水火彎板自動(dòng)化加工工藝的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、本文對(duì)水火彎板自動(dòng)化加工工藝中的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。 (1)水火彎板數(shù)值模擬中熱邊界條件的研究 近幾年隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)值模擬法在對(duì)水火彎板變形機(jī)理和變形規(guī)律的研究中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。在水火彎板過程的數(shù)值模擬中，熱邊界條件的選取和定義，直接影響到耦合的溫度場(chǎng)和變形場(chǎng)的計(jì)算，對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果的精度起著非常重要的作用。本文對(duì)水火彎板過程數(shù)值模擬中的熱邊界條件進(jìn)行了系統(tǒng)研究，包括熱源熱輸入的熱流邊界條件、空氣對(duì)流

2、換熱邊界條件、輻射換熱邊界條件和水冷對(duì)流換熱邊界條件，并且，應(yīng)用流動(dòng)沸騰理論，建立了符合工程實(shí)際特點(diǎn)的水火彎板水冷對(duì)流換熱邊界條件，大幅度提高了水火彎板數(shù)值模擬分析溫度場(chǎng)和變形場(chǎng)的精度，為開展水火彎板數(shù)值實(shí)驗(yàn)分析奠定了基礎(chǔ)。 (2)水火彎板加工工藝參數(shù)預(yù)報(bào)方法研究 采用數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，通過對(duì)水火彎板過程中變形影響因素和變形規(guī)律的分析，把水火彎板變形規(guī)律數(shù)學(xué)模型改進(jìn)為單因素局部收縮量水火彎板變形規(guī)律系列數(shù)學(xué)模型

3、，不僅提高了數(shù)學(xué)模型的精度，應(yīng)用范圍增大，而且能夠更加準(zhǔn)確、直觀的反映出水火彎板過程中影響成形效果的各種因素及影響規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，以船體外板展開計(jì)算的局部收縮量為依據(jù)，應(yīng)用了局部變形與所需的能量的對(duì)應(yīng)關(guān)系展開水火彎板加工工藝參數(shù)預(yù)報(bào)方法的研究，并開發(fā)了鞍形板水火加工工藝參數(shù)預(yù)報(bào)軟件系統(tǒng)。該方法避免了只考慮總體能量約束而局部變形所需能量得不到保證的缺陷，并結(jié)合了工廠多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，生產(chǎn)應(yīng)用結(jié)果證明是切實(shí)可行的，提高了生產(chǎn)效率，精度達(dá)到工

4、程要求。 (3)船體復(fù)雜曲面鋼板水火成形自動(dòng)化檢測(cè)和二次加工方法研究 在對(duì)加工后鋼板曲面形狀進(jìn)行測(cè)量和表達(dá)的基礎(chǔ)上，對(duì)加工后鋼板成形自動(dòng)化檢測(cè)方法展開研究，把鋼板的加工過程看成是鋼板曲面展開的逆過程，通過將鋼板成形曲面在檢測(cè)曲面上展開來判別鋼板的縱向成形情況，鋼板曲面橫向成形的判別則通過對(duì)檢測(cè)曲面和鋼板曲面形狀橫向測(cè)量線位置處橫向曲率半徑的誤差分析，來檢測(cè)加工后鋼板的橫向成形情況，綜合縱向成形和橫向成形的檢測(cè)結(jié)果，不僅能

5、夠判別鋼板是否達(dá)到加工成形的標(biāo)準(zhǔn)，而且對(duì)二次加工工藝參數(shù)預(yù)報(bào)具有指導(dǎo)意義。結(jié)合水火彎板變形規(guī)律系列數(shù)學(xué)模型，利用鋼板成形自動(dòng)檢測(cè)的結(jié)果，提出了未成形鋼板的自動(dòng)化修正加工方法，能夠分別預(yù)報(bào)適合于自動(dòng)化加工的鋼板縱向形狀和橫向形狀修正的工藝參數(shù)。 (4)懸臂式水火彎板機(jī)器人設(shè)計(jì)研究 水火彎板自動(dòng)化加工設(shè)備的研制開發(fā)是水火彎板自動(dòng)化加工閉環(huán)系統(tǒng)研究中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。本文根據(jù)水火彎板實(shí)際加工特點(diǎn)和加工要求，在已有的大型復(fù)雜曲面鋼