型材板材构件成形加工+2

1、讲解人：韩兆波讲解人：韩兆波1主要内容：船体钢料加工主要内容：船体钢料加工n船体型材构件的成形加工船体型材构件的成形加工n船体板材构件的成形加工船体板材构件的成形加工2船体型材构件的成形加工船体型材构件的成形加工n船体非平直构件较多，在边缘加工以后，还船体非平直构件较多，在边缘加工以后，还需要进行弯曲成形，这种弯曲成形的工艺过需要进行弯曲成形，这种弯曲成形的工艺过程，称为程，称为成形加工成形加工。n成形加工一般分为成形加工一般分为型材型材成形加工和成形加工和板材板材成形成形加工两种。加工两种。n船体结构中常用的型材有船体结构中常用的型材有角钢角钢和和球扁钢球扁钢，型，型材构件主要有肋骨、横梁、

2、纵骨等。材构件主要有肋骨、横梁、纵骨等。34一、一、 型材构件的冷弯成形型材构件的冷弯成形1. 1.目前大多数船厂都采用冷弯法来加工目前大多数船厂都采用冷弯法来加工肋骨等型钢构件。肋骨等型钢构件。n肋骨冷弯成形的方法有肋骨冷弯成形的方法有三支点肋骨冷弯机三支点肋骨冷弯机冷弯、纯弯曲原理肋骨冷弯机冷弯、型钢冷弯、纯弯曲原理肋骨冷弯机冷弯、型钢矫直机冷弯、三轮滚弯机滚弯、多模头一矫直机冷弯、三轮滚弯机滚弯、多模头一次成形数控肋骨拉弯机冷弯次成形数控肋骨拉弯机冷弯。使用最广泛。使用最广泛的冷弯成形设备是的冷弯成形设备是逐段进给式肋骨冷弯机逐段进给式肋骨冷弯机。5n钢板的任何一种变形都是因为钢板的纤维

3、钢板的任何一种变形都是因为钢板的纤维组织长短不均所致。组织长短不均所致。n钢板矫正就是使板材纤维组织长短均匀，钢板矫正就是使板材纤维组织长短均匀，从而消除局部不平的过程。从而消除局部不平的过程。n压缩板材纤维难以实现，一般采用拉长纤压缩板材纤维难以实现，一般采用拉长纤维的方法。维的方法。n将板材较短的纤维拉长，使它们和周围的将板材较短的纤维拉长，使它们和周围的纤维有相同的长度，消除局部变形。纤维有相同的长度，消除局部变形。67三轮滚弯机滚弯肋骨示意图三轮滚弯机滚弯肋骨示意图8多模头一次成形数控肋骨拉弯机多模头一次成形数控肋骨拉弯机 91. 1.三支点逐段进给式肋骨冷弯机三支点逐段进给式肋骨冷弯

4、机 机床工作部分的机床工作部分的示意图见右图示意图见右图 中间为固定夹头中间为固定夹头 两侧为活动夹头可两侧为活动夹头可夹持型材做进退和夹持型材做进退和旋转旋转10三支点冷弯机工作过程三支点冷弯机工作过程n冷弯某一段型材时，可动夹头连同所夹冷弯某一段型材时，可动夹头连同所夹持的型材进退和旋转持的型材进退和旋转n三个夹头对型材施加外力使其弯制成所三个夹头对型材施加外力使其弯制成所需的形状需的形状n一段弯好后，再进给一段，逐段弯制出一段弯好后，再进给一段，逐段弯制出整根型材整根型材n弯曲时，夹头上的加紧装置将型材复板弯曲时，夹头上的加紧装置将型材复板加紧，以防止型材在弯曲过程中产生翘加紧，以防止型

5、材在弯曲过程中产生翘曲和皱折曲和皱折11三支点冷弯机的优缺点三支点冷弯机的优缺点n这种肋骨冷弯机优点较多，使用较普遍。这种肋骨冷弯机优点较多，使用较普遍。n但也存在诸如被弯曲的肋骨上压痕大、加但也存在诸如被弯曲的肋骨上压痕大、加工效率不高等缺点。工效率不高等缺点。n同时三支点冷弯成形中，集中力作用处的同时三支点冷弯成形中，集中力作用处的弯矩最大。弯矩最大。n容易形成塑性铰，产生局部变形。容易形成塑性铰，产生局部变形。122. 2.肋骨冷弯成形中检测和检测和控肋骨冷弯成形中检测和检测和控制成形的方法制成形的方法n肋骨冷弯机要将型材弯曲到使腹板边肋骨冷弯机要将型材弯曲到使腹板边缘与要求的肋骨曲线一

6、致，在加工过缘与要求的肋骨曲线一致，在加工过程中需反复检查和测量。检测和控制程中需反复检查和测量。检测和控制成形的方法有以下两种：成形的方法有以下两种： 铁样铁样( (样板样板) )人工对样人工对样 仿形控制法仿形控制法13仿形装置示意图仿形装置示意图二、型材构件的热弯加工二、型材构件的热弯加工n中频弯曲淬火工艺对弯曲某些低合金中频弯曲淬火工艺对弯曲某些低合金钢环形肋骨效果很好。钢环形肋骨效果很好。n其原理是：其原理是：1415中频加热中频加热n利用利用25002500HzHz的电流通过感应器的电流通过感应器4 4产生一个交产生一个交变磁场；变磁场；n型材型材7 7在主动轮在主动轮3 3和压紧

7、轮和压紧轮2 2的共同作用下以的共同作用下以一定的速度一定的速度(23(23mm/s)mm/s)从感应器中穿过；从感应器中穿过；16n钢材钢材在交变磁场作用下在交变磁场作用下产生大量的热量，产生大量的热量，把肋骨把肋骨局部加热到淬火温度；局部加热到淬火温度；n同时，同时，钢材的塑性加大钢材的塑性加大，在下压滚轮，在下压滚轮6 6的顶的顶弯和滚轮弯和滚轮1 1的支承作用下，在型材上被加热的支承作用下，在型材上被加热的狭窄带内发生弯曲；的狭窄带内发生弯曲；17n肋骨通过感应器后的肋骨通过感应器后的1010s s左右时间内，温度左右时间内，温度达到达到900900o o950950o o；n然后被位

8、于感应器后的喷水圈然后被位于感应器后的喷水圈5 5喷出的水冷喷出的水冷却却( (淬火淬火) )；n经弯曲淬火后，将肋骨放进大型回火炉进行经弯曲淬火后，将肋骨放进大型回火炉进行回火，最后在液压机上矫正。回火，最后在液压机上矫正。船体板材构件的成形加工船体板材构件的成形加工18n板材的成形加工主要方法有板材的成形加工主要方法有机械冷弯法机械冷弯法和和水水火弯板法。火弯板法。n一般单向曲度板采用机械冷弯法加工。一般单向曲度板采用机械冷弯法加工。n复杂曲度板则先用冷弯机械加工出弯曲较大复杂曲度板则先用冷弯机械加工出弯曲较大方向的曲度，然后再用水火弯板法加工出其方向的曲度，然后再用水火弯板法加工出其他方

9、向曲度他方向曲度n批量较大的板材，可在压力机上安装专用模批量较大的板材，可在压力机上安装专用模压制成形。压制成形。19一、板材构件的冷弯加工一、板材构件的冷弯加工板材结构的冷弯成形加工方法有辊弯、压板材结构的冷弯成形加工方法有辊弯、压弯和数控弯板方法。弯和数控弯板方法。1 1辊弯辊弯辊弯是一种冷加工弯曲方法，主要设备有三辊弯是一种冷加工弯曲方法，主要设备有三辊弯板机，四辊弯板机，其中三辊弯板机应辊弯板机，四辊弯板机，其中三辊弯板机应用最广泛。对于圆柱或圆锥形的单向曲度板用最广泛。对于圆柱或圆锥形的单向曲度板的弯曲变形，通常应三辊弯板机加工成形。的弯曲变形，通常应三辊弯板机加工成形。20n上轴辊

10、作横向移动并进行升降调节，弯上轴辊作横向移动并进行升降调节，弯制边缘部分，再弯制成封闭的筒体。制边缘部分，再弯制成封闭的筒体。2121普通三辊弯板机的结构普通三辊弯板机的结构 n下轴辊是主动辊，安装下轴辊是主动辊，安装在固定轴承内；在固定轴承内；n由电动机通过减速器带由电动机通过减速器带动其旋转。动其旋转。 上轴辊是从动辊，安装在可上下调节的轴上轴辊是从动辊，安装在可上下调节的轴承内承内 当板材的一端送入上辊与下辊之间后，降当板材的一端送入上辊与下辊之间后，降下上辊，使上、下辊间的距离略小于板材下上辊，使上、下辊间的距离略小于板材的厚度。当轴辊转动时，板材在三个旋转的厚度。当轴辊转动时，板材在

11、三个旋转的轴辊之间进行弯曲。的轴辊之间进行弯曲。n三辊弯板机分开式和闭式两类。三辊弯板机分开式和闭式两类。n开式三辊弯板机上轴辊的一端机架可开式三辊弯板机上轴辊的一端机架可以拆卸，能够取出弯制好的封闭式板以拆卸，能够取出弯制好的封闭式板。闭式三辊弯板机上轴辊的机架不能拆闭式三辊弯板机上轴辊的机架不能拆卸，故不能弯制封闭式板。卸，故不能弯制封闭式板。22三辊弯板机的三个轴辊均可上下升降三辊弯板机的三个轴辊均可上下升降调节，很适于对简单曲度板进行成形调节，很适于对简单曲度板进行成形加工；加工；轴辊可作横向调节的三辊弯板机，可轴辊可作横向调节的三辊弯板机，可用来弯制封闭圆柱形筒体或锥体；用来弯制封闭

12、圆柱形筒体或锥体；四辊弯板机，两个侧辊分别与上、下四辊弯板机，两个侧辊分别与上、下辊形成两个不对称三芯辊，这样既可辊形成两个不对称三芯辊，这样既可使工件两边的剩余直边最小，省去预使工件两边的剩余直边最小，省去预弯工序，又可不必将工件调头，工艺弯工序，又可不必将工件调头，工艺性能好，效率高，但结构复杂、自重性能好，效率高，但结构复杂、自重大、造价高。大、造价高。2324四辊弯板机四辊弯板机 n轴辊轴辊1 1和和2 2为主动轴，轴辊为主动轴，轴辊3 3和和4 4从动辊从动辊n轴辊轴辊1 1安装在固定的轴承内安装在固定的轴承内n其余三根轴辊被分别安装在可作升降调其余三根轴辊被分别安装在可作升降调节的

13、轴承内。节的轴承内。2. 2.压弯压弯n压弯是一种以冷加工艉柱的弯曲方法，主要设压弯是一种以冷加工艉柱的弯曲方法，主要设备有液压机。备有液压机。n（1 1）液压机）液压机 是利用液体压力对板材压弯成形的冷弯设备。是利用液体压力对板材压弯成形的冷弯设备。分为油压机和水压机两类，油压机使用比较广分为油压机和水压机两类，油压机使用比较广泛。泛。n液压机的结构形式有悬臂式和柱式两种。船体液压机的结构形式有悬臂式和柱式两种。船体加工中常用悬臂式，该机型工作台三面敞开，加工中常用悬臂式，该机型工作台三面敞开，操作方便。柱式液压机压头与工作台可以横移、操作方便。柱式液压机压头与工作台可以横移、回转动作。回转

14、动作。2526n利用液压利用液压机弯制复机弯制复杂曲度板杂曲度板时，必须时，必须在压头上在压头上装设压模装设压模 压模的形式和精度是影响构件成形加工质压模的形式和精度是影响构件成形加工质量的关键之一。量的关键之一。 压模经常被设计成长度为压模经常被设计成长度为80015008001500mmmm左左右的通用压模。右的通用压模。27n在产品批量在产品批量较大时，则较大时，则应制造专用应制造专用压模压模 专用压模能保证构件成形质量，简化操专用压模能保证构件成形质量，简化操作，提高加工速度作，提高加工速度 在批量生产时经济上也比较合理。在批量生产时经济上也比较合理。（2 2） 数控弯板法数控弯板法2

15、8n数控弯板样机中，最典型的是多压头式数控弯板样机中，最典型的是多压头式( (或多柱塞式或多柱塞式) )数控弯板机数控弯板机 弯板前，数控程序自弯板前，数控程序自动调节下模动调节下模( (或上模或上模) )各压头高度各压头高度 形成与构件形状相形成与构件形状相同的曲面同的曲面( (考虑回弹考虑回弹在内在内) )29二、水火弯板二、水火弯板n水火弯板法工艺是我国各类船厂使用水火弯板法工艺是我国各类船厂使用最为广泛的弯板工艺方法之一，最为广泛的弯板工艺方法之一，90%90%以上复杂曲度船壳板都可以用该方法以上复杂曲度船壳板都可以用该方法进行弯曲加工。进行弯曲加工。n1. 1.水火弯板工艺的基本原理水火弯板工艺的基本原理 线状加热法概念：线状加热法概念： 水火弯板原理：水火弯板原理： 优点：优点：n2. 2.影响水火弯板成形效果的各种因素影响水火弯板成形效果的各种因素n主要是：加热线、冷却方式和各种加主要是：加热线、冷却方式和各种加热参数。热参数。n（1 1）加热线对成形效果的影响）加热线对成形效果的影响n（2 2）冷却方式对成形效果的影响）冷却方式对成形效果的影响n（3 3）各种加热参数对成形效果的影响）各种加热参数对成形效果的影响30n3. 3.水火弯板的主要工艺要求：水火弯板的主要工艺要求：P104P104313233正面跟踪水冷法正面跟踪水冷法 n冷水喷射