型鋼成形加工

1、第三節(jié)第三節(jié) 船體型鋼構(gòu)件的成形加工船體型鋼構(gòu)件的成形加工 非平直船體構(gòu)件在邊緣加工后，應(yīng)進(jìn)行非平直船體構(gòu)件在邊緣加工后，應(yīng)進(jìn)行成形加工成形加工 目的是求得要求的空間形狀目的是求得要求的空間形狀, ,是展開(kāi)的是展開(kāi)的逆過(guò)程逆過(guò)程一、肋骨成形方法及其分類一、肋骨成形方法及其分類 船體形狀主要是由肋骨線型決定船體形狀主要是由肋骨線型決定 肋骨加工成形的質(zhì)量直接影響到船體的肋骨加工成形的質(zhì)量直接影響到船體的建造質(zhì)量建造質(zhì)量肋骨成形加工的方法肋骨成形加工的方法 手工熱彎成形手工熱彎成形中頻加熱肋骨彎曲淬火機(jī)熱彎成形中頻加熱肋骨彎曲淬火機(jī)熱彎成形型鋼矯直機(jī)冷彎成形型鋼矯直機(jī)冷彎成形三輪滾彎?rùn)C(jī)滾彎成形三輪

2、滾彎?rùn)C(jī)滾彎成形多模頭一次成形數(shù)控肋骨拉彎?rùn)C(jī)冷多模頭一次成形數(shù)控肋骨拉彎?rùn)C(jī)冷彎成形彎成形三支點(diǎn)肋骨冷彎?rùn)C(jī)冷彎成形三支點(diǎn)肋骨冷彎?rùn)C(jī)冷彎成形純彎曲原理肋骨冷彎?rùn)C(jī)冷彎成形純彎曲原理肋骨冷彎?rùn)C(jī)冷彎成形肋骨成形方法的分類肋骨成形方法的分類1. 1.按加工時(shí)是否對(duì)型材預(yù)熱分類按加工時(shí)是否對(duì)型材預(yù)熱分類 分為分為冷彎成形加工冷彎成形加工和和熱彎成形加工熱彎成形加工 冷彎成形是在常溫下直接施加外力使型冷彎成形是在常溫下直接施加外力使型材產(chǎn)生塑性變形，將其彎成要求的形狀，材產(chǎn)生塑性變形，將其彎成要求的形狀，如方法如方法 熱彎成形是將型材加熱到再結(jié)晶溫度以熱彎成形是將型材加熱到再結(jié)晶溫度以上，使其塑性增加而易于變形

3、，再施加上，使其塑性增加而易于變形，再施加外力將其彎成要求的形狀，如方法外力將其彎成要求的形狀，如方法2. 2.按型材的進(jìn)給方式分類按型材的進(jìn)給方式分類 分為連續(xù)進(jìn)給成形、逐段進(jìn)給成形和分為連續(xù)進(jìn)給成形、逐段進(jìn)給成形和一次成形等三種加工方法一次成形等三種加工方法 連續(xù)進(jìn)給加工方式連續(xù)進(jìn)給加工方式( (方法、方法、) )適合適合于加工圓形肋骨于加工圓形肋骨 加工任意曲線形狀時(shí)操作較復(fù)雜加工任意曲線形狀時(shí)操作較復(fù)雜 一次成形加工一次成形加工( (方法方法) )是指整根肋骨是指整根肋骨的形狀一次加工成形的形狀一次加工成形三輪滾彎?rùn)C(jī)滾彎肋骨示意圖三輪滾彎?rùn)C(jī)滾彎肋骨示意圖多模頭數(shù)控拉彎?rùn)C(jī)工作原理多模頭數(shù)

4、控拉彎?rùn)C(jī)工作原理 應(yīng)用拉彎原理設(shè)計(jì)的多模頭數(shù)控肋骨應(yīng)用拉彎原理設(shè)計(jì)的多模頭數(shù)控肋骨拉彎?rùn)C(jī)，能使肋骨拉彎?rùn)C(jī)，能使肋骨一次加工成形一次加工成形 該機(jī)的各個(gè)模頭用數(shù)控方法布置成所該機(jī)的各個(gè)模頭用數(shù)控方法布置成所需的肋骨曲線形狀需的肋骨曲線形狀 被加工型材的兩端分別夾住，由拉伸被加工型材的兩端分別夾住，由拉伸機(jī)構(gòu)施加拉力機(jī)構(gòu)施加拉力 拉力值略大于型材的屈服極限值拉力值略大于型材的屈服極限值 再操縱模頭頂壓型材進(jìn)行拉彎加工再操縱模頭頂壓型材進(jìn)行拉彎加工多模頭一次成形數(shù)控肋骨拉彎?rùn)C(jī)多模頭一次成形數(shù)控肋骨拉彎?rùn)C(jī) 多模頭數(shù)控拉彎?rùn)C(jī)的應(yīng)用多模頭數(shù)控拉彎?rùn)C(jī)的應(yīng)用 由于型材兩側(cè)均有模頭，可以加工由于型材兩側(cè)均有模頭

5、，可以加工S S形肋骨形肋骨 這種方法從自動(dòng)化角度看比較簡(jiǎn)單這種方法從自動(dòng)化角度看比較簡(jiǎn)單 因?yàn)橐m應(yīng)船體肋骨的最大長(zhǎng)度，所因?yàn)橐m應(yīng)船體肋骨的最大長(zhǎng)度，所以設(shè)備龐大、投資多以設(shè)備龐大、投資多 不易預(yù)計(jì)型材彎曲時(shí)的回彈量，要準(zhǔn)不易預(yù)計(jì)型材彎曲時(shí)的回彈量，要準(zhǔn)確地成形肋骨須經(jīng)過(guò)反復(fù)修正確地成形肋骨須經(jīng)過(guò)反復(fù)修正逐段進(jìn)給成形加工逐段進(jìn)給成形加工 逐段進(jìn)給成形加工是國(guó)內(nèi)最常見(jiàn)的加逐段進(jìn)給成形加工是國(guó)內(nèi)最常見(jiàn)的加工方法工方法( (方法、方法、) ) 特點(diǎn)是進(jìn)給一段彎曲一段，特點(diǎn)是進(jìn)給一段彎曲一段，一段型材一段型材彎曲成形后彎曲成形后，再進(jìn)給新的一段再進(jìn)給新的一段 這種加工方法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，較這種加

6、工方法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，較易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制3.3.按型材的受力狀態(tài)分類按型材的受力狀態(tài)分類 可分為可分為拉彎原理拉彎原理、集中力彎曲原理集中力彎曲原理和和純彎曲原理純彎曲原理三種類型三種類型 應(yīng)用拉彎原理的肋骨冷彎?rùn)C(jī)應(yīng)用拉彎原理的肋骨冷彎?rùn)C(jī)( (方法方法) )比較少見(jiàn)比較少見(jiàn) 型材在彎曲過(guò)程中不出現(xiàn)壓應(yīng)力型材在彎曲過(guò)程中不出現(xiàn)壓應(yīng)力 產(chǎn)生皺折現(xiàn)象的可能性較小產(chǎn)生皺折現(xiàn)象的可能性較小 對(duì)高腹板的船體型材進(jìn)行拉彎加工時(shí)，對(duì)高腹板的船體型材進(jìn)行拉彎加工時(shí)，容易使型材受到破壞容易使型材受到破壞集中力彎曲原理集中力彎曲原理 用集中力彎曲原理加工型材是一種傳用集中力彎曲原理加工型材是一種傳統(tǒng)的

7、方法統(tǒng)的方法( (方法、方法、) ) 目前多數(shù)肋骨冷彎?rùn)C(jī)是應(yīng)用這一原理目前多數(shù)肋骨冷彎?rùn)C(jī)是應(yīng)用這一原理制造的制造的 集中力彎曲需要三個(gè)作用點(diǎn)，所以也集中力彎曲需要三個(gè)作用點(diǎn)，所以也稱為稱為三支點(diǎn)彎曲三支點(diǎn)彎曲 型材在集中載荷作用下產(chǎn)生剪切力型材在集中載荷作用下產(chǎn)生剪切力N N和彎距和彎距左圖為集中力彎曲的受力情況左圖為集中力彎曲的受力情況 右圖為純彎曲的受力情況右圖為純彎曲的受力情況純彎曲原理純彎曲原理 純彎曲是指梁截面上僅有彎矩而沒(méi)有純彎曲是指梁截面上僅有彎矩而沒(méi)有剪力作用，梁處于平面彎曲狀態(tài)剪力作用，梁處于平面彎曲狀態(tài) 獲得梁的純彎曲的方法是使簡(jiǎn)支梁對(duì)獲得梁的純彎曲的方法是使簡(jiǎn)支梁對(duì)稱地承

8、受兩個(gè)相等的集中載荷稱地承受兩個(gè)相等的集中載荷 集中載荷間的集中載荷間的l段梁處于純彎曲狀態(tài)段梁處于純彎曲狀態(tài) 梁段內(nèi)任一截面處梁段內(nèi)任一截面處 彎矩：彎矩：M=PaM=Pa； 剪力：剪力：Q=0Q=0二、型鋼構(gòu)件冷彎成形二、型鋼構(gòu)件冷彎成形1. 1.三支點(diǎn)逐段進(jìn)給式肋骨冷彎?rùn)C(jī)三支點(diǎn)逐段進(jìn)給式肋骨冷彎?rùn)C(jī) 機(jī)床工作部分的機(jī)床工作部分的示意圖見(jiàn)右圖示意圖見(jiàn)右圖 中間為固定夾頭中間為固定夾頭 兩側(cè)為活動(dòng)夾頭兩側(cè)為活動(dòng)夾頭可夾持型材做進(jìn)可夾持型材做進(jìn)退和旋轉(zhuǎn)退和旋轉(zhuǎn)三支點(diǎn)冷彎?rùn)C(jī)工作過(guò)程三支點(diǎn)冷彎?rùn)C(jī)工作過(guò)程 冷彎某一段型材時(shí)，可動(dòng)夾頭連同所夾冷彎某一段型材時(shí)，可動(dòng)夾頭連同所夾持的型材進(jìn)退和旋轉(zhuǎn)持的型材進(jìn)

9、退和旋轉(zhuǎn) 三個(gè)夾頭對(duì)型材施加外力使其彎制成所三個(gè)夾頭對(duì)型材施加外力使其彎制成所需的形狀需的形狀 一段彎好后，再進(jìn)給一段，逐段彎制出一段彎好后，再進(jìn)給一段，逐段彎制出整根型材整根型材 彎曲時(shí)，夾頭上的加緊裝置將型材復(fù)板彎曲時(shí)，夾頭上的加緊裝置將型材復(fù)板加緊，以防止型材在彎曲過(guò)程中產(chǎn)生翹加緊，以防止型材在彎曲過(guò)程中產(chǎn)生翹曲和皺折曲和皺折三支點(diǎn)冷彎?rùn)C(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)三支點(diǎn)冷彎?rùn)C(jī)的優(yōu)缺點(diǎn) 這種肋骨冷彎?rùn)C(jī)優(yōu)點(diǎn)較多，使用較普這種肋骨冷彎?rùn)C(jī)優(yōu)點(diǎn)較多，使用較普遍遍 但也存在諸如被彎曲的肋骨上壓痕大、但也存在諸如被彎曲的肋骨上壓痕大、加工效率不高等缺點(diǎn)加工效率不高等缺點(diǎn) 同時(shí)三支點(diǎn)冷彎成形中，集中力作用同時(shí)三支點(diǎn)冷彎成

10、形中，集中力作用處的彎矩最大處的彎矩最大 容易形成塑性鉸，產(chǎn)生局部變形容易形成塑性鉸，產(chǎn)生局部變形2. 2.純彎曲原理肋骨冷彎?rùn)C(jī)純彎曲原理肋骨冷彎?rùn)C(jī) 圖示為國(guó)內(nèi)研制的圖示為國(guó)內(nèi)研制的5050噸純彎曲原理噸純彎曲原理肋骨冷彎?rùn)C(jī)的主要工作部分肋骨冷彎?rùn)C(jī)的主要工作部分純彎曲冷彎?rùn)C(jī)的結(jié)構(gòu)純彎曲冷彎?rùn)C(jī)的結(jié)構(gòu) 采用四支點(diǎn)彎曲方式采用四支點(diǎn)彎曲方式 機(jī)械部分組成機(jī)械部分組成 水平彎曲機(jī)構(gòu)水平彎曲機(jī)構(gòu) 垂向彎曲機(jī)構(gòu)垂向彎曲機(jī)構(gòu) 進(jìn)料機(jī)構(gòu)進(jìn)料機(jī)構(gòu) 正位機(jī)構(gòu)正位機(jī)構(gòu) 壓印機(jī)構(gòu)壓印機(jī)構(gòu)純彎曲冷彎?rùn)C(jī)的夾緊形式純彎曲冷彎?rùn)C(jī)的夾緊形式 中夾頭設(shè)有兩個(gè)頂彎柱中夾頭設(shè)有兩個(gè)頂彎柱 側(cè)夾頭體各有一側(cè)夾頭體各有一個(gè)頂彎柱個(gè)頂彎柱

11、 四個(gè)頂彎柱使型四個(gè)頂彎柱使型材在腹板平面內(nèi)材在腹板平面內(nèi)( (機(jī)床水平平面機(jī)床水平平面) )內(nèi)按純彎曲原理內(nèi)按純彎曲原理進(jìn)行彎曲進(jìn)行彎曲純彎曲冷彎?rùn)C(jī)的工作方式純彎曲冷彎?rùn)C(jī)的工作方式 彎曲機(jī)構(gòu)采用液壓傳動(dòng)彎曲機(jī)構(gòu)采用液壓傳動(dòng) 首先使三個(gè)垂直安置的夾緊油缸驅(qū)動(dòng)首先使三個(gè)垂直安置的夾緊油缸驅(qū)動(dòng)三個(gè)夾頭夾緊型材的腹板三個(gè)夾頭夾緊型材的腹板 然后由兩個(gè)水平安置的彎曲油缸分別然后由兩個(gè)水平安置的彎曲油缸分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)側(cè)夾頭體做水平方向的前后驅(qū)動(dòng)兩個(gè)側(cè)夾頭體做水平方向的前后運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng) 逐段進(jìn)給逐段彎曲成形逐段進(jìn)給逐段彎曲成形純彎曲冷彎?rùn)C(jī)的優(yōu)點(diǎn)純彎曲冷彎?rùn)C(jī)的優(yōu)點(diǎn)(1)(1) 加工質(zhì)量好加工質(zhì)量好 型材上載荷作用

12、處壓痕顯著減小型材上載荷作用處壓痕顯著減小 加工時(shí)是用不同曲率的圓弧擬合肋骨加工時(shí)是用不同曲率的圓弧擬合肋骨曲線，光順性較好曲線，光順性較好 三支點(diǎn)彎曲時(shí)，載荷作用處的局部變?nèi)c(diǎn)彎曲時(shí)，載荷作用處的局部變形最大，肋骨的光順性相對(duì)較差形最大，肋骨的光順性相對(duì)較差純彎曲冷彎?rùn)C(jī)的優(yōu)點(diǎn)純彎曲冷彎?rùn)C(jī)的優(yōu)點(diǎn)(2)(2) 加工效率高加工效率高 用純彎曲原理加工肋骨，型材塑性用純彎曲原理加工肋骨，型材塑性變形區(qū)大變形區(qū)大 可增加每次進(jìn)給的長(zhǎng)度，從而提高加可增加每次進(jìn)給的長(zhǎng)度，從而提高加工速度工速度 較三支點(diǎn)肋骨冷彎?rùn)C(jī)可提高工效一倍較三支點(diǎn)肋骨冷彎?rùn)C(jī)可提高工效一倍以上以上純彎曲冷彎?rùn)C(jī)的優(yōu)點(diǎn)純彎曲冷彎?rùn)C(jī)的優(yōu)點(diǎn)(

13、3)(3) 機(jī)床的性能比較完善機(jī)床的性能比較完善 肋骨可成對(duì)加工也可單根加工肋骨可成對(duì)加工也可單根加工 設(shè)置旁彎設(shè)置旁彎( (垂向彎曲垂向彎曲) )校正機(jī)構(gòu)校正機(jī)構(gòu)被被加工的型材多為非對(duì)稱剖面，在彎曲加工的型材多為非對(duì)稱剖面，在彎曲過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生旁彎變形過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生旁彎變形 型材進(jìn)給操作靈活型材進(jìn)給操作靈活 可作為型材矯直機(jī)使用可作為型材矯直機(jī)使用3.3.肋骨冷彎成形的若干問(wèn)題肋骨冷彎成形的若干問(wèn)題(1)(1)檢測(cè)和控制成形的方法檢測(cè)和控制成形的方法 肋骨冷彎?rùn)C(jī)需要一定的檢測(cè)和控制成肋骨冷彎?rùn)C(jī)需要一定的檢測(cè)和控制成形方法形方法校對(duì)校對(duì)型材腹板邊緣，型材腹板邊緣，使之與要使之與要求的曲線一致求的曲

14、線一致 沒(méi)有采用數(shù)控程序的冷彎?rùn)C(jī)，常用的沒(méi)有采用數(shù)控程序的冷彎?rùn)C(jī)，常用的控制成形的方法有控制成形的方法有 鐵樣鐵樣( (樣板樣板) )人工對(duì)樣人工對(duì)樣、逆直線法逆直線法和和仿仿形控制法形控制法 鐵樣鐵樣( (樣板樣板) )人工對(duì)樣人工對(duì)樣 需要依據(jù)放樣提供的結(jié)構(gòu)型線制作鐵樣或樣需要依據(jù)放樣提供的結(jié)構(gòu)型線制作鐵樣或樣板、費(fèi)工費(fèi)料板、費(fèi)工費(fèi)料 在型材加工過(guò)程中用它反復(fù)檢查在型材加工過(guò)程中用它反復(fù)檢查( (校對(duì)校對(duì)) )所彎所彎曲型材腹板邊緣曲型材腹板邊緣 操作繁復(fù)，對(duì)工人技術(shù)水平要求較高操作繁復(fù)，對(duì)工人技術(shù)水平要求較高 逆直線法逆直線法 逆直線在彎曲前的平直型材上是一根曲線逆直線在彎曲前的平直型材

15、上是一根曲線 型材彎曲到腹板邊緣與結(jié)構(gòu)型線吻合時(shí)，曲型材彎曲到腹板邊緣與結(jié)構(gòu)型線吻合時(shí)，曲線變?yōu)橐桓本€線變?yōu)橐桓本€逆直線法加工逆直線法加工 準(zhǔn)確地求取逆直線的形狀是逆直線加工準(zhǔn)確地求取逆直線的形狀是逆直線加工的關(guān)鍵的關(guān)鍵 在型材彎制過(guò)程中，可以通過(guò)檢測(cè)逆直在型材彎制過(guò)程中，可以通過(guò)檢測(cè)逆直線是否變直來(lái)控制構(gòu)件的成形線是否變直來(lái)控制構(gòu)件的成形 逆直線方法主要適用于腹板較高、曲度逆直線方法主要適用于腹板較高、曲度較小的肋骨較小的肋骨 省去制作樣板的材料和工時(shí)省去制作樣板的材料和工時(shí) 但需要求作逆直曲線，而且在加工時(shí)的但需要求作逆直曲線，而且在加工時(shí)的檢測(cè)也較繁復(fù)檢測(cè)也較繁復(fù)仿形控制法仿形控制法

16、 針對(duì)數(shù)控肋骨冷彎?rùn)C(jī)尚未普及，解決針對(duì)數(shù)控肋骨冷彎?rùn)C(jī)尚未普及，解決肋骨冷彎人工對(duì)樣的困難而研究的一肋骨冷彎人工對(duì)樣的困難而研究的一種成形控制方法種成形控制方法 所謂仿形控制，就是在肋骨冷彎?rùn)C(jī)上所謂仿形控制，就是在肋骨冷彎?rùn)C(jī)上安裝一套仿形裝置安裝一套仿形裝置 彎制肋骨時(shí)，使彎制肋骨時(shí)，使鐵樣與肋骨鐵樣與肋骨同步進(jìn)給，同步進(jìn)給，肋骨逐段彎曲肋骨逐段彎曲仿形裝置示意圖仿形裝置示意圖仿形控制法工作原理仿形控制法工作原理 保證每段肋骨和鐵樣在保證每段肋骨和鐵樣在y方向上的距方向上的距離為一定值離為一定值y0 肋骨即可彎制成與鐵樣相同的形狀肋骨即可彎制成與鐵樣相同的形狀 坐標(biāo)系中任一曲線坐標(biāo)系中任一曲線f

17、( (x) )上各點(diǎn)沿上各點(diǎn)沿y方方向做距離為向做距離為y0的平移，所得各點(diǎn)構(gòu)的平移，所得各點(diǎn)構(gòu)成的新曲線成的新曲線F( (x) ) F( (x) )與原曲線與原曲線f( (x) )的形狀完全相同的形狀完全相同仿形裝置的構(gòu)成仿形裝置的構(gòu)成 主要由主要由平移機(jī)平移機(jī)構(gòu)構(gòu)和和檢檢測(cè)機(jī)構(gòu)測(cè)機(jī)構(gòu)組成組成 平移機(jī)構(gòu)使滑塊在小車上沿平移機(jī)構(gòu)使滑塊在小車上沿y方向滑方向滑動(dòng)，小車在軌道上橫向動(dòng)，小車在軌道上橫向( (x方向方向) )平移平移仿形裝置的仿形裝置的平移滑塊平移滑塊 滑塊夾臂分滑塊夾臂分別夾住型材別夾住型材和鐵樣和鐵樣 型材和鐵樣型材和鐵樣的端點(diǎn)在的端點(diǎn)在y方向上始終方向上始終相距相距y0 型材進(jìn)

18、料和彎曲時(shí)帶動(dòng)滑塊平移型材進(jìn)料和彎曲時(shí)帶動(dòng)滑塊平移 檢測(cè)機(jī)構(gòu)上有兩個(gè)仿形觸桿檢測(cè)機(jī)構(gòu)上有兩個(gè)仿形觸桿仿形裝置的仿形裝置的檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)機(jī)構(gòu) 觸桿觸桿1 1始終始終保證鐵樣與保證鐵樣與肋骨的距離肋骨的距離為為y0 兩個(gè)觸桿間兩個(gè)觸桿間為正在加工為正在加工的肋骨段的肋骨段 加工肋骨段與對(duì)應(yīng)的鐵樣型線之間的加工肋骨段與對(duì)應(yīng)的鐵樣型線之間的偏差可在觸桿偏差可在觸桿2上反映出來(lái)上反映出來(lái)檢測(cè)檢測(cè)偏差偏差P P0 0=y=y0 0-y-y 判斷加工偏判斷加工偏差的大小和差的大小和方向方向 操縱彎曲機(jī)操縱彎曲機(jī)構(gòu)對(duì)肋骨進(jìn)構(gòu)對(duì)肋骨進(jìn)行彎曲行彎曲 彎曲回彈后，若偏差消失彎曲回彈后，若偏差消失(或小于允許或小于允許

19、誤差誤差)，表明肋骨彎曲成形合格，表明肋骨彎曲成形合格( (2) 2)型材冷彎時(shí)的附加變形型材冷彎時(shí)的附加變形 以及消除措施以及消除措施 角鋼和球扁鋼為角鋼和球扁鋼為不對(duì)稱型材不對(duì)稱型材，塑性彎，塑性彎曲時(shí)會(huì)產(chǎn)生曲時(shí)會(huì)產(chǎn)生旁彎、倒邊、扭曲和皺折旁彎、倒邊、扭曲和皺折等嚴(yán)重影響加工質(zhì)量的變形等嚴(yán)重影響加工質(zhì)量的變形 旁彎變形在不對(duì)稱旁彎變形在不對(duì)稱型材成形加工時(shí)很型材成形加工時(shí)很容易形成容易形成 產(chǎn)生的原因如圖示產(chǎn)生的原因如圖示旁彎變形旁彎變形的產(chǎn)生的產(chǎn)生 開(kāi)口薄壁構(gòu)件開(kāi)口薄壁構(gòu)件剖面形剖面形心和扭心不重合心和扭心不重合 型鋼在型鋼在XOYXOY平面平面( (腹板腹板平面平面) )內(nèi)彎曲內(nèi)彎曲

20、受彎矩受彎矩M MZ Z作用，腹板邊緣的應(yīng)力在橫作用，腹板邊緣的應(yīng)力在橫剖面的合力對(duì)剖面的合力對(duì)Y Y軸的力矩不平衡軸的力矩不平衡 在在XOZXOZ平面產(chǎn)生另一彎矩平面產(chǎn)生另一彎矩M MY Y，使型鋼使型鋼腹板厚度方向彎曲變形即旁彎變形腹板厚度方向彎曲變形即旁彎變形旁彎變形旁彎變形的預(yù)防與消除的預(yù)防與消除 主要采用預(yù)置反變形量和設(shè)置垂向彎曲系主要采用預(yù)置反變形量和設(shè)置垂向彎曲系統(tǒng)反變形等兩種措施統(tǒng)反變形等兩種措施 倒邊是型材成形過(guò)程中產(chǎn)生的面板與腹板倒邊是型材成形過(guò)程中產(chǎn)生的面板與腹板之間夾角減小的剖面畸變之間夾角減小的剖面畸變 這種現(xiàn)象可以用最小阻力定律解釋這種現(xiàn)象可以用最小阻力定律解釋 彎

21、曲時(shí)距離中性軸愈遠(yuǎn)的材料，變形阻力彎曲時(shí)距離中性軸愈遠(yuǎn)的材料，變形阻力愈大愈大 為減小變形阻力，材料有向中性軸靠近的為減小變形阻力，材料有向中性軸靠近的趨勢(shì)，于是造成剖面畸變趨勢(shì)，于是造成剖面畸變倒邊、扭曲、倒邊、扭曲、皺折與預(yù)防皺折與預(yù)防 倒邊和旁彎變形在長(zhǎng)度方向上的積累，倒邊和旁彎變形在長(zhǎng)度方向上的積累，就形成了肋骨長(zhǎng)度方向上的扭曲現(xiàn)象就形成了肋骨長(zhǎng)度方向上的扭曲現(xiàn)象 預(yù)防倒邊大都用加墊硬面板的方法預(yù)防倒邊大都用加墊硬面板的方法 皺折變形是型材在反彎加工時(shí)，型線皺折變形是型材在反彎加工時(shí)，型線邊緣一側(cè)受壓應(yīng)力作用因失穩(wěn)而產(chǎn)生邊緣一側(cè)受壓應(yīng)力作用因失穩(wěn)而產(chǎn)生的多余變形的多余變形 消除皺折常用

22、上下平面加力夾持腹板消除皺折常用上下平面加力夾持腹板塑性變形區(qū)和加密壓點(diǎn)等辦法塑性變形區(qū)和加密壓點(diǎn)等辦法拉壓塑性變形拉壓塑性變形 型鋼在彎曲過(guò)程中產(chǎn)生的塑性變形區(qū)型鋼在彎曲過(guò)程中產(chǎn)生的塑性變形區(qū)受拉受壓兩個(gè)部分受拉受壓兩個(gè)部分 腹板厚度較小，受壓區(qū)失穩(wěn)皺褶，受腹板厚度較小，受壓區(qū)失穩(wěn)皺褶，受拉伸易翹曲拉伸易翹曲 腹板愈高，兩種變形愈厲害腹板愈高，兩種變形愈厲害 預(yù)防辦法，增大壓緊面積預(yù)防辦法，增大壓緊面積其它方法其它方法 預(yù)防和消除旁彎、倒邊、扭曲和皺折預(yù)防和消除旁彎、倒邊、扭曲和皺折現(xiàn)象的手段失效或效果不佳，則現(xiàn)象的手段失效或效果不佳，則只能只能采用水火矯正或機(jī)械壓平手段來(lái)進(jìn)行采用水火矯正或

23、機(jī)械壓平手段來(lái)進(jìn)行矯正矯正 這樣會(huì)使余下的加工變得十分困難這樣會(huì)使余下的加工變得十分困難 關(guān)鍵是任何矯正措施都有可能使已經(jīng)關(guān)鍵是任何矯正措施都有可能使已經(jīng)成形的肋骨線型走樣，需再次修正甚成形的肋骨線型走樣，需再次修正甚至多次修正，耗工費(fèi)力至多次修正，耗工費(fèi)力( (3)3)型鋼冷彎的回彈及其處理型鋼冷彎的回彈及其處理 冷彎過(guò)程中，型材在外力作用下產(chǎn)生冷彎過(guò)程中，型材在外力作用下產(chǎn)生塑性變形，并伴隨有彈性變形塑性變形，并伴隨有彈性變形 外力卸除后彈性變形的恢復(fù)即為回彈，外力卸除后彈性變形的恢復(fù)即為回彈，這是彈性材料的固有特性這是彈性材料的固有特性 回彈的客觀存在，給肋骨的冷彎工藝回彈的客觀存在，給

24、肋骨的冷彎工藝及準(zhǔn)確成形帶來(lái)不利影響及準(zhǔn)確成形帶來(lái)不利影響 正確處理好回彈因素，對(duì)提高肋骨冷正確處理好回彈因素，對(duì)提高肋骨冷彎的效率和質(zhì)量十分重要彎的效率和質(zhì)量十分重要處理回彈的兩種方法處理回彈的兩種方法 理論計(jì)算方法理論計(jì)算方法 力學(xué)方法預(yù)先計(jì)算可能的回彈量力學(xué)方法預(yù)先計(jì)算可能的回彈量 將它疊加到彎曲量上使型材過(guò)量彎曲，將它疊加到彎曲量上使型材過(guò)量彎曲，待回彈后即能準(zhǔn)確成形待回彈后即能準(zhǔn)確成形 逐步逼近彎曲法逐步逼近彎曲法 每次彎曲后測(cè)出實(shí)際回彈量，再按實(shí)每次彎曲后測(cè)出實(shí)際回彈量，再按實(shí)測(cè)回彈量對(duì)型材做過(guò)量彎曲測(cè)回彈量對(duì)型材做過(guò)量彎曲 如此反復(fù)，使肋骨逼近成形型線如此反復(fù)，使肋骨逼近成形型線

25、力學(xué)方法計(jì)算回彈量力學(xué)方法計(jì)算回彈量 計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況有一定出入計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況有一定出入 原因較多：原因較多： 軋制時(shí)的殘余應(yīng)力分布不知軋制時(shí)的殘余應(yīng)力分布不知 材質(zhì)的不均材質(zhì)的不均彈性模量彈性模量E E不是常數(shù)不是常數(shù) 幾何尺寸的非一致幾何尺寸的非一致剖面慣性矩剖面慣性矩I I的的準(zhǔn)確性問(wèn)題準(zhǔn)確性問(wèn)題 力學(xué)計(jì)算模型的近似簡(jiǎn)化問(wèn)題力學(xué)計(jì)算模型的近似簡(jiǎn)化問(wèn)題 近似計(jì)算可以給出一個(gè)定量的范圍近似計(jì)算可以給出一個(gè)定量的范圍塑性彎曲塑性彎曲 塑性彎曲假設(shè)：材料的強(qiáng)化特性僅與塑性彎曲假設(shè)：材料的強(qiáng)化特性僅與變形程度有關(guān)變形程度有關(guān)( (可使用可使用曲線曲線) )忽忽略剪應(yīng)力略剪應(yīng)力(純彎曲純彎曲)

26、 )，平斷面假設(shè)成，平斷面假設(shè)成立立 根據(jù)相對(duì)彎曲半徑根據(jù)相對(duì)彎曲半徑( (r=/h, r=/h, 為曲為曲率半徑，率半徑，h h為腹板高度為腹板高度) )的數(shù)值，塑性的數(shù)值，塑性彎曲分為三種情況：彎曲分為三種情況： 三向純塑性彎曲、線性純塑性彎曲和三向純塑性彎曲、線性純塑性彎曲和彈塑性彎曲彈塑性彎曲塑性彎曲的三種情況塑性彎曲的三種情況 r r3 35 5為為三向純塑性彎曲三向純塑性彎曲，應(yīng)變數(shù)值大，應(yīng)變數(shù)值大，處于處于曲線的第三段曲線的第三段 3 355r200r200為為線性純塑性彎曲線性純塑性彎曲，處于，處于曲線的第二段曲線的第二段 r r200200為為彈塑性彎曲彈塑性彎曲，由邊緣層的

27、應(yīng)變從，由邊緣層的應(yīng)變從彈性過(guò)渡到塑性開(kāi)始彈性過(guò)渡到塑性開(kāi)始 船體肋骨梁：船體肋骨梁：r r在在8-2008-200之間之間，可以認(rèn)為是，可以認(rèn)為是處于處于線性純塑性彎曲階段線性純塑性彎曲階段，因此可以得到，因此可以得到梁彎曲時(shí)的彎距梁彎曲時(shí)的彎距塑性彎曲的計(jì)算公式塑性彎曲的計(jì)算公式(1)(1) W-W-剖面模數(shù)剖面模數(shù)( (mmmm3 3),S-),S-剖面靜距剖面靜距( (mmmm3 3) ) s s- -屈服極限屈服極限( (Pa)Pa)011sssESM()W()W2rW2r - -材料的強(qiáng)化系數(shù)材料的強(qiáng)化系數(shù)( (Pa)Pa)s1B2.1E1 1- -形狀系數(shù)，僅與剖面形狀有關(guān)形狀系

28、數(shù)，僅與剖面形狀有關(guān)0 0- -相對(duì)強(qiáng)化系數(shù)，僅與材料機(jī)械性能有關(guān)相對(duì)強(qiáng)化系數(shù)，僅與材料機(jī)械性能有關(guān)塑性彎曲的計(jì)算公式塑性彎曲的計(jì)算公式(1)(1)1111EIM()EI(rr)h11EI(1)EI(rr)h -中性層移動(dòng)距離中性層移動(dòng)距離 - -卸載后半徑卸載后半徑- -回彈前中性層至斷面形心距離回彈前中性層至斷面形心距離r - -中性層的相對(duì)曲率半徑中性層的相對(duì)曲率半徑三、型鋼構(gòu)件的熱彎成形三、型鋼構(gòu)件的熱彎成形 冷彎工藝以前，多數(shù)大曲率型材采用冷彎工藝以前，多數(shù)大曲率型材采用大大火熱彎法火熱彎法彎制彎制 這種工藝燃料耗費(fèi)多，勞動(dòng)強(qiáng)度高，被這種工藝燃料耗費(fèi)多，勞動(dòng)強(qiáng)度高，被冷加工所取代冷加工所取代 部分小型船廠仍在采用部分小型船廠仍在采用 熱軋狀態(tài)的低合金鋼型材彎曲成形后，熱軋狀態(tài)的低合金鋼型材彎曲成形后，須經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理須經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理( (淬火和回火淬火和回火) )才能達(dá)到才能達(dá)到船體構(gòu)件的性能要求船體構(gòu)件的性能要求中頻感應(yīng)加熱彎曲淬火工藝中頻感應(yīng)加熱彎曲淬火工藝 中頻感應(yīng)加熱彎曲淬火工藝徹底改革了舊的中頻感應(yīng)加熱彎曲淬火工藝徹底改革了舊的彎曲、淬火工藝彎曲、淬火工藝 肋骨彎曲成形和淬火的質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高，肋骨彎曲成形和淬火的質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高，使勞動(dòng)強(qiáng)度大為減輕使