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让模具“活起来”,可重构技术破解造船难题
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让模具“活起来”,可重构技术破解造船难题

发布日期:2018-10-29 作者: 点击:

今日头条


“这是真正的自主知识产权。”近日,国内船舶结构力学界的权威吴有生院士、机械工程专家段正澄院士等专家对一项我国造船业的自主创新产品表示了肯定。这项技术首次将“自动化”引入整个船体外板加工环节。


在山东中硕机械装备制造公司,记者看到了这台凝聚了核心技术的装备——针对造船业痛点,这家企业与武汉理工大学合作使用专门的计算和控制软件自动进行船板成型加工,在抛弃了传统人工经验操作的同时,使造船效率提高了数倍。


水火弯板加工是船体外形尤其是船舰的主要加工方式。何为“水火弯板”?即沿预定的加热线用火力进行局部加热,并用水进行跟踪冷却,使板产生局部塑性变形,从而将板弯成所要求的曲面形状的一种方法。显而易见,火焰温度、加热线长度、焰道间距、加热次数、冷却方式、冷却时间、水火距和水流等,都会对板材的弯曲变形产生重要的影响。


不过,目前我国造船行业对水火弯板技术的应用主要还停留在人工操作阶段。通常要由熟练工人凭经验来布置加热线,然后进行“火烧水淋”。沿着加热线加工以后,把钢板四周的约束放松,让钢板完全自由回弹,与样板进行对样。如果误差在2—3个毫米,则认为满足加工要求。否则,就需要重新布置加热线,重新进行水火加工。对于有经验的老工人来说,确定一块曲板水火弯板的加工方案,并加工成型,大都需要两三次甚至更多次的火焰加工才能完成。而对于缺少经验的新工人,要加工出一块符合设计要求的曲板难度就更大了。


山东中硕机械和武汉理工大学针对造船业的技术瓶颈组成的联合研发团队,历时十年,研发出了超大型装备——船舶三维数控弯板机。“我们运用了可重构制造系统。比如,原先的模具是‘死的’,而现在的模具‘活了起来’,可根据实际需要调整。”项目专家、中硕机械总经理焦涛表示。板材加工中的回弹问题、成型皱褶问题、数据传输问题一直是船体外板加工环节中的老大难问题,但有了“活的”模具,相关难题得到了解决。


“对加工成型过程中的回弹问题,我们运用了独创的逐步逼近弯曲成型法,板材成型形状反馈给系统,系统实时测量出回弹量,并通过误差补偿的方式进一步调形,逐步逼近弯曲,直到回弹量达到成型要求,整个过程无需人工干预;针对成型皱褶问题,我们仔细研究了皱褶产生的机理并寻找抑制办法,由并联油路油缸驱动的上模压头与伺服电机驱动的下模压头组成完整的包络面,避免加工工件在截面上受压缩力造成失稳,从而解决了皱褶问题;关于数据传输的问题,三维数据的提供,是智能化制造的基础环节,为了让装备更加容易操作,我们提供了通用性完善的数据接口,可全面兼容不同格式的三维曲面数据,对于三维点云数据及曲线数据表达的曲面数据也可以进行处理,与数据转换与传输一步到位。”焦涛表示,这是现代技术与传统工艺嫁接的组合,“可重构”技术破解了船体外板加工环节难题。


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