成形加工技术的发展趋势

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【摘要】：型材成形加工技术的发展趋势。近年来，数控肋骨冷弯技术正向人工智能和微机控制方向发展，国外已有研制成功的报道。80年代以来，随着计算机技术的发展，水火弯板研究进入了一个明显进展时期。为了实现水火弯板加工的自动化，在计算机控制软件研究成功的基础上，上海交通大学和广船国际、大连理工大学和大连船厂、上海船舶工艺研究所和外高桥船厂已分别合作进行数控水火弯板自动加工系统的开发研制。

7.6.2　成形加工技术的发展趋势

（1）型材成形加工技术的发展趋势。近年来，数控肋骨冷弯技术正向人工智能和微机控制方向发展，国外已有研制成功的报道。

（2）板材构件成形加工技术的发展趋势。在船体建造过程中，钢板弯曲加工之前的船体设计、放样、展开、号料、切割均实现了计算机化，其后的装配、焊接均实现了不同程度的机械化和流水线化，只有钢板成形加工这一环节仍靠手工，因此，成了制约造船生产率提高的瓶颈。板材加工机械化与自动化一直是造船界追求的目标，目前有两条实现途径：一是对现有加工设备进行多功能化和数控化改造；二是数控机械化线加热系统。

1）板材冷弯成形加工技术的发展趋势

近几年来，国内外船体板材加工工艺和设备没有更多的进展，大、中型船厂主要采用大能力、高工效、多用途的常规液压加工设备。国内外所不同的是，国外船厂加工辅助作业机械化程度较高，减轻了工人劳动强度和零件等待时间。

对于钢板弯曲，现已研制成功大型数控液压弯板机，较之传统加工机械，可提高效率30%～40%，劳动生产率可增长1.3～1.4倍。但由于受板材弯曲卸荷时发生回弹现象等诸多因素影响，难以制定准确控制变形的数学模型和控制系统，被加工材料质量不均，卸载时难以找到一定的规律等，这些问题制约了弯板数控自动化。理想的数控弯板设备还在继续研究中。

对弯板工艺分析和研究，使之能采用人工智能和专家系统将是必然的发展趋势。

2）水火弯板技术的发展趋势

自20世纪50年代末水火弯板在造船中应用以来，对其研究工作就开始了，但进展较慢。80年代以来，随着计算机技术的发展，水火弯板研究进入了一个明显进展时期。水火弯板工艺研究主要集中在三个方面，即水火弯板机理研究、工艺参数确定研究和计算机软件及自动化加工装置研究。研究工作从两方面进行：一是从热弹塑性分析入手，以力学手段求解；二是在实验和实测基础上进行数值模拟，其研究目标都是给出线加热的作业参数。

在水火弯板机理和工艺参数确定研究的基础上，国内外都不断地进行了水火弯板加工计算机控制软件及自动化加工装置的研究，并已取得了一定的成果。

国外，早在20世纪70年代就开始了水火弯板自动加工设备的研究。美国研制了用激光作为热源的简易自动水火弯板设备，欧洲如西班牙、意大利、丹麦等国均试制过自动水火弯板设备，韩国汉城大学研制了自动水火弯板加工系统。日本作为水火弯板工艺的发源地，在水火弯板加工计算机软件和自动化加工装置的研究方面取得了进展。其中比较典型的是石川岛播磨（IHI）的Kure（吴）船厂在1998年3月研制成功一台水火弯板自动加工装置。该装置是一个应用热弹塑性变形理论进行水火弯板加工的全自动系统，能自动完成计算、加热、冷却、测量等过程。

国内，上海交通大学与广船国际合作已开发了CAFF计算机火焰成形加工参数确定软件。该软件具有确定辊轧形状、检测成形、判断外板类别、板段划分、确定在固定参数下的加工参数等功能。大连理工大学和大连船厂合作已开发成功水火弯板加热信息及各种工艺参数的计算机专家系统软件。目前，这两种软件都已用于实际生产。具体做法是：由软件计算出加热线位置、加热速度、温度等各种工艺参数，然后由人工在需加工的板上划出加热线和工艺参数。操作工人根据这些加热线和工艺参数进行作业，整个加工过程仍依靠手工来完成。为了实现水火弯板加工的自动化，在计算机控制软件研究成功的基础上，上海交通大学和广船国际、大连理工大学和大连船厂、上海船舶工艺研究所和外高桥船厂已分别合作进行数控水火弯板自动加工系统的开发研制。

当前国内外的研究成果仅是初步的，现有的各种参数预报方法都还不能准确地适应各种形状的船板加工成形，机器人的作业水平也还不能完全代替人工操作，其智能化程度在很多情况下尚不能与人相比。

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