[發明專利]一種用于船舶雙向曲率板的冷熱一體成型方法

有效

• 申請號: 201310597620.3
• 申請日: 2013-11-23
• 公開（公告）號: CN103639251A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 趙耀;胡昌成;袁華;唐國元;解德;嚴俊;董宏寶;丁超
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B21D5/14
• 分類號: B21D5/14
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

1.一種用于船舶雙向曲率板的冷熱一體成型方法，其特征在于，該方法包括下列步驟：

（a）為待成型的船舶雙向曲率板構建冷熱一體成型體系，該體系中沿著板材輸送路徑的上、下兩側分別設置有對置的冷加載凸輪和冷加載凹輪，并在冷加載凸輪的前側布置有熱加載元件，該熱加載元件可繞加載冷加載凸輪在水平面內發生旋轉；

（b）針對待成型板材，輸入包括其材質、板厚、目標形狀和目標曲率在內的基礎數據，然后根據成型工藝要求，為待成型板材的基礎數據與其加工數據之間建立對應關系，其中加工數據包括冷加載凸輪和冷加載凹輪各自的形狀、所施加的力或位移量，熱加載元件施加于待成型板材表面的線加熱的輸入電壓和輸入電流，以及用于維持冷熱加載狀態的加載起止位置、行走軌跡和行走速率；

（c）基于上述所建立的對應關系，選擇確定適當的加工數據，并相應驅使所述冷熱一體成型體系對待成型板材的板面執行加載，在此過程中，首先通過驅動熱加載元件將板材加熱到指定溫度，然后通過驅動冷加載凸輪和冷加載凹輪在此溫度下執行力或位移加載，利用線加熱成型和凸、凹輪加載成型的共同作用使得板材產生彎曲；以此方式，通過冷加載凸、凹輪和熱加載元件在板材板面上的行走，形成板材的整體雙向曲率塑性變形；

（d）對板材的成型效果進行監測，并比較和反饋已成型形狀、曲率與目標形狀、曲率之間的差異，基于所述差異，再次執行步驟（b）～（c），直至形成符合加工目標的雙向曲率板。

2.如權利要求1所述的冷熱一體成型方法，其特征在于，在步驟（a）中，所述冷加載凸輪和冷加載凹輪包括多套形狀和尺寸規格，并可拆卸地配備在板材輸送路徑的上、下兩側；這些冷加載凸、凹輪自身的安裝位置保持不變，且可相對旋轉以保持與待成型板材的進給方向保持一致。

3.如權利要求1或2所述的冷熱一體成型方法，其特征在于，在步驟（b）中，優選采用計算機仿真技術來為待成型板材的基礎數據與其冷熱加載參數和加載路徑之間建立對應關系。

4.如權利要求1-3任意一項所述的冷熱一體成型方法，其特征在于，在步驟（b）中，對于為待成型板材的基礎數據與其冷熱加載參數和加載路徑之間建立對應關系的過程，優選還包括構建冷熱一體成型專家數據庫的操作，該冷熱一體成型專家數據庫用于基于所輸入的基礎數據，快速獲得對應的加工數據；或是在板材已發生塑性變形但仍與加工目標存在差異時，用于再次獲得后續的加工數據。

5.如權利要求4所述的冷熱一體成型方法，其特征在于，在步驟（b）中，優選還包括采用人工神經網絡算法來獲得最優加工數據的操作，該操作具體如下：首先選取待成型板材的基礎數據作為神經網絡的輸入樣本，同時選取冷熱加載參數和加載路徑作為輸出樣本；利用輸入樣本和輸出樣本對神經網絡進行訓練，以便對其神經元個數和隱藏層層數進行優化；最后，將優化后的網絡存儲在所述冷熱一體成型專家數據庫中備用。

6.如權利要求1-5任意一項所述的冷熱一體成型方法，其特征在于，在步驟（c）中，對于驅使所述冷熱一體成型體系對待成型板材的板面執行加載的過程，優選采用分次加載，以便減小反彈，同時提高最大加載曲率。

7.如權利要求6所述的冷熱一體成型方法，其特征在于，在步驟（c）中，優選采用固有應變模型，將冷加載中的加壓荷載和熱加載中的溫度場共同轉換為固有應變，然后施加于待成型板材的板面。

8.如權利要求1-7任意一項所述的冷熱一體成型方法，其特征在于，在步驟（d）中，優選采用激光監測技術對板材的成型效果進行實時監測，并比較和反饋已成型效果與加工目標之間的差異。

9.如權利要求1-8任意一項所述的冷熱一體成型方法，其特征在于，所述船舶雙向曲率板包括鞍形板、帆型板或扭曲板之類的典型船舶板，以及耐壓容器板之類的其他類型雙向曲率板。