一种船舶双向曲率板一体作用自动成型方法技术

本发明专利技术公开了一种船舶双向曲率板一体作用自动成型方法,包括下列步骤：a)构建一体作用成型加载系统；b)针对待成型的板材，根据成型工艺要求，建立成型的基础数据与加工数据之间的对应关系；c)根据建立的基础数据与加工数据的对应关系，编制成型软件并在控制装置上安装成型软件，启动成型软件对板材执行加载，以使板材产生双向曲率塑性变形；d)对已塑性变形的板材的成型效果进行监测，并比较和反馈已成型形状、曲率与目标形状、曲率之间的差异。本发明专利技术便于操控，同时具有智能化、高精度、应用范围广的优点，因而尤其适用于鞍形板、帆形板和扭曲板之类及其组合形状的大曲率板的自动化成型。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了,包括下列步骤：a)构建一体作用成型加载系统；b)针对待成型的板材，根据成型工艺要求，建立成型的基础数据与加工数据之间的对应关系；c)根据建立的基础数据与加工数据的对应关系，编制成型软件并在控制装置上安装成型软件，启动成型软件对板材执行加载，以使板材产生双向曲率塑性变形；d)对已塑性变形的板材的成型效果进行监测，并比较和反馈已成型形状、曲率与目标形状、曲率之间的差异。本专利技术便于操控，同时具有智能化、高精度、应用范围广的优点，因而尤其适用于鞍形板、帆形板和扭曲板之类及其组合形状的大曲率板的自动化成型。【专利说明】
本专利技术属于船舶建造
，更具体地，涉及。
技术介绍
由于船舶建造的单品订单式生产方式以及船舶双向曲率板自身的结构性特点，船舶双向曲率板的成型加工手段有别于汽车等大批量薄膜板的有模冲压批量生产方式，通常采用无模成型法。目前，现有技术中针对船舶曲率板的成型方法主要包括线加热法、筒形辊压和多点弯曲法等。 所谓线加热法，是利用火焰或高频感应等线热源对板进行局部线状加热，利用局部热胀冷缩原理，使工件产生残余塑性变形，从而达到板弯曲成型的目的。在这一过程中，基于建造船舶结构对材料特性的要求，在线加热后的加热线上也可以辅助以喷水急降温，以提高成型效率。然而，由于温度与材质之间的关系，实际的加工温度需要控制在一定的范围内，大曲率及厚板条件下的成型加工效率会受到影响；此外，对于扭曲型等一些不同位置存在不同面内外应变的板成型而言，线加热方式自身对满足成型加工要求也存在困难。 对于筒形辊压，显而易见只能加工单向曲率形状，无法成形双向曲率；而多点冷压成型之类的弯曲加工方式由于完全依赖于力的作用，在待成型加工板上施加力和施加范围都非常大，不仅克服反弹问题突出，还会导致装备综合体积和造价增大。此外，上述方式中不论冷加工还是热加工，目前依靠经验的手工作业或手工控制仍占主体，相应存在难以保证质量、加工效率低下等缺陷。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了，其中通过结合热加载、力加载和水冷等一体作用成型加工各自组合的特点，并采用设计的一体作用成型加载系统和计算机仿真技术等将其一体运用至成型加工过程，在提高加工效率的同时，可减低加工对板材材质的不利影响，降低装备成本，减小人员工作强度，同时显著提高船舶双向曲率板的成型精度。 为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了，包括下列步骤: a)构建一体作用成型加载系统，该一体作用成型加载系统包括机架及安装在机架上的控制装置，机架上依次设置有热加载元件、压力加载装置和喷水元件，热加载元件采用线加热的方式对待成型板材进行加热，所述压力加载装置包括能相互配合对板材施加压力的上压力加载装置和下压力加载装置； b)针对待成型的板材，根据成型工艺要求，建立成型的基础数据与加工数据之间的对应关系；其中基础数据包括板材的材质、板厚、目标形状和目标曲率、加工数据包括上加载圆轮和下加载凹轮各自的形状、所施加的力或位移量、施加于待成型板材表面线加热的热加载元件启动与否和所在位置、热量控制的输入电压和电流大小、喷水元件启动与否、水流大小和所在位置，以及用于维持热加载元件、压力加载装置和喷水元件共同或分别组合加载状态的加载起止位置、行走轨迹和行走速率； c)根据建立的基础数据与加工数据的对应关系，编制成型软件并在控制装置上安装成型软件，针对待加工的板材，启动成型软件，在成型软件中输入基础数据，根据基础数据得出加工数据，并通过成型软件驱使热加载元件、压力加载装置和喷水元件对板材执行加载，以使板材产生双向曲率塑性变形； d)对已塑性变形的板材的成型效果进行监测，并比较和反馈已成型形状、曲率与目标形状、曲率之间的差异；如果存在差异，则再次启动成型软件，让一体作用成型加载系统对板材执行加载，直至形成符合加工目标的双向曲率板。 优选地，所述上压力加载装置包括安装在机架上的第一电机，所述第一电机上竖直安装有由其驱动旋转的上转轴，所述上转轴上安装有上加载圆轮，所述下压力加载装置包括安装在机架上的第二电机，所述第二电机上竖直安装有由其驱动旋转的下转轴，所述下转轴上安装有下支架及下容纳座，所述下容纳座位于下支架的上方，所述喷水元件安装于下支架上，下容纳座上安装有第三电机，所述第三电机上安装有由其驱动旋转的下加载凹轮。 优选地，在步骤a)中，所述上加载圆轮和下加载凹轮包括多套形状和尺寸规格，并分别可拆卸地安装在上转轴和下转轴上。 优选地，在步骤b)中为板材的基础数据与其加工数据之间建立对应关系的过程，该过程是先输入基础数据中的材质、板厚以及所有加工数据，再利用热弹塑性和弹塑性数值仿真计算或空间曲面几何分析得到基础数据中的目标形状和目标曲率。 优选地，获得板材的基础数据与其加工数据之间对应关系后，为基础数据与加工数据构建一体作用成型专家数据库，该一体作用成型专家数据库用于基于所输入的基础数据，快速获得对应的加工数据；或是用于在板材已加工但仍与加工目标存在差异时，再次获得后续的加工数据。 优选地，建立一体作用成型专家数据库后，采用人工神经网络算法来对一体作用成型专家数据库中的加工数据进行优化；该操作如下:首先选取板材的基础数据作为神经网络的输入样本，同时选取加工数据作为输出样本；利用输入样本和输出样本对神经网络进行训练，以便对其神经元个数和隐藏层层数进行优化；最后，将优化后的网络存储在所述一体作用成型专家数据库中备用。 优选地，在步骤c)中，对于驱使所述一体作用成型系统对板材的板面执行加载的过程，热加载元件、压力加载装置和喷水元件采用多种加载方式进行加载。 优选地，采用多种加载方式进行加载，是指采用热加载元件、压力加载装置和喷水元件同时加载作用于板材上，或者单独采用压力加载装置加载，或者采用热加载元件与压力加载装置一起加载，或者采用热加载元件与喷水元件一起加载。 优选地，在步骤d)中，采用激光监测技术对板的成型效果进行实时监测，并比较和反馈已成型效果与加工目标之间的差异。 总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术效果: 1、通过结合热加载元件的线加热、压力加载装置的力加载和喷水元件的冷却加载等各自的特点并将其一体化运用至船舶双向曲率板的成型过程，尤其是对其具体加载过程进行设计，这样既能够克服现有线加热方法不能加工大曲率板的缺陷，又可根据实际需求，通过各种加载方法的搭配，既提高加工效率，又有效避免高温或急降温对板材材质的不利影响，降低工艺操作复杂性，进一步提高成型精度； 2、通过一体作用加载过程中对板材采用局部加载和渐进成型的方法，能够在减小变形回弹的同时，减小一体作用成型加载系统所需的驱动力，降低对一体作用成型加载系统本身及其安装地基的要求； 3、通过为待成型板材的基础数据与加工数据之间构建专家数据库，与现有技术中依赖手工和人为经验执行成型过程的方式相比，可以大幅度提高船舶建造过程的自动化程度和成型加工效率，缩短制造周期；此外，通过采用人工神经网络算法来获得最优加载方案，能够有效减少加载路径的长度，进一步提高成型精度和效率； 4、按照本专利技术的一体作用成型方法便本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种船舶双向曲率板一体作用自动成型方法，其特征在于：包括下列步骤：a)构建一体作用成型加载系统，该一体作用成型加载系统包括机架(10)及安装在机架(10)上的控制装置，机架(10)上依次设置有热加载元件(1)、压力加载装置和喷水元件(2)，热加载元件(1)采用线加热的方式对待成型板材(9)进行加热，所述压力加载装置包括能相互配合对板材(9)施加压力的上压力加载装置(3)和下压力加载装置(4)；b)针对待成型的板材(9)，根据成型工艺要求，建立成型的基础数据与加工数据之间的对应关系；其中基础数据包括板材(9)的材质、板厚、目标形状和目标曲率，加工数据包括上加载圆轮(36)和下加载凹轮(46)各自的形状、所施加的力或位移量、施加于待成型板材(9)表面线加热的热加载元件(1)启动与否和所在位置、热量控制的输入电压和电流大小、喷水元件(2)启动与否、水流大小和所在位置，以及用于维持热加载元件(1)、压力加载装置和喷水元件(2)共同或分别组合加载状态的加载起止位置、行走轨迹和行走速率；c)根据建立的基础数据与加工数据的对应关系，编制成型软件并在控制装置上安装成型软件，针对待加工的板材(9)，启动成型软件，在成型软件中输入基础数据，根据基础数据得出加工数据，并通过成型软件驱使热加载元件(1)、压力加载装置和喷水元件(2)对板材(9)执行加载，以使板材(9)产生双向曲率塑性变形；d)对已塑性变形的板材(9)的成型效果进行监测，并比较和反馈已成型形状、曲率与目标形状、曲率之间的差异；如果存在差异，则再次启动成型软件，让一体作用成型加载系统对板材(9)执行加载，直至形成符合加工目标的双向曲率板。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵耀，袁华，唐国元，董宏宝，胡昌成，严俊，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42