水火彎板自動化加工工藝的關鍵技術研究.pdf

1、本文對水火彎板自動化加工工藝中的幾個關鍵技術進行了研究。 (1)水火彎板數值模擬中熱邊界條件的研究 近幾年隨著計算機技術的發(fā)展，數值模擬法在對水火彎板變形機理和變形規(guī)律的研究中得到了越來越廣泛的應用。在水火彎板過程的數值模擬中，熱邊界條件的選取和定義，直接影響到耦合的溫度場和變形場的計算，對數值模擬結果的精度起著非常重要的作用。本文對水火彎板過程數值模擬中的熱邊界條件進行了系統(tǒng)研究，包括熱源熱輸入的熱流邊界條件、空氣對流

2、換熱邊界條件、輻射換熱邊界條件和水冷對流換熱邊界條件，并且，應用流動沸騰理論，建立了符合工程實際特點的水火彎板水冷對流換熱邊界條件，大幅度提高了水火彎板數值模擬分析溫度場和變形場的精度，為開展水火彎板數值實驗分析奠定了基礎。 (2)水火彎板加工工藝參數預報方法研究 采用數值模擬和實驗相結合的方法，通過對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)律數學模型改進為單因素局部收縮量水火彎板變形規(guī)律系列數學模型

3、，不僅提高了數學模型的精度，應用范圍增大，而且能夠更加準確、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。在此基礎上，以船體外板展開計算的局部收縮量為依據，應用了局部變形與所需的能量的對應關系展開水火彎板加工工藝參數預報方法的研究，并開發(fā)了鞍形板水火加工工藝參數預報軟件系統(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，并結合了工廠多年的實踐經驗，生產應用結果證明是切實可行的，提高了生產效率，精度達到工

4、程要求。 (3)船體復雜曲面鋼板水火成形自動化檢測和二次加工方法研究 在對加工后鋼板曲面形狀進行測量和表達的基礎上，對加工后鋼板成形自動化檢測方法展開研究，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檢測曲面和鋼板曲面形狀橫向測量線位置處橫向曲率半徑的誤差分析，來檢測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結果，不僅能

5、夠判別鋼板是否達到加工成形的標準，而且對二次加工工藝參數預報具有指導意義。結合水火彎板變形規(guī)律系列數學模型，利用鋼板成形自動檢測的結果，提出了未成形鋼板的自動化修正加工方法，能夠分別預報適合于自動化加工的鋼板縱向形狀和橫向形狀修正的工藝參數。 (4)懸臂式水火彎板機器人設計研究 水火彎板自動化加工設備的研制開發(fā)是水火彎板自動化加工閉環(huán)系統(tǒng)研究中的一個重要環(huán)節(jié)。本文根據水火彎板實際加工特點和加工要求，在已有的大型復雜曲面鋼