材时，可动夹头连同所夹持的型材进退和旋转 三个夹头对型材施加外力使其弯制成所需的形状 一段弯好后，再进给一段，逐段弯制出整根型材 弯曲时，夹头上的加紧装置将型材复板加紧，以防止型材在弯曲过程中产生翘曲和皱折 三支点冷弯机的优缺点 这种肋骨冷弯机优点较多，使用较普遍 但也存在诸如被弯曲的肋骨上压痕大、加工效率不高等缺点 同时三支点冷弯成形中，集中力作用处的弯矩最大 容易形成塑性铰，产生局部变形 2.纯弯曲原理肋骨冷弯机 图示为国内研制的50吨纯弯曲原理肋骨冷弯机的主要工作部分 纯弯曲冷弯机的结构 采用四支点弯曲方式 纯弯曲冷弯机的夹紧形式 中夹头设有两个顶弯柱 纯弯曲冷弯机的工作方式 弯曲机构采用液压传动 首先使三个垂直安置的夹紧油缸驱动三个夹头夹紧型材的腹板 然后由两个水平安置的弯曲油缸分别驱动两个侧夹头体做水平方向的前后运动 逐段进给逐段弯曲成形 纯弯曲冷弯机的优点(1) 加工质量好 型材上载荷作用处压痕显著减小 加工时是用不同曲率的圆弧拟合肋骨曲线，光顺性较好 三支点弯曲时，载荷作用处的局部变形最大，肋骨的光顺性相对较差 纯弯曲冷弯机的优点(2) 加工效率高 用纯弯曲原理加工肋骨，型材塑性变形区大 可增加每次进给的长度，从而提高加工速度 较三支点肋骨冷弯机可提高工效一倍以上 纯弯曲冷弯机的优点(3) 机床的性能比较完善 肋骨可成对加工也可单根加工 设置旁弯(垂向弯曲)校正机构——被加工的型材多为非对称剖面，在弯曲过程中会产生旁弯变形 型材进给操作灵活 可作为型材矫直机使用 3.肋骨冷弯成形的若干问题 (1)检测和控制成形的方法 肋骨冷弯机需要一定的检测和控制成形方法校对型材腹板边缘，使之与要求的曲线一致 没有采用数控程序的冷弯机，常用的控制成形的方法有 铁样(样板)人工对样、逆直