雙曲度船體外板非對壓多壓頭衝壓成形關鍵技術研究

《雙曲度船體外板非對壓多壓頭衝壓成形關鍵技術研究》是依託武漢理工大學，由胡勇擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：雙曲度船體外板非對壓多壓頭衝壓成形關鍵技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：胡勇
• 依託單位：武漢理工大學

項目摘要

針對金屬板材多點成形中易產生壓痕及皺摺的問題，提出了一種新的可重構模具，其特點在於（1）活絡方形壓頭、（2）採用非對壓方式。它可有效控制不良變形。.採用板材彈塑性成形理論、有限元數值模擬以及實驗研究相結合的方法，深入研究雙曲度船體外板在此新方法衝壓成形過程中影響成形的各種理論問題及工藝力學問題，主要包括：非對壓多壓頭模具抑制皺摺及壓痕的機理；船體外板（中厚板）衝壓成形的回彈行為及補償方法；板材衝壓成形極限；連續衝壓成形工藝及方法。提出一套板材非對壓多壓頭精確衝壓成形的工藝理論，以最佳化壓頭及設備設計，為雙向曲度船體外板精確成形及其自動化加工技術提供理論指導。.本項目繼承了可重構模具的優點，同時又在方形壓頭及衝壓方式上有創新，使其更接近於整體模具，對探索可重構模具下板材精確成形規律具有重要理論意義，同時為替代目前船廠廣泛使用的人工水火彎板加工雙曲度船體外板奠定基礎，具有重大實用價值。

結題摘要

對小批量甚至單件的船舶製造業，其船體三維曲面外板形狀各異，受成本及時間限制，不宜採用固定模具衝壓成形。將整體模具離散化，形成可重構模具是一個好的辦法。關鍵是如何將模具離散化，其中國內外研究眾多的是多點成形技術。針對金屬板材多點成形中易產生壓痕及皺摺的問題，本項目提出了一種新的可重構模具，其特點在於（1）活絡方形壓頭、（2）採用非對壓方式。它可有效控制不良變形。 採用板材彈塑性成形理論、有限元數值模擬以及實驗研究相結合的方法，項目較深入地研究了雙曲度船體外板在此新方法衝壓成形過程中影響成形的各種理論問題及工藝力學問題，主要研究內容包括： 1. 分析了非對壓多壓頭模具抑制皺摺及壓痕的機理，得到控制不良變形的主要原因在於（1）最佳化了模具離散方式，即從多點到多面（活絡方形壓頭），擴大接觸面；（2）改變了壓制方式，即從對壓到非對壓，導致上下壓頭之間互相約束，使板材在上下壓頭形成的相對封閉空間中變形，類似整體模具衝壓效果；（3）改進衝壓方式，即由整體衝壓到上壓頭聯動衝壓，對板材起到壓邊圈作用。以上措施有效控制了板的皺摺與壓痕。 2. 船體外板（中厚板）衝壓成形的回彈行為進行了理論分析與數值模擬研究，提出了一種逐步逼近的回彈補償方法。 3. 構建了小型船舶三維數控彎板機，設計並實現了其機械、液壓、控制、測量、軟體等系統，在此基礎上對不同類型的船體外板進行衝壓成形試驗（含成形極限）；提出了連續衝壓成形工藝及方法， 形成了一套船體外板非對壓多壓頭衝壓成形的工藝流程；為今後研發大型、生產實用的船舶三維數控彎板機時最佳化壓頭及設備設計，為雙向曲度船體外板精確冷彎成形及其自動化加工技術支撐與理論指導。 4. 項目共發表論文8 篇，授權發明專利2項，小型樣機及關鍵技術已通過技術鑑定，並於2012年獲得中國造船學會科學技術二等獎。 本項目繼承了可重構模具的優點，同時又在方形壓頭及衝壓方式上有創新，使其更接近於整體模具，對探索可重構模具下板材精確成形規律具有重要理論意義，同時為替代目前船廠廣泛使用的人工水火彎板工藝，實現雙曲度船體外板加工的機械化、自動化、數位化奠定了基礎，具有重大實用價值。