[发明专利]一种冷热一体作用的复杂曲率板成型系统及成型方法

说明书

本发明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。本发明还公开了一种复合曲率板的成型方法。本发明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。

技术领域

本发明属于船舶建造技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明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，按照本发明的一个方面，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，本发明的成型系统，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。