[发明专利]一种逐步逼近弯曲的板材成形方法与装置

说明书

一、技术领域：

本发明涉及一种逐步逼近弯曲的板材成形方法与装置，具体地说是一种主要用于三维数控弯板机上进行板材成形的、逐步逼近弯曲的板材成形方法，并为此方法提供相匹配的装置。

二、背景技术：

随着我国经济的迅速发展，造船业也在迅速发展，在造船时，其船体外板构件大都是曲面，三维曲面板材零件的制造是一个重要的环节，因此船体三维曲面外板构件加工的三维数控弯板机是一个重要的机械加工装置。在现有的三维曲面板成形中，虽然整体模具冲压成形工件的精度好、质量高，但是其仅适用于大批量生产，且价格昂贵；它只能用于一些定型的小型船舶。故整体模具在造船行业中很少被使用，这是由于船体外板相同构件的批量极少、形状复杂、尺度大的原因所致。所以目前对于简单曲度的船体外板构件，一般是使用三芯辊或油压机的方法进行加工；而对于复杂三维曲面的船体外板构件，则是使用机械冲压方法预先进行横向曲度加工，在初步成形的基础上，再由人工使用水火弯板的方法进行纵向弯曲，但水火弯板成形工艺的生产条件差、劳动强度大、对工人技术水平要求高、生产效率低下等。

过去70年代国外曾研制过通用多压头式数控弯板, 由于多种原因造成失败。其中曾试图使用理论计算方法解决板材的回弹问题(见《船体建造工艺学》,人民交通出版社,1980年12月,141页)。

现在也有人研究理论计算预报三维弯板回弹的问题，不但计算过程冗长、准确计算困难，更难以满足船舶板材的快速、实时加工的要求。

为改变船体外板加工的困难，已研发了一种以“方形压头可调活络模具板材曲面成形装置，中国专利号： ZL 2009 1 0014794.6”原理研制的、属于可重构技术范畴的船舶三维数控弯板机，用于船体外板复杂曲面的船体外板构件的冷弯成形。加上本设计的一种利用板材自身回弹规律和向目标迭代的逐步逼近弯曲的板材成形方法和装置，能通过在线测量、实时控制弯板成形，迅速有效地解决可重构技术的多压头数控弯板机的回弹困难问题和保证三维曲面船板的成形精度。

三、发明内容：

本发明的目的是为船舶三维数控弯板机提供一种利用板材自身回弹规律和向目标迭代的逐步逼近弯曲的板材成形方法，并为此方法提供相匹配的装置。

本发明的逐步逼近弯曲成形方法的基本过程是：首先按照理论目标曲面S形状调整三维数控弯板机下模群的曲面形状，对板材进行冷压，卸载后被压型的板材回弹，通过在线激光三维坐标测量仪在线实时检测，反馈第一次压型板材回弹后实际成形曲面B₁形状，比较板材回弹后实际成形曲面B₁形状与理论目标曲面S形状的误差偏移值h₁，然后在理论目标曲面S的基础上向理论目标曲面S的过弯方向，即回弹的反方向增加一个修正值g₁，修正值g₁= k×h₁；k为修正系数，设定第一次逼近弯曲压型曲面C₁。设定第一次逼近弯曲压型曲面C₁后，根据第一次逼近弯曲压型曲面C₁调整三维数控弯板机下模群的曲面形状，进行第二次压型，即第一次逼近弯曲压型。第二次压型后，再通过在线激光三维坐标测量仪在线实时检测，反馈第二次压型板材回弹后实际成形曲面B₂形状，比较板材回弹后实际成形曲面B₂形状与理论目标曲面S形状的误差偏移值h₂，当偏移值h₂超出理论目标曲面S允许的误差范围，则进行第三次压型，即第二次逼近弯曲压型。第二次逼近弯曲压型曲面C₂的设定，与第一次逼近弯曲压型曲面C₁类同：是在第一次逼近弯曲压型曲面C₁的基础上向第一次逼近弯曲压型曲面C₁的过弯方向，即回弹的反方向增加一个修正值g₂，修正值g₂= k×h₂；k为修正系数。也就是在理论目标曲面S的过弯方向，即回弹的反方向增加一个叠加修正值g′₂，叠加修正值g′₂= g₁+ g₂= k×（h₁+ h₂）。依次类推，当第三次压型，即第二次逼近弯曲压型回弹后，在线激光三维坐标测量仪在线实时检得的实际成形曲面B₃形状与理论目标曲面S形状的误差偏移值h₃仍超出理论目标曲面S允许的误差范围，则进行第四次压型，即第三次逼近弯曲压型，……。直至符合理论目标曲面S允许的误差范围。