船體板冷壓成形的回彈研究.pdf

1、當(dāng)前,國(guó)際造船技術(shù)正全面向自動(dòng)化和數(shù)控化邁進(jìn),而對(duì)三維船板的加工國(guó)內(nèi)外船廠仍舊延用人工操控壓力機(jī)與水火彎曲相結(jié)合的模式,生產(chǎn)效率較低且難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,成為現(xiàn)代造船中的瓶頸。以方形壓頭可調(diào)活絡(luò)模具板材三維曲面成形方法為基礎(chǔ)的船體外板三維曲面數(shù)控彎板機(jī)能夠通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)完成三維曲面的冷壓成形,有效減少人力投入,提高生產(chǎn)效率;該成形方法或?qū)⒊蔀閷?shí)現(xiàn)船板加工自動(dòng)化和數(shù)控化的重要途徑。
　　對(duì)于板材冷壓成形而言,回彈是影響板材成形精度最

2、主要的因素,研究回彈預(yù)估方法、探討回彈規(guī)律進(jìn)而尋求合適的回彈控制技術(shù)是提高成形件形狀精度的重要途徑,也是船板數(shù)控彎板機(jī)必須要解決的問題。
　　本文以SKWB-400型數(shù)控彎板樣機(jī)為原型,根據(jù)其工作面結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和成形方式建立了板材冷壓成形分析的數(shù)值模型,并對(duì)數(shù)值模型的關(guān)鍵問題進(jìn)行了分析,確立了適用于活絡(luò)方形壓頭模具板材冷壓成形回彈預(yù)估的數(shù)值模擬方法。以球面件和馬鞍面件冷壓成形為研究對(duì)象,采用有限元方法模擬其加載成形和卸載回彈過程,選擇

3、板材厚度和成形件的變形量作為變量,分析其對(duì)回彈的影響規(guī)律,與此相應(yīng)地進(jìn)行了船板彎曲的試驗(yàn)測(cè)量以保證模擬結(jié)果的可靠性。研究表明,成形件的變形量和板厚對(duì)板材回彈影響顯著,并且對(duì)球形件和馬鞍面件的回彈影響規(guī)律不同:球面件的回彈量會(huì)隨著變形量的增大而減小,隨著板厚的增加而減小,減小的趨勢(shì)逐步趨于平緩;馬鞍面件的回彈量變化趨勢(shì)隨位置而異,主要取決于變形量和模具合模的順序的共同作用。
　　此外,根據(jù)方形壓頭活絡(luò)模具模面快速可調(diào)的特點(diǎn)以及船體板

4、在該冷壓成形方式下的回彈規(guī)律,本文首次提出了運(yùn)用于船板回彈控制的逐步逼近彎曲法,并進(jìn)行了相關(guān)的馬鞍面逐步逼近彎曲試驗(yàn)。板材逐步逼近彎曲法是通過控制板材有限個(gè)點(diǎn)的形狀位置來控制回彈,采用閉環(huán)控制的思想,根據(jù)成形誤差,數(shù)次調(diào)形逼近彎曲直至滿足形狀精度要求。結(jié)果表明逐步逼近彎曲法能夠有效控制船體板三維曲面成形回彈誤差,保證形狀精度,適合于在線快速解決小批量船體板的回彈問題。最后,以球面件的回彈模擬結(jié)果為對(duì)象,分析討論了逐步逼近系數(shù)C與板材回彈