肋骨是船体框架的重要组成部分,其弯曲成形质量直接影响船体线型的光顺程度。传统的肋骨冷弯加工依靠靠模和人工经验,操作人员反复比对、多次修正,效率低且精度不稳定。江苏海中洲船业有限公司引入数控肋骨冷弯机,实现了肋骨弯制的数字化和自动化。
数控肋骨冷弯机的核心是“三点弯曲”原理,即通过两个固定支点和一个活动压头对型材施加集中载荷,使其产生塑性弯曲。与传统靠模弯曲不同,数控冷弯机可以根据输入的型材截面参数、材质和弯曲半径自动计算所需的压头行程。海中洲的技术人员首先在三维设计软件中提取肋骨的理论线型,生成每一根肋骨的弯曲数据文件,包括弦长、拱高、曲率半径和扭转角,然后通过U盘或网络传输到冷弯机的控制系统。
弯制过程中,机器按照设定的步长逐步压弯,每压一次后自动回弹补偿。回弹补偿是数控冷弯的关键技术——由于型材在卸载后会发生弹性回复,实际弯曲角度总是小于压头施加的角度。海中洲通过与高校合作开发的回弹预测模型,根据型材牌号、截面惯性矩和弯曲半径计算出理论回弹量,并在程序中预加过弯量。经过大量试验验证,该模型的预测精度达到百分之九十以上,首件弯制合格率从传统方法的不足百分之五十提升至百分之八十五。
对于存在扭转的肋骨(如艏艉区域的肋骨),数控冷弯机还可以同步施加扭矩。弯扭复合加工是海中洲的设备特色,通过压头与夹具的联动,在弯曲的同时使型材绕自身轴线旋转,一次性完成弯扭成形,避免了传统工艺中弯后手工扭转造成的局部变形和应力集中。
每一根肋骨弯制完成后,海中洲使用激光轮廓仪对其线型进行扫描检测。扫描数据与理论型线比对,偏差超过三毫米的肋骨进入修正工位,通过局部压力或加热方式进行微调。合格后的肋骨喷涂标识并分类存放。数控冷弯技术的应用使肋骨加工效率提高了两倍以上,同时为船体无余量装配提供了精度保障。