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非对压多压头成形的曲面造型方法研究和软件开发
| 论文题名： | 非对压多压头成形的曲面造型方法研究和软件开发 |
| 关键词： | 船体建造;非对压多压头成形;曲面造型;软件开发 |
| 摘要： | 船体建造过程中存在着大量双曲度船体板件需要加工成形，目前船厂采用机械冷弯和水火弯板相结合的加工方法比较落后，不能满足造船生产的自动化和数字化要求。由武汉理工大学和山东硕力机械公司合作研制的、国内外首台船舶三维数控弯板机采用了非对压多压头成形技术，它是一种将整体模具离散化的柔性成形技术，通过调节下模各压头高度构成不同的曲面形状，然后上模施压，实现了不同板材的柔性成形。船舶三维数控弯板机加工成形船体外板的第一步是其下模的调形，而下模的调形数据是通过对船体外板进行非对压多压头成形的曲面造型得到的。本文围绕非对压多压头成形的曲面造型方法展开研究，主要内容如下： （1）研究了由船体生产设计软件提供的XML和TXT两种格式的板材曲面数据文件，从中提取板材曲面三维点，并使用B样条曲面完成板材曲面的表达。 （2）基于B样条曲面，针对三边板研究了三边曲面的表达；针对分区成形提出了截取子曲面的方法；针对下模压头高度的计算提出了反求曲面上一点和近似计算曲面外邻近点的方法。 （3）结合船舶三维数控弯板机的结构特点和冲压工艺，提出了非对压多压头成形的曲面造型方法，经过曲面调平、长板分区、分区曲面二次调平、下模压头行列选取、压头高度计算及修正等过程，得到了各分区板的下模调形数据。 （4）在VisualStudio编程平台上基于C＃语言开发了非对压多压头成形的曲面造型软件，基于OpenGL构建了三维显示平台，实现船体外板的可视化和船舶三维数控弯板机下模调形的仿真。软件能读取板材曲面数据文件，对船体外板进行非对压多压头成形的曲面造型，输出下模调形文件和指导加工的板材定位图，实现了船体生产设计软件与船舶三维数控弯板机集成控制系统之间的无缝数据链接。 （5）使用规则曲面（帆形曲面和马鞍形曲面）对非对压多压头成形曲面造型方法进行精度分析，结果表明该方法具有较高的精度，能满足工程实际的要求。研究发现给定的曲面数据点越密集，计算精度越好。应用实例表明该方法能适用不同类型的船体双曲度板，船舶三维数控弯板机的下模调形效果良好。 |
| 作者： | 王文强 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 胡勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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