一种冷热一体作用的复杂曲率板成型系统及成型方法技术方案

本发明专利技术属于船舶建造技术领域，具体涉及一种冷热一体作用的复杂曲率板成型系统，其包括数套结构相同且位置可调的加载系统，每套所述加载系统均包括设置在板材上方的上加载装置、第一热加载元件和第一喷水元件，所述第一热加载元件和第一喷水元件设置在所述上加载装置的两侧，在上述板材下方的对应位置处，还对称设置有结构相同的下加载装置、第二热加载元件和第二喷水元件，上述元件相互配合对上述板材进行加工。本发明专利技术还公开了一种复合曲率板的成型方法。本发明专利技术可提高复合曲率板的成型精度和加工效率，降低加工对板材材质的不利影响，节约成本，降低人员工作强度，尤其适用于复杂形状的大曲率板的自动化成型。

Complex curvature plate forming system and forming method of combined action of cold and heat

The invention belongs to the technical field of ship construction, complex curvature plate forming system relates to an integrative role, which includes several sets of the same structure and position adjustable loading system, each of the loading system are arranged on the upper plate above the loading device, a first heat loading element and the first element of the first water. The thermal loading element and the first water element is arranged on the both sides of the loading device, in the corresponding position of the bottom plate, are symmetrically arranged under the loading device, the same structure of second components and second components of water heat load, the elements complement each other for processing on the plate. The invention also discloses a forming method of the composite curvature plate. The invention can improve the forming accuracy and machining efficiency of composite plate curvature, cost savings to reduce the adverse effects on the processing of sheet material, reduce the work intensity of workers, especially for the complex shape of the large curvature plate automatic molding.

【技术实现步骤摘要】
一种冷热一体作用的复杂曲率板成型系统及成型方法
本专利技术属于船舶建造
，更具体地，涉及一种冷热一体作用的复杂曲率板成型系统及成型方法。
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，线加热法仍存在以下缺陷和不足：(1)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；(2)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。由于存在上述缺陷和不足，本领域亟需做出进一步的完善和改进，设计一种复杂曲率板的成型装置和方法，以便满足复杂形状的大曲率板的自动化成型生产需要。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种冷热一体作用的复杂曲率板成型系统及成型方法，其中针对复杂曲率板形状不规则且曲率变化复杂的特点，对成型系统的部件结构和布置方式进行研究和设计，融合热加载、力加载和水冷等一体作用成型加工各自组合的特点，将其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，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。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种冷热一体作用的复杂曲率板成型系统，其特征在于，其包括数套结构相同且位置可调的加载系统，其中：每套所述加载系统均包括设置在板材上方的上加载装置、第一热加载元件和第一喷水元件，所述第一热加载元件和第一喷水元件设置在所述上加载装置的两侧，在上述板材下方的对应位置处，还对称设置有结构相同的下加载装置、第二热加载元件和第二喷水元件，上述元件相互配合对上述板材进行加工。具体地，本专利技术的成型系统，通过结合热加载元件的感应加热、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，并将其一体化至同一个成型系统，通过将不同的压力加载装置在待加工板材正反面布置，可以实现在不翻板的情况下完成板材的双向曲率的加工。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，实现各种加载方法的搭配，提高加工效率的同时，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。进一步优选地，各套上述加载系统可独立开启和关闭。优选地，所述上加载装置和下加载装置为滚轮结构，其位置均可独立调节，且可独立开启和关闭。优选地，所述上加载装置和下加载装置得滚轮大小相同或不同。采用滚轮结构进行加载，能够减少加载过程对曲率板造成的损坏，提高最终成品的质量。而通过不同大小的滚轮设置，则能够适应不同形状的曲率板的加工要求。优选地，所述第一热加载元件和第二热加载元件均为感应加热装置，且其各自的功率和位置均可独立调节，且可独立开启和关闭。优选地，所述第一喷水元件和第二喷水元件均为冷水喷头，且其各自的流量和位置均可独立调节，且可独立开启和关闭。具体地，将每套加载装置设计为可单独开启或关闭，且各个加载装置、热加载元件和喷水元件的位置可调节，由此可以适应各种复杂形状的曲率板的加工要求，拓宽了其加工的适应性。而通过调节各个装置或元件的位置、配合调整上下加载装置的形状、热加载元件的热功率和喷水元件的流量，可有效地控制加工的精度，避免高温或急降温对板材材质的不利影响，从而提高最终成型的复杂曲率板的质量。按照本专利技术的另一方面，提供了一种复杂曲率板冷热混合不翻板自动成型方法，其特征在于，其采用如上所述的冷热一体作用的复杂曲率板成型系统进行加工，具体包括以下步骤：S1.针对待加工的板材，先测量出其本身的基础数据，然后根据测量得到的基础数据计算得出该板材的加工数据；S2.根据加工数据调节所述复杂曲率板成型系统的加工参数，并驱动双向曲率板一体作用成型系统对上述板材执行加载，使该板材产生双向曲率塑性变形；S3.对已塑性变形的板材的成型效果进行监测并获得加工误差，如果加工误差不满足成型要求，则重复步骤S1-S2，直至形成符合加工目标的曲率板。具体地，本专利技术的成型方法通过结合热加载、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，不需要翻板即可完成曲率板的双面曲率形状的加工，在提高加工效率的同时，可降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。进一步优选地，在对上述板材进行加载时，启动一套或多套上述加载系统，且每套所述加载系统载对板材进行加载时，启动其中的一个或多个元件。优选地，针对上述板材上表面的加载路线，驱动该板材上方的元件对该板材进行加载，针对上述板材下表面的加载路线，驱动该板材下方的元件对该板材进行加载，使表面和下表面的元件相互配合对上述板材进行加工。通过将两套加载系统设置为可单独启动，配合板材上下方分别设置的热加载元件、加载系统和喷水元件的选择性的开启和关闭，可适应不同形状的复杂曲率板的加工需要，从而制备出不同形状的大型复合曲率板。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，具有以下优点和有益效果：(1)本专利技术的成型系统，通过结合热加载元件的感应加热、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，将其一体化至同一个成型系统用于制备船舶双向曲率板。而通过将不同的压力加载装置在待加工板材正反面布置，可以实现在不翻板的情况下完成板材的双向曲率的加工。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，实现各种加载方法的搭配，提高加工效率的同时，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)本专利技术的成型系统中由于各个加载装置、热加载元件和喷水元件的位置可调节，可以适应各种复杂形状的曲率板的加工要求，通过调节各个装置或元件的位置、配合调整加载装置的形状、热加载元件的热功率和喷水元件的流量，可有效地控制加工的精度，避免高温或急降温对板材材质的不利影响。(3)本专利技术的成型方法通过结合热加载、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，尤其是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷热一体作用的复杂曲率板成型系统，其特征在于，其包括数套结构相同且位置可调节的加载系统，其中：每套所述加载系统均包括设置在板材(1)上方的上加载装置(7)、第一热加载元件(9)和第一喷水元件(10)，所述第一热加载元件(9)和第一喷水元件(10)设置在所述上加载装置(7)的两侧，在上述板材(1)下方的对应位置处，还对称设置有下加载装置(6)、第二热加载元件(2)和第二喷水元件(4)，上述元件相互配合对上述板材(1)进行加工。

【技术特征摘要】
1.一种冷热一体作用的复杂曲率板成型系统，其特征在于，其包括数套结构相同且位置可调节的加载系统，其中：每套所述加载系统均包括设置在板材(1)上方的上加载装置(7)、第一热加载元件(9)和第一喷水元件(10)，所述第一热加载元件(9)和第一喷水元件(10)设置在所述上加载装置(7)的两侧，在上述板材(1)下方的对应位置处，还对称设置有下加载装置(6)、第二热加载元件(2)和第二喷水元件(4)，上述元件相互配合对上述板材(1)进行加工。2.如权利要求1所述的复杂曲率板成型系统，其特征在于，各套上述加载系统可独立开启和关闭。3.如权利要求1或2所述的复杂曲率板成型系统，其特征在于，所述上加载装置(7)和下加载装置(6)为滚轮结构，其位置均可独立调节，且可独立开启和关闭。4.如权利要求3所述的复杂曲率板成型系统，其特征在于，所述上加载装置(7)和下加载装置(6)的滚轮的大小相同或不同。5.如权利要求4所述的复杂曲率板成型系统，其特征在于，所述第一热加载元件(9)和第二热加载元件(2)均为感应加热装置，且其各自的功率和位置均可独立调节，且可独立开启和关闭。6.如权利要求5所述的复杂曲率板成型系统，其特征在于，所述第一喷水元件(10)和第二喷水元件(4)均为冷水喷头，且其各自的流量和位置...

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