CN110496899B - 板件的成形方法及设备 - Google Patents

Abstract

一种板件的成形方法及设备，包括：制作单曲板材；于待压曲板上划分加工分区；修边处理加工分区，以得到待压曲板；获取模具调形数据，据以调节模具并弯压待压曲板为弯压分板；检测弯压分板的调形修正数据；根据调形修正数据弯压弯压分板，并对每一加工分区重复前述步骤直至待压曲板吻合预设弯压参数。本发明解决了现有技术存在的加工覆盖率、精度及效率低的问题。

Description

板件的成形方法及设备

技术领域

本发明涉及一种船体板件制造技术，特别是涉及一种板件的成形方法及设备。

背景技术

船舶艏艉部区域线型复杂，外板曲率变化大。由于区域特殊，在加工前需将这类外板分割成不同形状。目前对于这类外板的加工，各大船厂通常使用水火弯板工艺，即对钢板局部进行线状或者点状加热，使被加热金属产生压缩塑性变形，再使用水或空气进行冷却，在冷却时形成收缩塑性变形，如此反复，得到所需形状。此方法完全凭经验，成型过程中的可控性较差。采用水火弯板工艺会对钢板的内部晶体结构产生破坏，降低钢板的机械性能，所以需避免使用，采用冷加工方法。在冷加工方面，通常采用传统实体模具冲压成形，制造成本高，周期长。由于高强度板材回弹大，在加工前需要制作多种规格模具以适合现场作业，所以加工效率慢，容易影响高新产品的研制周期，目前在弯板机的使用过程中，由于受设备加工区域限制，模具不能覆盖整个加工零件。致使边缘区域不受力，加工不光顺。

综上，现有技术中的曲板加工设备的存在加工覆盖率、精度及效率低的技术问题。

发明内容

鉴于以上现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种板件的成形方法及设备，用于解决现有技术存在的加工覆盖率、精度及效率低的技术问题。为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种板件的成形设备，包括：制作单曲板材；于待压曲板上划分加工分区；修边处理加工分区，以得到待压曲板；获取模具调形数据，据以调节模具并弯压待压曲板为弯压分板；测弯压分板的调形修正数据；根据调形修正数据弯压弯压分板，并对每一加工分区重复前述步骤直至待压曲板吻合预设弯压参数。

于本发明的一实施方式中，修边处理单曲板材的步骤，包括：获取单曲板材的线型特征；根据线性特征计算单曲板材的线型趋势数据；根据线型趋势数据冲压单曲板材的边缘。

于本发明的一实施方式中，弯压加工分区的步骤，包括：将加工分区定位安装于弯压加工工位；将模具安装于冲压装置上；获取并根据选定线型及模具调形数据调形模具；以冲压装置弯压加工分区为弯压分板。

于本发明的一实施方式中，安装模具的步骤，包括：将上模座套设于冲压装置的冲压模连接件上；通过上模固定安装件将上压头安装于上模座上；以冲压装置弯压待压曲板。

于本发明的一实施方式中，模具调形的步骤，包括：获取选定线型和模具调形数据；将多个边缘扩充下压头安装于下模柱；根据选定线型对下模进行调形和边缘扩充；根据模具调形数据选取上模。

于本发明的一实施方式中，一种板件的成形设备，包括：单曲卷板装置；单曲板修边装置，其设置于单曲加工工位；曲板划分工具，其设置于曲板分区工位；冲压装置，其包括冲压调形下模和拆装上模，冲压调形下模设置于单曲板材的凸出侧，拆装上模设置于单曲板材的内凹侧；曲面线型检测装置，其设置于曲板检测工位；油压修正装置，其连接于曲面线型检测装置。

于本发明的一实施方式中，单曲板修边装置，包括：线型趋势识别装置，其连接于修边压具；线型趋势处理器，其连接于线型趋势识别装置；修边压模，其固定安装于单曲板修边装置朝向单曲板材内凹侧的一端，修边压模连接线型趋势处理器。

于本发明的一实施方式中，冲压装置，包括：多个分区定位销，其插合固定于冲压装置上，以固定加工分区的边缘；拆装上模，其通过紧固件固定安装于冲压模连接件上；多个冲压调形下模，其与拆装上模相对设置；冲压模连接件固定于冲压装置的冲压传动端。

于本发明的一实施方式中，拆装上模，包括：上模座，其套设安装于冲压模连接件末端形成的凸部；上模固定安装件，其螺紧于上模座和冲压模连接件上的螺孔；上压头，其形成于上模座朝向冲压调形下模的一端。

于本发明的一实施方式中，冲压调形下模，包括：下模柱；下模座，其形成于下模柱的顶端；边缘扩充下压头，其形成于下模座朝向拆装上模的一端。

如上所述，本发明提供的一种板件的成形方法及设备，具有以下有益效果：

本发明提供的一种板件的成形方法及设备减少曲板边缘的修正的工作量。通过改变传统加工方法，解决加工周期长，加工精度低等问题，达到提高曲板加工效率，实现大曲率曲板的小容差精准加工，解决了现有技术中的加工覆盖率、精度及效率低的技术问题。

附图说明

图1显示为本发明的板件的成形方法流程步骤示意图。

图2显示为本发明的双曲板结构示意图。

图3显示为本发明的卷板加工曲板结构示意图。

图4显示为图1中的步骤S3在一实施例中的具体工艺步骤示意图。

图5显示为图1中的步骤S4在一实施例中的具体流程步骤示意图。

图6显示为图5中的步骤S42在一实施例中的具体流程步骤示意图。

图7显示为图5中的步骤S43在一实施例中的具体流程步骤示意图。

图8显示为本发明的板件的成形设备装置示意图。

图9显示为图8中的单曲板修边装置3连接示意图。

图10显示为图8中的冲压装置4的结构示意图。

图11显示为本发明的分区冲压示意图。

图12显示为图8中拆装上模42在一实施例中的具体结构示意图。

图13显示为图8中冲压调形下模43在一实施例中的具体结构示意图。

元件标号说明

1 单曲卷板装置

2 曲板划分工具

3 单曲板修边装置

4 冲压装置

5 曲面线型检测装置

6 油压修正装置

7 储液装置

31 线型趋势识别装置

32 线型趋势处理器

33 修边压模

41 分区定位销

42 拆装上模

43 冲压调形下模

44 冲压模连接件

421 上模座

422 上模固定安装件

423 上压头

431 下模柱

432 下模座

433 边缘扩充下压头

步骤标号说明

图1 S1～S6

图4 S31～S33

图5 S41～S44

图6 S421～S423

图7 S431～S433

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图13。须知，本说明书所附图式所绘示的结构，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

请参阅图1至图3，显示为本发明的板件的成形方法流程步骤示意图、本发明的双曲板结构示意图和本发明的卷板加工曲板结构示意图，如图1至3所示，一种板件的成形方法包括：

S1、制作单曲板材，在一实施例中，船舶艏艉部区域线型复杂，外板曲率变化大。由于区域特殊，在加工前需将这类外板分割成不同形状，在一实施例中，高强度、极限工况下的海洋装备广泛采用了例如高强度合金钢板，其强度覆盖例如400～1000MPa，厚度可为例如5～120mm，在一实施例中，对原料板材进行大曲率曲板边缘粗压，在一实施例中，在弯压单曲板材前对大曲率双曲板例如多边形曲板进行例如边缘扩展的操作，在一实施例中，加工方法中可将例如凸形件翻转例如180°，以将其转变为凹形件进行加工，此时凸形变为凹形，下模也按照翻转后的形状调形。对帆形板，其本身为凹形，无需翻转，在一实施例中，可预先将切割完成后的板材送到单曲加工工位，用卷板设备例如三辊卷板机对加工件进行单向弯压，在一实施例中，考虑板材边缘易产生皱褶问题，可根据线型变化趋势，使用修边压模对曲板边缘进行初压，在一实施例中，对例如鞍形板，由于其存在两个方向的曲度，可选择较大的一个曲度为凹形的形状进行冲压加工，如图2和图3所示，在一实施例中，可选择曲率大的边进行弯曲，在本实施例中，当R1＞R2时，可选择先将板压到例如R＝R2；当R1＜＝R2时，选择先将板压到例如R＝R1；

S2、于待压曲板上划分加工分区，在一实施例中，根据弯板机加工范围，对长板进行区域划分，考虑到曲板加工过程中的一致性和协调性，在加工分区例如区域1、区域2......等预留1/3的过渡区，用油漆笔标记出曲板拼接定位点，在本实施例中，根据加工模具覆盖范围对待压曲板例如长板进行区域划分，使每个区域都应该预留1/3的过渡区，以此避免曲板成型过程的应力集中。然后在加工件上用油漆笔标出定位点；

S3、修边处理加工分区，以得到待压曲板，在一实施例中，在进行数控弯板机加工前对曲面边缘进行扩展，在一实施例中，通过预先对待压曲板进行边缘修正，提高曲板弯板过程中的光顺度，在一实施例中，可使用例如油压机安装模具例如通用压模等，对待压曲板进行边缘加工；

S4、获取模具调形数据，据以调节模具并弯压待压曲板为弯压分板，在一实施例中，对已经划分加工分区的待压曲板例如长板连续冲压，在一实施例中，可使用例如弯板机对待压曲板进行初压，在一实施例中，对例如扭曲板，由于纵向横向曲率都不大，可任意选择冲压模式；

S5、检测弯压分板的调形修正数据，在一实施例中，可根据例如误差值计算修正量，重新调整下模数据进行定位施压，如此反复，使加工件中心区域达到理想精度，在一实施例中，后续段的加工分区可按照第一段进行，直至全部待压板材弯压结束；

S6、根据调形修正数据弯压弯压分板，并对每一加工分区重复前述步骤直至待压曲板吻合预设弯压参数，在一实施例中，对经过弯压的弯压分板进行精压修正，在一实施例中，边缘精加工可采用例如通用模具进行精确加工，在一实施例中，取出加工件，送到油压机工位，利用可拆式快速修边模具，对加工件边缘进行精压，直至完全符合线型要求，提交报验，在本实施例中，加压完成后利用视觉装置对曲板进行在线测量，设备识别定位点后，自动计算具体位置，然后软件系统完成测量值与理论值进行比对，计算出误差值，反馈修正量，重新指导弯板机进行重新调形及压制，如此反复，直至被压区域精度和理论值吻合。

请参阅图4，显示为图1中的步骤S3在一实施例中的具体工艺步骤示意图，如图4所示，修边处理单曲板材的步骤S3，包括：

S31、获取单曲板材的线型特征，在一实施例中，弯压结束后利用在线视觉检测装置进行工件扫描，识别出拼接定位点，作为基准点然后将加工件尺寸与理论面进行比对，找出误差值；

S32、根据线性特征计算单曲板材的线型趋势数据，在一实施例中，可根据例如误差值计算修正量，重新调整下模数据进行定位施压，如此反复，使加工件中心区域达到理想精度，在一实施例中，后续段的加工分区可按照第一段进行，直至全部待压板材弯压结束；

S33、根据线型趋势数据冲压单曲板材的边缘。

请参阅图5，显示为图1中的步骤S4在一实施例中的具体工艺步骤示意图，如图5所示，弯压加工分区的步骤S4，包括：

S41、将加工分区定位安装于弯压加工工位，在一实施例中，可对特殊形状的待压板材例如曲板进行定位，在一实施例中，可采用例如曲板精准定位方法，解决待压板材例如长板连续冲压过程中的过渡衔接问题，定位销可对特殊形状板例如六边形板、长曲板等进行定位，在一实施例中，特殊形状板定位可通过定位销进行，将特殊形状板例如多边形板定位在三维数控弯板机的模具构件例如四个基本体的中间间隙处；

S42、将模具安装于冲压装置上，在一实施例中，可通过更换不同尺寸范围的例如上下压模，以满足不同曲率曲板的加工要求；

S43、获取并根据选定线型及模具调形数据调形模具；

S44、以冲压装置弯压加工分区为弯压分板，在一实施例中，完成初压和修边，可使用例如吊车将待压曲板送往弯板机加工工位。

请参阅图6，显示为图5中的步骤S42在一实施例中的具体工艺步骤示意图，如图6所示，安装模具的步骤S42，包括：

S421、将上模座套设于冲压装置的冲压模连接件上；

S422、通过上模固定安装件将上压头安装于上模座上，在一实施例中，可在冲压机的基本体直接缝隙插入固定销，固定曲板位置，启动上模，对加工件边缘逐步施压；

S423、以冲压装置弯压待压曲板，在一实施例中，冲压装置例如三维数控弯板机可根据板材特殊成形形状，利用板材的理论尺寸，可实现快速精确调模，具有适用范围广，加工效率高等特点。弯板机可实现包括帆形板、马鞍形板、扭曲板等曲率变换较大的曲板加工。

请参阅图7，显示为图5中的步骤S43在一实施例中的具体工艺步骤示意图，如图7所示，模具调形的步骤S43，包括：

S431、获取选定线型和模具调形数据，在一实施例中，下模可根据选定线型进行快速调形，并对每个区域的板进行边缘扩充，下模完成调形后可将加工分区例如加工件区域1吊入指定位置；

S432、将多个边缘扩充下压头安装于下模柱，在一实施例中，加工件边框四周需扩充，即边缘扩充，根据板材理论尺寸，对上下模具调型后，周边选用放射法、修正软件将边缘扩充至成型，使边缘趋于光顺，减轻以往使用压力机逐段校正边缘的工作量，从而更好地保证了长板形状光顺延伸，进一步提高加工精度；

S433、根据选定线型对下模进行调形和边缘扩充，在一实施例中，可进一步减少曲板边缘的修正的工作量；

S434、根据模具调形数据选取上模。

请参阅图8，显示为本发明的板件的成形设备装置示意图，如图8所示，一种板件的成形设备包括单曲卷板装置1、曲板划分工具2、单曲板修边装置3、冲压装置4、曲面线型检测装置5和油压修正装置6，单曲卷板装置1，在一实施例中，可将切割完成的加工件送到单曲板加工工位，利用单曲卷板装置1例如三辊卷板机等设备对加工件进行横向弯压，完成加工件的横向曲度的初步成形，在一实施例中，考虑板材边缘易产生皱褶问题，可根据线型变化趋势，使用修边压模对曲板边缘进行初压，在一实施例中，对例如鞍形板，由于其存在两个方向的曲度，可选择较大的一个曲度为凹形的形状进行冲压加工；曲板划分工具2，其设置于曲板分区工位，在一实施例中，曲板划分工具2可用于在曲板加工前首先对于曲板进行划线处理，在本实施例中，根据加工模具覆盖范围对待压曲板例如长板进行区域划分，使每个区域都应该预留例如1/3的过渡区，以此避免曲板成型过程的应力集中。然后在加工件上用油漆笔标出定位点；单曲板修边装置3，其设置于单曲加工工位；冲压装置4，其包括冲压调形下模和拆装上模，冲压调形下模设置于单曲板材的凸出侧，拆装上模设置于单曲板材的内凹侧，在一实施例中，冲压装置4中安装例如的可快速拆卸的焊接压模，其可用于边缘修正；曲面线型检测装置5，其设置于曲板检测工位，在一实施例中，在进行数控弯板机加工前对曲面边缘进行扩展，在一实施例中，通过预先对待压曲板进行边缘修正，提高曲板弯板过程中的光顺度；油压修正装置6，其连接于曲面线型检测装置5，在一实施例中，可根据曲板边缘曲率变化情况选取合适的上压模见下表：

将可换模具4插入上连接件1，用螺母2锁死。然后将上、下压头吊装至油压修正装置6例如油压机，进行安装。随后启动油压机对曲板边缘进行逐段精压。检测工件精度，当偏差较大时调整相关上模，选择合适加工位置继续施压，直至达到精度要求为止，提交报验。

请参阅图9，显示为图8中的单曲板修边装置3连接示意图，如图9所示，单曲板修边装置3包括线型趋势识别装置31、线型趋势处理器32和修边压模33，线型趋势识别装置31，其连接于修边压具，在一实施例中，弯压结束后利用在线视觉检测装置进行工件扫描，识别出拼接定位点，作为基准点然后将加工件尺寸与理论面进行比对，找出误差值；线型趋势处理器32，其连接于线型趋势识别装置31，在一实施例中，可根据例如误差值计算修正量，重新调整下模数据进行定位施压，如此反复，使加工件中心区域达到理想精度，在一实施例中，后续段的加工分区可按照第一段进行，直至全部待压板材弯压结束；修边压模33，其固定安装于单曲板修边装置3朝向单曲板材内凹侧的一端，修边压模33连接线型趋势处理器32。

请参阅图10和图11，显示为图8中的冲压装置4的结构示意图和本发明的分区冲压示意图，如图10和图11所示，冲压装置4包括多个分区定位销41、拆装上模42、多个冲压调形下模43和冲压模连接件44，多个分区定位销41，其插合固定于冲压装置4上，以固定加工分区的边缘，在一实施例中，对于加工件定位的工序，可使用防滑工具例如定位销5插在例如4个基本体的中间间隙处，将工件固定作用，防止板材的滑移。冲压加工时，可先下压一行压头，待某一个压头压住板材固定后，即可人工抽出定位销，进行后续的冲压作业。对于复杂形状，可同时使用多个定位销；拆装上模42，其通过紧固件固定安装于冲压模连接件44上，在一实施例中，可通过更换不同尺寸范围的例如上下压模，以满足不同曲率曲板的加工要求；多个冲压调形下模43，其与拆装上模42相对设置；冲压模连接件44固定于冲压装置4的冲压传动端。

请参阅图12，显示为图8中拆装上模42在一实施例中的具体结构示意图，如图12所示，拆装上模42包括上模座421、上模固定安装件422和上压头423，上模座421，其套设安装于冲压模连接件44末端形成的凸部，在一实施例中，上连接件与上模座通过结构件本身的槽形连接，移动到位后用紧固螺栓紧固；上模固定安装件422，其螺紧于上模座421和冲压模连接件44上的螺孔，在一实施例中，可在冲压机的基本体直接缝隙插入固定销5，固定曲板位置，启动上模，对加工件边缘逐步施压；上压头423，其形成于上模座421朝向冲压调形下模42的一端，在一实施例中，上压头可通过例如焊接的方式与上模座连接，在一实施例中，冲压装置例如三维数控弯板机可根据板材特殊成形形状，利用板材的理论尺寸，可实现快速精确调模，具有适用范围广，加工效率高等特点。目前利用弯板机可实现包括帆形板、马鞍形板、扭曲板等曲率变换较大的曲板加工。

请参阅图13，显示为图8中冲压调形下模43在一实施例中的具体结构示意图，如图13所示，冲压调形下模43包括下模柱431、下模座432和边缘扩充下压头433，下模柱431，在一实施例中，下模可根据选定线型进行快速调形，并对每个区域的板进行边缘扩充，下模完成调形后可将加工分区例如加工件区域1吊入指定位置；下模座432，其形成于下模柱431的顶端，在一实施例中，加工件边框四周需扩充，即边缘扩充，根据板材理论尺寸，对上下模具调型后，周边选用放射法、修正软件将边缘扩充至成型，使边缘趋于光顺，减轻以往使用压力机逐段校正边缘的工作量，从而更好地保证了长板形状光顺延伸，进一步提高加工精度；边缘扩充下压头433，其形成于下模座432朝向拆装上模42的一端，在一实施例中，下压头与下模座可通过例如焊接连接。

本发明提供的一种板件的成形方法及设备，包括：单曲卷板装置；曲板划分工具；单曲板修边装置；冲压装置；曲面线型检测装置；油压修正装置。本发明提供的一种板件的成形方法及设备，通过预先进行边缘修正，提高曲板弯板过程中的光顺度。采用曲板精准定位方法，解决长板连续冲压过程中的过渡衔接问题，提高曲板加工加工精度，同时本发明还公开了上述方案中使用的一种用于边缘修正的可快速拆卸的焊接压模。可进一步减少曲板边缘的修正的工作量。通过改变传统加工方法，解决加工周期长，加工精度低等问题，达到提高曲板加工效率，实现大曲率曲板的小容差精准加工，解决了现有技术中的加工覆盖率、精度及效率低的技术问题，具有很高的商业价值和实用性。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种板件的成形方法，其特征在于，包括：

制作单曲板材；

于所述单曲板材上划分加工分区；

修边处理所述加工分区，对单曲板材边缘进行扩展，预先对单曲板材进行边缘修正，以得到待压曲板，包括：

获取所述待压曲板的线型特征；

根据所述线型 特征计算所述待压曲板的线型趋势数据；

根据所述线型趋势数据冲压所述待压曲板的边缘；

获取模具调形数据，据以调节模具并弯压所述待压曲板为弯压分板，包括：

将所述加工分区定位安装于弯压加工工位；

将模具安装于冲压装置上；

获取并根据选定线型及所述模具调形数据调形所述模具，获取选定线型和模具调形数据，将多个边缘扩充下压头安装于下模柱，根据选定线型对下模进行调形和边缘扩充，根据模具调形数据选取上模；

以所述冲压装置弯压所述加工分区为所述弯压分板；

检测所述弯压分板的调形修正数据；

根据所述调形修正数据弯压所述弯压分板，并对每一所述加工分区重复前述步骤直至所述待压曲板吻合预设弯压参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将模具安装于冲压装置上的步骤，包括：

将上模座套设于所述冲压装置的冲压模连接件上；

通过上模固定安装件将上压头安装于所述上模座上；

以所述冲压装置弯压所述待压曲板。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取并根据选定线型及所述模具调形数据调形所述模具的步骤，包括：

获取所述选定线型和所述模具调形数据；

将多个边缘扩充下压头安装于下模柱；

根据所述选定线型对下模进行调形和边缘扩充；

根据所述模具调形数据选取上模。

4.一种用于实施如权利要求1-3任一项所述的板件的成形方法的成形设备，其特征在于，所述成形设备包括：

单曲卷板装置；

曲板划分工具，其设置于曲板分区工位；

单曲板修边装置，其设置于单曲加工工位；

冲压装置，其包括冲压调形下模和拆装上模，所述冲压调形下模设置于所述单曲板材的凸出侧，所述拆装上模设置于所述单曲板材的内凹侧；

曲面线型检测装置，其设置于曲板检测工位；及

油压修正装置，其连接于所述曲面线型检测装置。

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述单曲板修边装置，包括：

线型趋势识别装置，其连接于修边压具；

线型趋势处理器，其连接于所述线型趋势识别装置；及

修边压模，其固定安装于所述单曲板修边装置朝向所述单曲板材内凹侧的一端，所述修边压模连接所述线型趋势处理器。

6.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述冲压装置，包括：

多个分区定位销，其插合固定于所述冲压装置上，以固定加工分区的边缘；

所述拆装上模，其通过紧固件固定安装于冲压模连接件上；

多个所述冲压调形下模，其与所述拆装上模相对设置；及

所述冲压模连接件固定于所述冲压装置的冲压传动端。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述拆装上模，包括：

上模座，其套设安装于所述冲压模连接件末端形成的凸部；

上模固定安装件，其螺紧于所述上模座和所述冲压模连接件上的螺孔；及

上压头，其形成于所述上模座朝向所述冲压调形下模的一端。

8.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述冲压调形下模，包括：

下模柱；

下模座，其形成于所述下模柱的顶端；及

边缘扩充下压头，其形成于所述下模座朝向所述拆装上模的一端。

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