非對壓多壓頭成形的曲面造型方法研究和軟件開發(fā).pdf

1、船體建造過程中存在著大量雙曲度船體板件需要加工成形，目前船廠采用機(jī)械冷彎和水火彎板相結(jié)合的加工方法比較落后，不能滿足造船生產(chǎn)的自動化和數(shù)字化要求。由武漢理工大學(xué)和山東碩力機(jī)械公司合作研制的、國內(nèi)外首臺船舶三維數(shù)控彎板機(jī)采用了非對壓多壓頭成形技術(shù)，它是一種將整體模具離散化的柔性成形技術(shù)，通過調(diào)節(jié)下模各壓頭高度構(gòu)成不同的曲面形狀，然后上模施壓，實(shí)現(xiàn)了不同板材的柔性成形。船舶三維數(shù)控彎板機(jī)加工成形船體外板的第一步是其下模的調(diào)形，而下模的調(diào)形數(shù)

2、據(jù)是通過對船體外板進(jìn)行非對壓多壓頭成形的曲面造型得到的。本文圍繞非對壓多壓頭成形的曲面造型方法展開研究，主要內(nèi)容如下：
　?。?）研究了由船體生產(chǎn)設(shè)計(jì)軟件提供的XML和TXT兩種格式的板材曲面數(shù)據(jù)文件，從中提取板材曲面三維點(diǎn)，并使用B樣條曲面完成板材曲面的表達(dá)。
　?。?）基于B樣條曲面，針對三邊板研究了三邊曲面的表達(dá)；針對分區(qū)成形提出了截取子曲面的方法；針對下模壓頭高度的計(jì)算提出了反求曲面上一點(diǎn)和近似計(jì)算曲面外鄰近點(diǎn)的方法

3、。
　?。?）結(jié)合船舶三維數(shù)控彎板機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和沖壓工藝，提出了非對壓多壓頭成形的曲面造型方法，經(jīng)過曲面調(diào)平、長板分區(qū)、分區(qū)曲面二次調(diào)平、下模壓頭行列選取、壓頭高度計(jì)算及修正等過程，得到了各分區(qū)板的下模調(diào)形數(shù)據(jù)。
　?。?）在VisualStudio編程平臺上基于C＃語言開發(fā)了非對壓多壓頭成形的曲面造型軟件，基于OpenGL構(gòu)建了三維顯示平臺，實(shí)現(xiàn)船體外板的可視化和船舶三維數(shù)控彎板機(jī)下模調(diào)形的仿真。軟件能讀取板材曲面數(shù)據(jù)文件

4、，對船體外板進(jìn)行非對壓多壓頭成形的曲面造型，輸出下模調(diào)形文件和指導(dǎo)加工的板材定位圖，實(shí)現(xiàn)了船體生產(chǎn)設(shè)計(jì)軟件與船舶三維數(shù)控彎板機(jī)集成控制系統(tǒng)之間的無縫數(shù)據(jù)鏈接。
　?。?）使用規(guī)則曲面（帆形曲面和馬鞍形曲面）對非對壓多壓頭成形曲面造型方法進(jìn)行精度分析，結(jié)果表明該方法具有較高的精度，能滿足工程實(shí)際的要求。研究發(fā)現(xiàn)給定的曲面數(shù)據(jù)點(diǎn)越密集，計(jì)算精度越好。應(yīng)用實(shí)例表明該方法能適用不同類型的船體雙曲度板，船舶三維數(shù)控彎板機(jī)的下模調(diào)形效果良好。