板材成形加工

1、第三節(jié)第三節(jié) 板材的成形加工板材的成形加工 船體板材中非平直鋼板較多，彎曲加工工作船體板材中非平直鋼板較多，彎曲加工工作量較大量較大 板材的成形加工方法主要有板材的成形加工方法主要有機(jī)械冷彎和水火機(jī)械冷彎和水火彎板法彎板法 單向曲度板采用機(jī)械冷彎法加工單向曲度板采用機(jī)械冷彎法加工 復(fù)雜曲度板先用冷彎機(jī)械加工出彎曲較大方復(fù)雜曲度板先用冷彎機(jī)械加工出彎曲較大方向的曲度，然后再用水火彎板法加工出其他向的曲度，然后再用水火彎板法加工出其他方向曲度方向曲度 批量較大的板材，可在壓力機(jī)上安裝專用模批量較大的板材，可在壓力機(jī)上安裝專用模壓制成形壓制成形一、鋼板構(gòu)件的冷彎加工一、鋼板構(gòu)件的冷彎加工1. 1.簡

2、單曲度板的冷彎成形簡單曲度板的冷彎成形 具有圓柱形或圓錐形的單向曲度板稱具有圓柱形或圓錐形的單向曲度板稱為簡單曲度板為簡單曲度板 簡單曲度板可用三輥彎板機(jī)加工成形簡單曲度板可用三輥彎板機(jī)加工成形普通三輥彎板機(jī)的結(jié)構(gòu)普通三輥彎板機(jī)的結(jié)構(gòu) 下軸輥是主動輥下軸輥是主動輥，安，安裝在固定軸承內(nèi)裝在固定軸承內(nèi) 由電動機(jī)通過減速器由電動機(jī)通過減速器帶動其旋轉(zhuǎn)帶動其旋轉(zhuǎn) 上軸輥是從動輥上軸輥是從動輥，安裝在可上下調(diào)，安裝在可上下調(diào)節(jié)的軸承內(nèi)節(jié)的軸承內(nèi) 小型三輥彎板機(jī)由人力調(diào)節(jié)，大型小型三輥彎板機(jī)由人力調(diào)節(jié)，大型的由電動機(jī)通過機(jī)械傳動實現(xiàn)的由電動機(jī)通過機(jī)械傳動實現(xiàn)三輥彎板機(jī)的類型三輥彎板機(jī)的類型 三輥彎板機(jī)三

3、輥彎板機(jī)分開式和閉式兩類分開式和閉式兩類 開式三輥彎板機(jī)上軸輥的一端機(jī)架可以開式三輥彎板機(jī)上軸輥的一端機(jī)架可以拆卸，能夠取出彎制好的封閉式整圓柱拆卸，能夠取出彎制好的封閉式整圓柱形構(gòu)件形構(gòu)件普通三輥彎板機(jī)的問題普通三輥彎板機(jī)的問題 除上軸輥做上下調(diào)節(jié)外，不能做其他調(diào)除上軸輥做上下調(diào)節(jié)外，不能做其他調(diào)節(jié)，這使其彎板功能受到很大限制節(jié)，這使其彎板功能受到很大限制 如在彎制圓柱形或圓錐形板件時，如在彎制圓柱形或圓錐形板件時，板的板的邊緣有一段無法進(jìn)行輥壓邊緣有一段無法進(jìn)行輥壓 只好采用加墊塊先輥彎好板邊部分或先只好采用加墊塊先輥彎好板邊部分或先用液壓機(jī)壓好板邊部分用液壓機(jī)壓好板邊部分 為解決上述不足

4、和缺陷，可采用幾種新為解決上述不足和缺陷，可采用幾種新型的輥式彎板機(jī)型的輥式彎板機(jī)三根軸輥可上下升降調(diào)節(jié)三根軸輥可上下升降調(diào)節(jié) 彎板機(jī)的下軸輥不僅可以驅(qū)動，還可以彎板機(jī)的下軸輥不僅可以驅(qū)動，還可以單獨或一起進(jìn)行升降調(diào)節(jié)單獨或一起進(jìn)行升降調(diào)節(jié) 工藝性好，操作方工藝性好，操作方便，適宜簡單曲度便，適宜簡單曲度板的加工板的加工 這種彎板機(jī)彎制構(gòu)這種彎板機(jī)彎制構(gòu)件邊緣部分的過程件邊緣部分的過程如圖示如圖示軸輥可做橫向調(diào)節(jié)軸輥可做橫向調(diào)節(jié) 利用軸輥的橫向移動，縮小作用力間距進(jìn)行利用軸輥的橫向移動，縮小作用力間距進(jìn)行板邊成形板邊成形, ,有兩種類型有兩種類型 上輥可橫向移動的開式三輥彎板機(jī)上輥可橫向移動的

5、開式三輥彎板機(jī) 下輥可橫向移動的閉式三輥彎板機(jī)下輥可橫向移動的閉式三輥彎板機(jī) 開式彎板機(jī)可以用來彎制封閉形筒體或錐體開式彎板機(jī)可以用來彎制封閉形筒體或錐體 閉式三輥彎板機(jī)分別調(diào)節(jié)兩根下軸輥的橫向閉式三輥彎板機(jī)分別調(diào)節(jié)兩根下軸輥的橫向位置，彎制出構(gòu)件邊緣部分的曲度位置，彎制出構(gòu)件邊緣部分的曲度開式三輥彎板機(jī)彎制過程開式三輥彎板機(jī)彎制過程 上軸輥作橫向移動并進(jìn)行升降調(diào)節(jié)，彎上軸輥作橫向移動并進(jìn)行升降調(diào)節(jié)，彎制邊緣部分，再彎制成封閉的筒體制邊緣部分，再彎制成封閉的筒體四輥彎板機(jī)四輥彎板機(jī) 軸輥軸輥1 1和和2 2為主動軸，軸輥為主動軸，軸輥3 3和和4 4從動輥從動輥 軸輥軸輥1 1安裝在固定的軸承

6、內(nèi)安裝在固定的軸承內(nèi) 其余三根軸輥被分別安裝在可作升降調(diào)其余三根軸輥被分別安裝在可作升降調(diào)節(jié)的軸承內(nèi)節(jié)的軸承內(nèi)四輥彎板機(jī)的彎板方式四輥彎板機(jī)的彎板方式 將要彎曲的鋼板夾在軸輥將要彎曲的鋼板夾在軸輥1 1和和2 2之間之間 通過對軸輥通過對軸輥3 3和和4 4作升降調(diào)節(jié)，將鋼板彎作升降調(diào)節(jié)，將鋼板彎制成構(gòu)件所要求的彎曲程度制成構(gòu)件所要求的彎曲程度可做矯平用的四輥彎板機(jī)可做矯平用的四輥彎板機(jī) 在三輥彎板在三輥彎板機(jī)的上輥旁機(jī)的上輥旁增加一根可增加一根可上下調(diào)節(jié)的上下調(diào)節(jié)的矯平輥矯平輥 當(dāng)矯平輥在上軸輥旁的正常位置時，彎當(dāng)矯平輥在上軸輥旁的正常位置時，彎板機(jī)用來矯平鋼板板機(jī)用來矯平鋼板 當(dāng)矯平輥調(diào)節(jié)

7、到下軸旁邊時，則可用來當(dāng)矯平輥調(diào)節(jié)到下軸旁邊時，則可用來彎板彎板可做折邊用的四輥彎板機(jī)可做折邊用的四輥彎板機(jī) 有些三輥彎板機(jī)有些三輥彎板機(jī)的上軸輥通過液的上軸輥通過液壓傳動進(jìn)行升降壓傳動進(jìn)行升降調(diào)節(jié)調(diào)節(jié) 只要在上下軸輥只要在上下軸輥之間安裝合適的之間安裝合適的壓模，即可用來壓模，即可用來進(jìn)行鋼板的折邊進(jìn)行鋼板的折邊 彎板機(jī)彎制圓柱形鋼板彎板機(jī)彎制圓柱形鋼板 在鋼板的在鋼板的兩邊和中央兩邊和中央劃出劃出圓柱的素線圓柱的素線( (平行直線平行直線) ) 調(diào)節(jié)各軸輥，使其軸線互相平行調(diào)節(jié)各軸輥，使其軸線互相平行 使鋼板上的素線平行地對準(zhǔn)下軸輥的縱向槽使鋼板上的素線平行地對準(zhǔn)下軸輥的縱向槽 先彎出邊緣

8、部分的曲度，再將中間部分逐漸彎先彎出邊緣部分的曲度，再將中間部分逐漸彎曲成形曲成形 在彎制過程中，應(yīng)注意鋼板上所劃的素線與下在彎制過程中，應(yīng)注意鋼板上所劃的素線與下軸輥縱向槽是否保持平行軸輥縱向槽是否保持平行 用樣板檢查鋼板彎制的曲度，以便調(diào)節(jié)上軸輥用樣板檢查鋼板彎制的曲度，以便調(diào)節(jié)上軸輥的升降的升降 直至彎曲成形與樣板型線相符合為止直至彎曲成形與樣板型線相符合為止彎板機(jī)彎制錐形鋼板彎板機(jī)彎制錐形鋼板 錐形板兩端曲率不同，在鋼板上事先畫出的錐形板兩端曲率不同，在鋼板上事先畫出的素線是不平行的素線是不平行的 彎制錐形板要保持其素線與上軸輥平行才能彎制錐形板要保持其素線與上軸輥平行才能準(zhǔn)確的彎制成

9、形準(zhǔn)確的彎制成形 必須采取一定的工藝措施必須采取一定的工藝措施 上輥相對下輥呈傾斜狀態(tài)上輥相對下輥呈傾斜狀態(tài)，曲率大的板處上、，曲率大的板處上、下輥間距小于另一端下輥間距小于另一端 將錐形板做將錐形板做3 35 5等分，分區(qū)進(jìn)行輥彎。等分，分區(qū)進(jìn)行輥彎。每一每一分區(qū)的中心線分區(qū)的中心線( (也是一根素線也是一根素線) )應(yīng)與上輥平行應(yīng)與上輥平行錐形板三等分分區(qū)輥彎示意圖錐形板三等分分區(qū)輥彎示意圖 各分區(qū)變形面之間有一定的重疊各分區(qū)變形面之間有一定的重疊( (圖中陰影圖中陰影部分部分) )，使錐形板的小曲率端呈均勻的弧形，使錐形板的小曲率端呈均勻的弧形2. 2.復(fù)雜曲度板的冷彎加工復(fù)雜曲度板的冷

10、彎加工 具有雙向曲度和多向曲度的板稱為復(fù)雜曲度具有雙向曲度和多向曲度的板稱為復(fù)雜曲度板板 冷彎成形設(shè)備主要是液壓機(jī)冷彎成形設(shè)備主要是液壓機(jī) 萬能彎板機(jī)彎制復(fù)雜曲度板，要求操作技術(shù)萬能彎板機(jī)彎制復(fù)雜曲度板，要求操作技術(shù)高度熟練，成形質(zhì)量不易控制，勞動強(qiáng)度大，高度熟練，成形質(zhì)量不易控制，勞動強(qiáng)度大，使用不廣泛使用不廣泛 對于雙向曲度不大的構(gòu)件，也可在三輥彎板對于雙向曲度不大的構(gòu)件，也可在三輥彎板機(jī)上進(jìn)行冷彎機(jī)上進(jìn)行冷彎 主要介紹液壓機(jī)彎板中的有關(guān)問題主要介紹液壓機(jī)彎板中的有關(guān)問題液壓機(jī)的分類液壓機(jī)的分類 根據(jù)使用的液體介質(zhì)不同，液壓機(jī)可分根據(jù)使用的液體介質(zhì)不同，液壓機(jī)可分為為油壓機(jī)和水壓機(jī)油壓機(jī)和

11、水壓機(jī)兩類兩類 油壓機(jī)的壓力由油泵產(chǎn)生，一般沒有蓄油壓機(jī)的壓力由油泵產(chǎn)生，一般沒有蓄壓裝置，所以結(jié)構(gòu)輕巧簡單壓裝置，所以結(jié)構(gòu)輕巧簡單 水壓機(jī)一般都帶有蓄壓裝置，能產(chǎn)生很水壓機(jī)一般都帶有蓄壓裝置，能產(chǎn)生很大的壓力，但機(jī)構(gòu)龐大復(fù)雜大的壓力，但機(jī)構(gòu)龐大復(fù)雜 如果油壓機(jī)的工作壓力能滿足加工要求，如果油壓機(jī)的工作壓力能滿足加工要求，則采用油壓機(jī)較為經(jīng)濟(jì)則采用油壓機(jī)較為經(jīng)濟(jì)常用液壓機(jī)的工作壓力常用液壓機(jī)的工作壓力 液壓機(jī)利用液體的不可壓縮性并能傳液壓機(jī)利用液體的不可壓縮性并能傳遞等壓強(qiáng)的特點，通過一定的機(jī)構(gòu)產(chǎn)遞等壓強(qiáng)的特點，通過一定的機(jī)構(gòu)產(chǎn)生出巨大的工作壓力生出巨大的工作壓力 常用液壓機(jī)的工作壓力常用液壓

12、機(jī)的工作壓力 中小型船廠：中小型船廠：(200(200400)400)10104 4N N 大型船廠：大型船廠：(800(8001 200)1 200)10104 4N N 有的高達(dá)有的高達(dá)3 0003 00010104 4N N液壓機(jī)的結(jié)構(gòu)形式液壓機(jī)的結(jié)構(gòu)形式 懸臂式和框式兩種結(jié)構(gòu)形式懸臂式和框式兩種結(jié)構(gòu)形式 懸臂式液壓機(jī)的工作面三面敞開，操懸臂式液壓機(jī)的工作面三面敞開，操作方便，但工作壓力受到限制作方便，但工作壓力受到限制 框式液壓機(jī)的工作空間受到一定限制，框式液壓機(jī)的工作空間受到一定限制，但結(jié)構(gòu)支承好受力大，因此大功率液但結(jié)構(gòu)支承好受力大，因此大功率液壓機(jī)多采用框式結(jié)構(gòu)壓機(jī)多采用框式結(jié)構(gòu)

13、 還有一種在框式液壓機(jī)基礎(chǔ)上研制成還有一種在框式液壓機(jī)基礎(chǔ)上研制成的可移動壓頭壓力機(jī)，壓頭和工件臺的可移動壓頭壓力機(jī)，壓頭和工件臺能根據(jù)要求進(jìn)行橫移和回轉(zhuǎn)能根據(jù)要求進(jìn)行橫移和回轉(zhuǎn)壓模的壓模的形式形式 利用液壓利用液壓機(jī)彎制復(fù)機(jī)彎制復(fù)雜曲度板雜曲度板時，必須時，必須在壓頭上在壓頭上裝設(shè)壓模裝設(shè)壓模 壓模的形式和精度是影響構(gòu)件成形加工壓模的形式和精度是影響構(gòu)件成形加工質(zhì)量的關(guān)鍵之一質(zhì)量的關(guān)鍵之一通用壓模的應(yīng)用通用壓模的應(yīng)用 為解決船體構(gòu)件的形狀復(fù)雜，尺寸不一為解決船體構(gòu)件的形狀復(fù)雜，尺寸不一的問題，壓模經(jīng)常被設(shè)計成長度為的問題，壓模經(jīng)常被設(shè)計成長度為80080015001500mmmm左右的通用壓

14、模左右的通用壓模 通用壓模彎板一般通用壓模彎板一般只能彎曲一個方向的只能彎曲一個方向的曲度曲度( (如橫向曲度如橫向曲度) ) 其他方向的曲度其他方向的曲度( (如縱向曲度如縱向曲度) )可用水火可用水火彎板法彎制彎板法彎制 使用短壓模能彎制各種曲度的鋼板使用短壓模能彎制各種曲度的鋼板壓模使用的注意壓模使用的注意(1)(1) 用壓模壓制板材前，要先進(jìn)行用壓模壓制板材前，要先進(jìn)行空載試壓空載試壓，以以檢查上、下壓模的對位檢查上、下壓模的對位情況及情況及壓模安壓模安裝的牢固程度裝的牢固程度 對于較長的板材，需分成數(shù)段加壓，且對于較長的板材，需分成數(shù)段加壓，且相鄰兩加壓段應(yīng)重疊相鄰兩加壓段應(yīng)重疊30

15、305050mmmm 用通用壓模進(jìn)行較長板材的折邊，還應(yīng)用通用壓模進(jìn)行較長板材的折邊，還應(yīng)注意注意每次折角角度不能太大每次折角角度不能太大，否則容易否則容易產(chǎn)生裂縫產(chǎn)生裂縫壓模使用的注意壓模使用的注意(2)(2) 在液壓機(jī)上使用通用壓模彎制鋼板構(gòu)在液壓機(jī)上使用通用壓模彎制鋼板構(gòu)件時，應(yīng)校核機(jī)床的工作壓力能否滿件時，應(yīng)校核機(jī)床的工作壓力能否滿足要求足要求 同時，還要按板材的厚度選定下模的同時，還要按板材的厚度選定下模的支點距離支點距離 具體的計算和處理方法，可參考船具體的計算和處理方法，可參考船體工藝手冊的相關(guān)部分體工藝手冊的相關(guān)部分專用壓模的應(yīng)用專用壓模的應(yīng)用 在產(chǎn)品批量在產(chǎn)品批量較大時，則較

16、大時，則應(yīng)制造專用應(yīng)制造專用壓模壓模 專用壓模能保證構(gòu)件成形質(zhì)量，簡化專用壓模能保證構(gòu)件成形質(zhì)量，簡化操作，提高加工速度操作，提高加工速度 在批量生產(chǎn)時經(jīng)濟(jì)上也比較合理在批量生產(chǎn)時經(jīng)濟(jì)上也比較合理板材冷彎加工線板材冷彎加工線 影響影響板板冷彎質(zhì)量的另一個重要因素冷彎質(zhì)量的另一個重要因素 在冷彎之前已經(jīng)劃在號料的板材上在冷彎之前已經(jīng)劃在號料的板材上 由于加工設(shè)備的構(gòu)件形狀各不相同，加由于加工設(shè)備的構(gòu)件形狀各不相同，加工線的形式、分布也不相同工線的形式、分布也不相同 加工線的繪制應(yīng)根據(jù)加工設(shè)備和構(gòu)件的加工線的繪制應(yīng)根據(jù)加工設(shè)備和構(gòu)件的形狀來確定形狀來確定 彎曲單向曲度板時，其加工線都是展開彎曲單向

17、曲度板時，其加工線都是展開后的素線后的素線三角樣板確定冷彎加工線三角樣板確定冷彎加工線 一般船體外板，可用三角樣板確定其冷彎加一般船體外板，可用三角樣板確定其冷彎加工線工線 將板材首、尾兩將板材首、尾兩塊三角樣板拼攏塊三角樣板拼攏 使準(zhǔn)線、準(zhǔn)線與使準(zhǔn)線、準(zhǔn)線與樣板曲邊的交點樣板曲邊的交點a a重合重合 使重合在一起的兩塊三角樣板與平面相切，使重合在一起的兩塊三角樣板與平面相切，標(biāo)出切點標(biāo)出切點B B和和C C曲線長度曲線長度t t和和s s的確定的確定 在首端三角樣在首端三角樣板上量取板上量取B B點點與上縫間的曲與上縫間的曲線長度線長度t t 量取量取C C點與下點與下縫線間曲線縫線間曲線長

18、度長度s s 將曲線長度將曲線長度t t和和s s轉(zhuǎn)駁到板材展開形狀首尾轉(zhuǎn)駁到板材展開形狀首尾端肋骨線的相應(yīng)位置上得點端肋骨線的相應(yīng)位置上得點BC和板材冷彎加工線的確定板材冷彎加工線的確定 連線即為鋼板上的冷彎加工線連線即為鋼板上的冷彎加工線( (輥軋線輥軋線) ) 輥軋線是橫向曲率輥軋線是橫向曲率輥彎加工的基準(zhǔn)線輥彎加工的基準(zhǔn)線B C 在平板上，把各樣在平板上，把各樣板向下平移使其與板向下平移使其與基面基面( (平板平板) )相切相切 所有樣板的切點連所有樣板的切點連線即為輥軋線線即為輥軋線 一般這樣的連線是一條曲線一般這樣的連線是一條曲線液壓機(jī)的應(yīng)用液壓機(jī)的應(yīng)用 液壓機(jī)不僅可以壓彎各種不同

19、曲形得液壓機(jī)不僅可以壓彎各種不同曲形得船體構(gòu)件船體構(gòu)件 而且還可以進(jìn)行板材得折邊、壓角、而且還可以進(jìn)行板材得折邊、壓角、預(yù)彎與矯平工作預(yù)彎與矯平工作 它是船體加工車間得主要設(shè)備它是船體加工車間得主要設(shè)備 應(yīng)該為其配置專用吊運(yùn)裝置和工件移應(yīng)該為其配置專用吊運(yùn)裝置和工件移動、定位、送料及落料得輔助裝置，動、定位、送料及落料得輔助裝置，實現(xiàn)輔助作業(yè)機(jī)械化實現(xiàn)輔助作業(yè)機(jī)械化3. 3. 數(shù)控彎板簡介數(shù)控彎板簡介 彎板工作與其他工序相比，生產(chǎn)效率仍彎板工作與其他工序相比，生產(chǎn)效率仍然很低然很低 應(yīng)用數(shù)控技術(shù)進(jìn)行彎板，會大幅度提高應(yīng)用數(shù)控技術(shù)進(jìn)行彎板，會大幅度提高彎板工作效率，減輕勞動強(qiáng)度彎板工作效率，減輕

20、勞動強(qiáng)度 而且會提高彎板精度，減少裝配和矯正而且會提高彎板精度，減少裝配和矯正工作量工作量 同其他數(shù)控加工裝置一起使用，可以實同其他數(shù)控加工裝置一起使用，可以實現(xiàn)船體加工車間綜合機(jī)械化、自動化，現(xiàn)船體加工車間綜合機(jī)械化、自動化，提高綜合生產(chǎn)能力提高綜合生產(chǎn)能力數(shù)控彎板的研究數(shù)控彎板的研究 數(shù)控彎板樣機(jī)中，最典型的是多壓頭式數(shù)控彎板樣機(jī)中，最典型的是多壓頭式( (或多柱塞式或多柱塞式) )數(shù)控彎板機(jī)數(shù)控彎板機(jī) 彎板前，數(shù)控程序彎板前，數(shù)控程序自動調(diào)節(jié)下模自動調(diào)節(jié)下模( (或或上模上模) )各壓頭高度各壓頭高度 形成與構(gòu)件形狀相形成與構(gòu)件形狀相同的曲面同的曲面( (考慮回考慮回彈在內(nèi)彈在內(nèi)) )日

21、制多壓頭式數(shù)控彎板機(jī)日制多壓頭式數(shù)控彎板機(jī) 主要由主要由彎板機(jī)機(jī)體、輔助裝置及數(shù)控彎板機(jī)機(jī)體、輔助裝置及數(shù)控三部分組成三部分組成 采用采用分段加壓方式分段加壓方式彎曲板材彎曲板材日制日制彎板機(jī)的彎板機(jī)的機(jī)體構(gòu)成機(jī)體構(gòu)成 彎板機(jī)彎板機(jī)機(jī)體由機(jī)座及上、下模構(gòu)成，機(jī)座面機(jī)體由機(jī)座及上、下模構(gòu)成，機(jī)座面積為積為4 44 4m m2 2 下模是數(shù)控驅(qū)動的螺旋調(diào)節(jié)式壓頭，共下模是數(shù)控驅(qū)動的螺旋調(diào)節(jié)式壓頭，共15151515225225個，間距為個，間距為250250mmmm 上模壓頭數(shù)與下模一一對應(yīng)上模壓頭數(shù)與下模一一對應(yīng) 上模各油壓壓頭能單獨動作，整個上機(jī)座也上模各油壓壓頭能單獨動作，整個上機(jī)座也能通過

22、螺旋軸作上下移動能通過螺旋軸作上下移動 該機(jī)總共約能產(chǎn)生該機(jī)總共約能產(chǎn)生147.105147.10510103 3N N 22533 098.62522533 098.62510103 3N N的壓力的壓力日制日制彎板機(jī)的輔助裝置彎板機(jī)的輔助裝置 彎板機(jī)輔助裝置主要包括工件彎板機(jī)輔助裝置主要包括工件輸送裝輸送裝置、定位裝置、支承裝置和曲面測量置、定位裝置、支承裝置和曲面測量裝置裝置 為了為了測量加壓后的回彈量測量加壓后的回彈量，配置了自，配置了自行門式曲面測量裝置行門式曲面測量裝置 由于由于225225個螺旋壓頭必須在很短的時個螺旋壓頭必須在很短的時間內(nèi)進(jìn)行數(shù)控調(diào)節(jié)，所以該機(jī)的數(shù)控間內(nèi)進(jìn)行數(shù)控

23、調(diào)節(jié)，所以該機(jī)的數(shù)控裝置采用裝置采用分時控制系統(tǒng)分時控制系統(tǒng)二、水火彎板二、水火彎板 沿預(yù)定的加熱線用火焰烘炬對板材進(jìn)沿預(yù)定的加熱線用火焰烘炬對板材進(jìn)行局部線狀加熱，并用水進(jìn)行跟蹤冷行局部線狀加熱，并用水進(jìn)行跟蹤冷卻卻( (或讓其自然冷卻或讓其自然冷卻) ) 冷熱作用使板產(chǎn)生冷熱作用使板產(chǎn)生局部塑性變形局部塑性變形，從，從而將板彎成所要求的曲面形狀而將板彎成所要求的曲面形狀 也稱為線狀加熱法也稱為線狀加熱法 目前是大多數(shù)船廠彎制復(fù)雜曲度板和目前是大多數(shù)船廠彎制復(fù)雜曲度板和船體內(nèi)部大型構(gòu)件的主要方法船體內(nèi)部大型構(gòu)件的主要方法1. 1.水火彎板的基本原理水火彎板的基本原理 船體雙向曲度外板大都是帆

24、形板和鞍形板船體雙向曲度外板大都是帆形板和鞍形板 這兩種板的成形都是這兩種板的成形都是先用冷彎設(shè)備按輥軋先用冷彎設(shè)備按輥軋線加工出橫向曲度線加工出橫向曲度( (因其曲率較大因其曲率較大) )，然后，然后用水火彎板法彎出縱向曲度用水火彎板法彎出縱向曲度 加熱過程是在橫向曲度板的兩個板邊或板加熱過程是在橫向曲度板的兩個板邊或板中部進(jìn)行多道直線加熱中部進(jìn)行多道直線加熱 每加熱一道火焰有四種變形每加熱一道火焰有四種變形加熱火焰的四種變形加熱火焰的四種變形 橫向收縮橫向收縮變形變形沿加熱線垂直方向的收縮沿加熱線垂直方向的收縮，起到了板的縱向方向上的縮短作用起到了板的縱向方向上的縮短作用 縱向收縮縱向收縮

25、變形變形平行加熱線，變形平行加熱線，變形量量最最小不影響橫曲度小不影響橫曲度 角變形角變形沿板厚方向，沿板厚方向，由于由于溫度梯度溫度梯度引引起的起的變形變形，對對的的板光順有很大影響板光順有很大影響 縱向彎曲變形縱向彎曲變形每道加熱線的橫向收縮每道加熱線的橫向收縮引起的板縱向彎曲，對中和軸的力矩越大，引起的板縱向彎曲，對中和軸的力矩越大，彎曲變形越大彎曲變形越大水火彎板的變形過程水火彎板的變形過程 板厚為板厚為t t 火焰加熱寬度火焰加熱寬度為為b b 由于加熱火焰由于加熱火焰移動速度較快移動速度較快 在加熱處構(gòu)件的厚度方向上存在較大在加熱處構(gòu)件的厚度方向上存在較大的溫差的溫差 加熱面的溫度

26、高于背面溫度加熱面的溫度高于背面溫度垂直于加熱線的剖面垂直于加熱線的剖面 沿板厚將加熱剖沿板厚將加熱剖面分為兩個區(qū)域面分為兩個區(qū)域 加熱區(qū)加熱區(qū)厚度為厚度為加熱深度加熱深度a a 背面區(qū)背面區(qū)厚度為厚度為t-at-a 加熱前板材溫度為加熱前板材溫度為0 0 熱源通過時熱源通過時，區(qū)溫度升到區(qū)溫度升到，區(qū)溫度升到區(qū)溫度升到 ，顯然顯然熱膨脹的結(jié)果熱膨脹的結(jié)果 區(qū)應(yīng)伸長區(qū)應(yīng)伸長到點劃線位到點劃線位置置 區(qū)應(yīng)伸長區(qū)應(yīng)伸長到實線位置到實線位置 由于熱場的局部性，受熱金屬的膨脹由于熱場的局部性，受熱金屬的膨脹受到周圍較冷金屬的限制受到周圍較冷金屬的限制 、兩區(qū)的伸長相同，因而加熱區(qū)兩區(qū)的伸長相同，因而加

27、熱區(qū)內(nèi)產(chǎn)生壓縮塑性變形內(nèi)產(chǎn)生壓縮塑性變形熱源過后板內(nèi)溫度降到熱源過后板內(nèi)溫度降到0 0 溫度降低后溫度降低后、兩兩區(qū)應(yīng)恢復(fù)原有長度區(qū)應(yīng)恢復(fù)原有長度b b，回到虛線位置回到虛線位置 由于加熱時，由于加熱時，區(qū)的區(qū)的伸長受到限制已發(fā)生伸長受到限制已發(fā)生了塑性變形了塑性變形 因而冷卻后寬度變小因而冷卻后寬度變小而由收縮到圖示點劃而由收縮到圖示點劃線位置的趨勢線位置的趨勢收縮變形的形成收縮變形的形成 在在區(qū)內(nèi)的收縮量沒區(qū)內(nèi)的收縮量沒有有區(qū)大區(qū)大 最后一起收縮到的實最后一起收縮到的實線位置線位置 同時，在同時，在區(qū)內(nèi)產(chǎn)生區(qū)內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力拉應(yīng)力 在在區(qū)內(nèi)產(chǎn)生壓應(yīng)力區(qū)內(nèi)產(chǎn)生壓應(yīng)力拉、壓應(yīng)力的結(jié)果拉、壓應(yīng)力的結(jié)

28、果 作用于整個加熱寬作用于整個加熱寬度度b b內(nèi)內(nèi) 相當(dāng)于作用于平板相當(dāng)于作用于平板上的外加彎矩上的外加彎矩 使板產(chǎn)生圖示的彎使板產(chǎn)生圖示的彎曲變形曲變形 其曲率半徑為其曲率半徑為 角變形為角變形為線狀加熱的結(jié)果線狀加熱的結(jié)果 實際彎板時，板內(nèi)溫度分布在時間上和實際彎板時，板內(nèi)溫度分布在時間上和空間上都是連續(xù)變化的，必然導(dǎo)致整個空間上都是連續(xù)變化的，必然導(dǎo)致整個變化也是連續(xù)變化的變化也是連續(xù)變化的 圖中圖中、兩個區(qū)域的溫度、應(yīng)力和變兩個區(qū)域的溫度、應(yīng)力和變形都是該區(qū)域內(nèi)的平均值形都是該區(qū)域內(nèi)的平均值 所取的四個階段也是加熱所取的四個階段也是加熱冷卻過程中冷卻過程中的典型階段的典型階段 但通過分

29、析可知，對板材進(jìn)行線狀加熱但通過分析可知，對板材進(jìn)行線狀加熱會使其產(chǎn)生橫向收縮變形和角變形會使其產(chǎn)生橫向收縮變形和角變形收縮變形的原因收縮變形的原因 橫向收縮變形在于受熱金屬的膨脹受到周圍橫向收縮變形在于受熱金屬的膨脹受到周圍較冷金屬的限制，因而產(chǎn)生壓縮塑性變形，較冷金屬的限制，因而產(chǎn)生壓縮塑性變形，冷卻時即產(chǎn)生收縮變形冷卻時即產(chǎn)生收縮變形 角變形則是由于最終的橫向收縮變形沿構(gòu)件角變形則是由于最終的橫向收縮變形沿構(gòu)件厚度方向不等所引起的厚度方向不等所引起的 水火彎板就是利用板材在局部加熱水火彎板就是利用板材在局部加熱冷卻過冷卻過程中會產(chǎn)生角變形和橫向收縮變形的特點達(dá)程中會產(chǎn)生角變形和橫向收縮變

30、形的特點達(dá)到成形加工的目的到成形加工的目的 用水跟蹤冷卻的目的在于加大這種變形，增用水跟蹤冷卻的目的在于加大這種變形，增加成形效果加成形效果2. 2. 各種工藝因素對成形效果各種工藝因素對成形效果 的影響的影響(1)(1)加熱線成形效果的影響加熱線成形效果的影響 水火彎板時，加熱線的位置、間距、水火彎板時，加熱線的位置、間距、長短、加熱線寬度和數(shù)量長短、加熱線寬度和數(shù)量( (施加給板的施加給板的總能量總能量) )對板材成形效果影響極大對板材成形效果影響極大 加熱線的位置直接關(guān)系到板材能否正加熱線的位置直接關(guān)系到板材能否正確成形確成形加熱線位置的影響加熱線位置的影響 對一塊板在不同的位置上進(jìn)行線

31、狀加熱，對一塊板在不同的位置上進(jìn)行線狀加熱，成形形狀會完全不同成形形狀會完全不同 確定加熱線位置是水火彎板的關(guān)鍵確定加熱線位置是水火彎板的關(guān)鍵 加熱線位置取決于構(gòu)件的形狀加熱線位置取決于構(gòu)件的形狀 展開時哪部分伸長，加工時應(yīng)收縮回去展開時哪部分伸長，加工時應(yīng)收縮回去 帆形板和鞍形板都是用水火彎板法彎出帆形板和鞍形板都是用水火彎板法彎出縱向曲度，但加熱線位置不同縱向曲度，但加熱線位置不同帆形板和鞍形板加熱線位置圖示帆形板和鞍形板加熱線位置圖示帆形板帆形板的加熱線位置的加熱線位置 帆形板的縱向曲度方向與橫向曲度方帆形板的縱向曲度方向與橫向曲度方向一致，即都朝板的一面彎曲向一致，即都朝板的一面彎曲

32、加熱線位于板橫剖面的兩側(cè)加熱線位于板橫剖面的兩側(cè) 彎曲時采用水火收邊的方法，加熱板彎曲時采用水火收邊的方法，加熱板的凹曲內(nèi)面的凹曲內(nèi)面 依靠橫向收縮變形及角變形依靠橫向收縮變形及角變形( (前者是前者是主要的主要的) )使構(gòu)件兩側(cè)縱邊縮短而得到使構(gòu)件兩側(cè)縱邊縮短而得到構(gòu)件的縱向曲度構(gòu)件的縱向曲度鞍鞍形板形板的加熱線位置的加熱線位置 鞍形板的縱向曲度方向與橫向曲度方鞍形板的縱向曲度方向與橫向曲度方向相反向相反 即橫向朝板的一面彎曲，縱向朝板的即橫向朝板的一面彎曲，縱向朝板的另一面彎曲另一面彎曲 加熱線位于板的橫剖面的中部加熱線位于板的橫剖面的中部 彎曲時應(yīng)加熱構(gòu)件背面的中間部分，彎曲時應(yīng)加熱構(gòu)件

33、背面的中間部分，使中間部分縱向縮短而得到縱向曲度使中間部分縱向縮短而得到縱向曲度加熱線間距和長度加熱線間距和長度 加熱線的長度、疏密主要影響構(gòu)件的成加熱線的長度、疏密主要影響構(gòu)件的成形效果形效果 一般而言，一般而言，加熱線愈密、愈長則產(chǎn)生的加熱線愈密、愈長則產(chǎn)生的變形愈大，成形效果愈好變形愈大，成形效果愈好 因此，當(dāng)要求的彎曲曲率較大時，加熱因此，當(dāng)要求的彎曲曲率較大時，加熱線的布置可適當(dāng)加密、加長線的布置可適當(dāng)加密、加長 應(yīng)注意，應(yīng)注意，不要使加熱線的長度跨越加熱不要使加熱線的長度跨越加熱線所在剖面的中和軸線所在剖面的中和軸，否則會使成形效，否則會使成形效果惡化果惡化(2)(2)冷卻方式的影

34、響冷卻方式的影響 加熱線上處于冷卻過程中的金屬收縮變加熱線上處于冷卻過程中的金屬收縮變形，必然對正處在加熱膨脹的金屬產(chǎn)生形，必然對正處在加熱膨脹的金屬產(chǎn)生一種一種附加塑性變形附加塑性變形 附加變形對提高成形效果很有利附加變形對提高成形效果很有利 水火彎板冷卻方式對這種附加變形有很水火彎板冷卻方式對這種附加變形有很大影響大影響 冷卻方式有冷卻方式有自然冷卻、正面跟蹤水冷和自然冷卻、正面跟蹤水冷和背面跟蹤水冷背面跟蹤水冷三種形式三種形式自然冷卻自然冷卻 在火焰局部加熱后，讓構(gòu)件在空氣中冷卻在火焰局部加熱后，讓構(gòu)件在空氣中冷卻的方法，簡稱空冷的方法，簡稱空冷 優(yōu)點是操作簡單，缺點是成形速度慢、在優(yōu)點

35、是操作簡單，缺點是成形速度慢、在產(chǎn)生角變形的同時產(chǎn)生不需要的縱向撓度產(chǎn)生角變形的同時產(chǎn)生不需要的縱向撓度 空冷法中，冷卻金屬收縮產(chǎn)生的附加變形空冷法中，冷卻金屬收縮產(chǎn)生的附加變形僅占最終變形的一小部分僅占最終變形的一小部分 為提高成形效果，加強(qiáng)收縮附加變形的作為提高成形效果，加強(qiáng)收縮附加變形的作用，因此產(chǎn)生了跟蹤水冷的水火彎板工藝用，因此產(chǎn)生了跟蹤水冷的水火彎板工藝正面跟蹤水冷法正面跟蹤水冷法 冷水噴射加快了冷水噴射加快了正在冷卻的金屬正在冷卻的金屬的收縮的收縮 強(qiáng)化對正在加熱強(qiáng)化對正在加熱金屬的壓縮作用金屬的壓縮作用 由于加熱面被水強(qiáng)制冷卻，溫度急劇由于加熱面被水強(qiáng)制冷卻，溫度急劇降低，甚至

36、使正面溫度低于背面溫度，降低，甚至使正面溫度低于背面溫度，出現(xiàn)負(fù)溫差，降低了角變形的效果出現(xiàn)負(fù)溫差，降低了角變形的效果正面跟蹤水冷法的效果正面跟蹤水冷法的效果 在附加變形的反作用力作用下，使正處在附加變形的反作用力作用下，使正處在冷卻過程中的金屬受到附加拉伸作用在冷卻過程中的金屬受到附加拉伸作用而抵消部分收縮變形而抵消部分收縮變形 因此，這種方法的角變形效果一般不如因此，這種方法的角變形效果一般不如空冷法好空冷法好 橫向收縮變形比空冷法大橫向收縮變形比空冷法大 成形加工所不需要的加熱線縱向收縮變成形加工所不需要的加熱線縱向收縮變形不比空冷法小形不比空冷法小背面跟蹤水冷法背面跟蹤水冷法 在構(gòu)件的正面用在構(gòu)件的正面用烘炬加熱，在構(gòu)烘炬加熱，在構(gòu)件的背面用冷水件的背面用冷水跟蹤熱源進(jìn)行強(qiáng)跟蹤熱源進(jìn)行強(qiáng)制冷卻的方法制冷卻的方法 由于是背面強(qiáng)制冷卻，因此，增大可由于是背面強(qiáng)制冷卻，因此，增大可板材正反面的溫差板材正反面的溫差 比上述兩種方法的角變形大，成形效比上述兩種方法的角變形大，成形效率高率高三種冷卻方法的角變形比較三種冷卻方法的角變形比較綜上所述綜上所述 當(dāng)加熱參數(shù)在一定范圍內(nèi)變化當(dāng)加熱參數(shù)在一定范圍內(nèi)變化 角變形效果角變形效果以以背面跟蹤水冷法最大背面跟蹤水冷法最大，空冷法次之，正面跟蹤水冷法