新版船舶建造工艺教案模板.docx

讲课单元
第六章 钢材预处理和号料
第一节 钢材矫正
第二节 预处理工艺步骤及设备
第三节 钢材预处理流水线
课时
4
主讲老师
于雯
分院（部）
机电
教研室
船舶
教材
《船舶修造工艺》，王鸿斌主编，P126-P139
讲课班级
12船舶工程技术
教学
目标
知识目标
能力目标
素质目标
1、能讲述钢材预处理和号料基础概念
2、能讲述钢材预处理和号料内容和方法
1、能进行手工套料
钢材预处理和号料过程中安全问题
教学
内容
1、 钢材矫正
2 、预处理工艺步骤及设备
3 、钢材预处理流水线
教学
关键
钢材矫正
预处理工艺步骤及设备
教学
难点
钢材预处理流水线
教学
方法
和手段
讲授法，多媒体形象教学法
工具和材料
多媒体教室，多媒体课件，视频
教学
过程
第六章 钢材和处理和号料
第一部分：复习、总结前一节内容（5分钟）
1、三角样板制作
2、草图作用
第一部分：引入新课题（5分钟）
钢材矫正原因、后果和方法。
第二部分：课堂教学内容
第一节 钢材矫正
1、钢材矫正（45分钟）
（1）板材矫正
1）变形实质
钢板变形全部是因为其中纤维受外力作用压缩变短或拉伸变长所致
2）矫正原理
对钢板施以交变小曲率弯曲，经过反复震荡将较长纤维缩短或将较短纤维拉长，使钢板纤维长度趋向一致，从而消除局部不平。
3）矫正设备
① 关键设备：多辊矫平机
② 其它设备：三辊矫平机 液压机 水火矫正 手槌
中厚板矫正：

薄板矫正

（2）板材矫正视频
（3）型材矫正
1）关键设备：
型材矫直机
2）其它设备：
液压机
水火矫正

（4）型材矫正视频
第二节 钢材表面清理和防护
2、钢材表面清理方法（25分钟）
（1）手工除锈
除锈效率很低、质量较差
操作工具关键是钢丝刷、刮刀、榔头、铲刀、榔头等
对人体呼吸系统造成严重影响
用途：
对局部缺点修补
对于机械除锈难以达成部位，如狭小舱室、型钢反面角隅边缘等作业困难区域
（2）手工机械除锈
除锈效率较高、质量很好（和手工除锈比）
角向磨光机、电动钢丝刷、风动针束除锈器、风动敲锈锤、齿型旋转除锈器等
粉尘更大，对人体危害大
（3）干喷（抛）砂（丸）除锈
除锈效率高、质量好，能较为根当地清除金属表面全部杂质
关键分为立式抛丸机和卧式抛丸机
粉尘大,
对人体危害大
（4）湿喷（抛）砂（丸）除锈
利用高压水夹砂进行喷砂（丸）除锈 ，降低粉尘
湿喷砂（丸）系统除锈后还需要预防钢材表面返锈
除锈完成后必需立即进行表面干燥处理，再立即涂装防锈底漆来保护其已处理表面
（5）回收式干喷（抛）砂（丸）除锈
在干喷砂（丸）除锈方法基础上进行了改善
可回收氧化皮、铁锈和砂（丸）子
装置复杂，对应降低了除锈效率，施工对设备要求较高
（6）化学除锈步骤
喷砂（丸）除锈时，砂粒冲击轻易使薄板变形。4mm以下钢板可用化学除锈法 ，化学除锈法指多工序酸洗法，经酸洗后钢材需要磷化处理。
可用于薄板、管子、舾装件和形状复杂零部件除锈处理，作为抛丸除锈法补充手段。
4、钢材表面清理视频（15分钟）
5、多个除污工艺比较（10分钟）

第三节：钢材预处理流水线
6、板材预处理流水线工艺步骤 （15分钟）

7、型材预处理流水线工艺步骤（10分钟）
8、预处理流水线特点 （10分钟）
1）生产效率高. 大型流水线每小时处理钢板面积达800平方米
2）劳动条件好. 除锈过程密闭，全自动控制
3）除锈质量理想，表面粗糙度均匀
4）底漆附着牢靠

9、钢材预处理流水线视频（10分钟）
第三部分：本节课引入素质教育（5分钟）
钢材预处理和号料包含到及相关机械使用和操作规程，在实际工作过程当中要根据要求操作，注意安全。在钢板除锈过程当中，有大量粉尘，所以要学会怎样保护自己。
第四部分：小结、学生提问 (5分钟)
考评方法：
评价内容：课堂回复问题主动性评价
课堂掌握知识评价
评价方法：老师评价
学生评价

课外
任务或作业
P139: 1、2、3 、5、6
学习方法指导
1、《船舶建造工艺》，徐兆康主编
2、学生提前预习相关内容
3、课后立即答疑

讲课单元
第七章 船体构件加工
第一节：船体构件边缘加工
课时
3
主讲老师
于雯
分院（部）
机电
教研室
船舶
教材
《船舶修造工艺》，王鸿斌主编，P143-P152
讲课班级
12船舶工程技术
教学
目标
知识目标
能力目标
素质目标
1、熟悉机械剪切和气割原理、设备、方法。
2、熟悉金属能进行气割条件。
3、了解数控气割优点。
4、了解多个高效能物理切割方法。
5、熟悉用割炬组开坡口方法。
1、能识别钢机械剪切设备和使用方法。
2、熟悉手工气割、半自动气割和数控气割操作方法。
3、能制订用割炬组开坡口工艺方案。
船体构件加工有不一样工艺方法，依据不一样方法特点选择适宜工艺，首先要清楚多种工艺区分，在平时学习过程中要善于总结
教学
内容
1、 钢材矫正
2 、预处理工艺步骤及设备
3 、钢材预处理流水线
教学
关键
钢材矫正
预处理工艺步骤及设备
教学
难点
钢材预处理流水线
教学
方法
和手段
讲授法，多媒体形象教学法
工具和材料
多媒体教室，多媒体课件，视频
教学
过程
第七章 船体钢料加工
第一部分：复习、总结前一节内容（5分钟）
1、钢材预处理步骤
2、钢材变形原因和矫正工艺
第一部分：引入新课题（5分钟）
钢材经过预处理和号料划线以后，要根据要求制造成多种多样船体结构构件，这个过程就是船体钢料加工
部分常见船体构件形状特征分分类

第二部分：课堂教学内容
第一节：船体构件边缘加工
1、船体构件边缘加工定义和方法（5分钟）
（1）定义：边缘加工：边缘切割和开焊接坡口。
（2）边缘加工方法：
机械切割法：剪切，冲孔，刨边，铣边等。
化学切割法：气割。
物理切割法：等离子切割，激光切割。
2、 机械剪切（35分钟）
（1）剪切原理
被切割金属受到剪刀给超出材料极限强度机械剪切力挤压而发生变形并断裂分离。
机械剪切过程可分为三个连续发生阶段：
①弹性变形阶段：材料受上、下剪刀作用力，发生弹性变形，应力没有超出屈服极限。
②塑性变形阶段：上、下剪刀继续作用，应力超出屈服极限并继续上升，直到相当于材料抗剪强度最大值，塑性剪变形从剪刀刃边开始，变形方向沿着滑移面发生。剪刀挤入被剪金属深度伴随材料性质不一样可达其厚度20～50％。
③断裂阶段：伴随塑性变形增加，因为剪刃间有一定间隙使金属纤维弯曲拉伸，沿着滑移面方向逐步形成裂隙并快速扩大，直到材料一部分和另一部分完全脱离，材料即被剪断。

断口变形情况
（2）常见机械剪切加工机床
1） 斜刃龙门剪床——剪切长直边构件专用设备

① 工作部分图所表示：
γ＝2°～3°，α＝75°～80°， φ=1.5°～5°
S——刀口间隙
剪刀长度：1.5～8.3m
② 剪刀刀口间隙调整曲线

③ 剪切过程
剪床下剪刀固定，离合器合上，上剪刀做一次下剪动作。完成一次剪切动作后上剪刀回到原来位置时，离合器自行脱开，工作部分停止运动。这么有充足时间进行下一次剪切各项准备工作。同时，在上剪刀下剪以前，剪床压紧装置将板料自动压紧，以免钢板产生移动或翻转。
④ 剪切板厚：最大可达20～50mm。
⑤ 优点：剪切长直线时，可取得比较高精度；加工效率高；经济。
2） 压力剪切机——常见是剪切和冲孔两用联合机床

① 作用：既能够剪切板材和型材，又能够进行冲孔。
② 剪切刀片有效工作长度：剪切刀片较短，通常在300-600mm范围内。
③ 刀片有效工作长度通常是250-300mm。
④ 适用情况：适宜于剪切短直线，也能够剪切较长直线及曲度较小外弯曲线，但剪切质量不够理想。
⑤ 两种类型：依据剪刀装置方向，压力剪分纵向和横向两种。横向式压力剪喉深通常为600—1000mm，板材剪切宽度受到喉深限制。而纵向式压力剪却无喉深限制。
3）圆盘剪切机
① 工作部分图示：
剪刀由两个轴线平行或倾斜安装锥形圆盘组成。
剪切时，上刀盘为主动盘，下刀盘为从动盘。

② 适用情况：
对于厚度较小，含有任意曲线边缘船体构件，可用圆盘剪切机进行剪切。因为这种机床操作复杂，劳动强度大，所以在船体构件边缘加工中应用较少，关键用于薄板和有色金属构件曲线边缘切割。
3、气割（20分钟）
气割：氧—乙炔气割 或 氧—丙烷气割
（1）气割原理
气割示意图：

气割实质：金属在氧气中燃烧。
气割过程：预热→燃烧→去渣。
首先用调整好预热火焰加热金属，使割缝起点 温度逐步上升，直抵达成被割材料燃点；然后，放出高压纯氧气流，使金属燃烧(即猛烈氧化)，并将燃烧生成熔渣(金属氧化物)快速吹掉。连续不停地进行上述过程，就能在被割金属上形成一条光洁割缝从而将材料分离开来。
（2）氧炔焰
中性焰：氧气和乙炔完全燃烧，适合作为预热火焰；
氧化焰：氧气燃烧不完全，燃烧温度低，对金属产生氧化作用。
碳化焰：乙炔燃烧不完全，燃烧弯度低，对金属产生渗碳作用。

（3）金属能进行气割条件
①被割金属燃点应低于其熔点；
②氧化物熔点应低于金属熔点，而且含有良好流动性。
③金属在氧气中燃烧时应能放出较多热量。
④金属导热率不应过高。
⑤金属中不应含有使气割过程恶化杂质。
（4）提升气割速度关键路径
提升切割速度是船厂气割技术发展关键方向。
关键路径：
Ø 强化对切口处预热；
Ø 提升切割氧气流流速和动量；
Ø 提升并保持切口区内氧气纯度。
这要求：首先提升供氧质量，首先改善割嘴结构。中国外全部从这几方面出发，研制出部分新型割嘴，如扩散型割嘴和含有氧气屏割嘴等。
（5）船厂常见气割设备
① 手工气割炬
割嘴运动轨迹由操作者手工控制。事先应在钢板上经号料画出切割线迹，操作者控制割嘴沿切割线迹运动。切割精度关键取决于操作平稳程度。
②半自动气割机

组成：切割部分(包含割嘴、气体管路及其调整装置等)、动力部分(行走电动机和减速装置等)、辅助设备(直线轨道和割圆圆规等) 。
切割能力：气割机由电动机驱动，沿直线轨道作匀速直线运动而实现构件直线边缘切割。割嘴能够处于垂直位置，也能够倾斜一定角度方便切割出V型或X型坡口。小车行走速度就是切割速度，能进行无极调速，速度范围为50～50mm／min，切割钢板厚度为5-60mm，切割圆弧直径为200～mm。
优点：和自动气割机相比，它还含有设备简单、便于移动、轻易操作、适应性强、投资少、易于扩大施工面等
③ 门式自动气割机
组成：在两根固定导轨上设置一座坚固“门”形支架，在支架上装置一套或数套切割装置。
切割过程：
由电动机驱动门式支架以一定速度沿导轨作直线运动(运动速度等于切割装置切割速度)，切割装置随门式支架运动而切出一条或数条精度很高直线割缝。
切割能力：
通常，每套切割装置上全部装有三个割嘴，除切割平直边缘外，尚可一次割出V型、X型、K型、Y型焊接坡口。
优点：
加工精度高、切割速度快；能将边缘切割和开坡口一次完成，以替换原来刨边机全部工作内容，省去原来剪切和半自动气割中拼板构件二次加工，缩短船体构件加工周期，节省大量劳动工时。
④ 光电跟踪自动气割机
组成：光电跟踪机构，气割实施机构。
工作过程：光电跟踪系统自动跟踪图纸上线条；气割实施机构根据一定百分比同时地切割出底图(或仿形图)上所绘制船体构件。
1：1光电跟踪气割机：其跟踪机构可直接跟踪构件底图上线条，
光电跟线切割机：一个小型自动切割机，它能自动跟踪钢板上线条进行缓曲线零件切割。
⑤ 数控自动气割机
组成：
数字控制部分，气割实施部分。
工作原理：
把被切割构件图形用图形处理语言编成构件程序，经过通用电子计算机进行处理、计算和对数控指令进行编码，得到数控切割程序(简单图形也能够手工编程序)，然后将其录入程序载体(纸带、磁盘等)，再输入到数字控制装置中，以控制气割实施机构进行切割。
切割能力：
Ø 实施部分机架上安装有一套或数套切割装置。割炬在控制装置控制下，除了能作平面移动外，还有自动升降和旋转等功效。
Ø 能切割不一样厚度和任意形状构件；
Ø 若切割装置为多割嘴割炬组，则可切割焊接坡口；
Ø 若配置有划线装置，则还能在钢板上划安装线、加工线和多种符号。
数控气割优点：
Ø 依据CAM提供资料直接进行切割，可实现放样、切割过程自动化；
Ø 切割精度高，其误差可控制在±0.5mm以下，使用磁盘能长久保留正确数据；
Ø 切割效率较之光电跟踪气割机高15%以上；
Ø 可省去号料工序，不仅能够节省劳动力，改善劳动条件，还可消除各工序间积累误差。
应该指出，数控气割机必需和计算机辅助建造系统配套使用，不然不能发挥其优越性。
4、高效能物理切割法（15分钟）
氧炔气割速度较低、切割范围狭窄，研究发展高效能物理切割法以提升切割速度、扩大切割范围。
（1）等离子切割
①“等离子体”
处于完全电离状态气体，不再由原子、分子组成，而是由带电离子所组成，但其整体却保持着电中性。它含有较强导电能力，能受电场和磁场作用。
② 等离子切割原理
使用一定装置，可取得流速300～1500m/s、温度15000～33000℃高速高温等离子弧及其焰流，利用它可把割缝处金属熔化和蒸发并吹离基体，伴随割嘴移动而形成割缝。
③ 等离子发生装置

图a）是一个经典等离子切割装置。
电弧经过喷嘴孔道在钨极和被切金属之间燃烧；
冷却气体使弧柱产生热收缩效应；
弧柱电流固有磁场产生磁收缩效应；
两种收缩效应和等离子体内部热扩散作用达成平衡时，离子体以相当高流速和温度从喷嘴孔中喷出；
高温高速离子喷射到被切构件上，遇冷便立即复合成原子或分子，并放出能量，使割缝处温度快速升高而熔化，同时，将被溶化金属冲走。
图b)水射流等离子切割装置
在割嘴上弧柱出口处增加了一圈水射流孔，水射流从四面冷却电弧，弧柱被深入收缩，电弧能量密度更集中，从而深入提升切割速度。
④ 等离子切割优点
Ø 热变形较小；
Ø 切割速度快(是氧乙炔切割3～6倍)；
Ø 切割质量好；
Ø 能切割材料多（铜、铝、不锈钢和多种高温难熔金属）；
Ø 切割成本低。
将等离子切割设备装到一般数控切割机上能提升数控切割效率。

（2）激光切割

① 原理
Ø 激光器发出水平激光束经过45°全反射和聚焦形成极小光斑；
Ø 被切割材料受激光光斑照射产生局部高温(高达10000℃以上)使材料瞬时熔化或气化；
Ø 一定压力辅助气体将割缝处熔渣吹除；
Ø 伴随割嘴移动，在材料上形成割缝，从而使材料被切开。
② 优点
Ø 速度快，割缝窄(约0.2～0.3mm)，热影响区小(宽度约0.1mm)；
Ø 割缝边缘垂直度好、光洁度高。
Ø 应用范围很广（可切割多种高熔点材料、耐热合金等特种金属材料，硅、锗等半导体材料和塑料、橡胶、石英、陶瓷、玻璃等非金属材料）。
Ø 尤其适合薄板切割。
数控激光切割机以其高效率、高质量、高精度特点，逐步被中国厂家所认识。但因为其一次性投资太高，尚阻碍着中国船厂应用激光切割工艺进程。
5、气割法加工多种焊接坡口（10分钟）
利用割炬组能够在构件边缘切割同时加工所要求焊接坡口。

（1）开V型坡口（用二个割炬）

方案Ⅰ：所开坡口在板材正面
Ø 割炬1：在前，垂直，进行直角切断；
Ø 割炬2：在后，和加工表面成一倾斜角，割出所需坡口；
Ø 间距a：依板厚不一样而变，不使熔渣粘着板边反面。
Ø 间距b：取决于板厚度、坡口角度和钝边大小。
方案Ⅱ：所开坡口在板材反面
Ø 割炬部署和方案I基础相同；
Ø b值比方案I小得多。
方案Ⅱ和方案I比较
Ø 切除金属体积相同，
Ø 方案Ⅱ切割速度稍高(因为间距b减小了，倾斜割炬预热比方案I好)，熔渣对应地降低，而且轻易从板边清除。
Ø 方案Ⅱ缺点是切割板厚大于40mm时，其精度下降。割炬2倾斜度稍有误差即会造成后面坡口角产生较大误差。
（2）开X型和K型坡口（用三个割炬）

用三个割炬切割双面焊接坡口

割炬2在切割过程中倾斜图解
（3）气割法加工焊接坡口优点
切割和开坡口一次完成，既简化了船体构件加工过程，又提升了工效。
这种割炬组可直接安装在半自动气割机、高精度门式切割机、光电跟踪气割机和数控气割机等自动、半自动气割设备上。
6、相关视频（20分钟）
第三部分：本节课引入素质教育（5分钟）
船体构件加工有不一样工艺方法，依据不一样方法特点选择适宜工艺，首先要清楚多种工艺区分，在平时学习过程中要善于总结
第四部分：小结、学生提问 (5分钟)
考评方法：
评价内容：课堂回复问题主动性评价
课堂掌握知识评价
评价方法：老师评价
学生评价

课外
任务或作业
讨论思索题：
1、什么是构件边缘加工？构件边缘加工有哪些常见工艺方法？
2、金属能进行气割条件是什么?分析船用钢材气割性能是否良好。
3、分析数控切割法和等离子切割法在构件加工过程中各自优越性。
课外作业：习题集第1题
学习方法指导
1、《船舶建造工艺》，徐兆康主编
2、学生提前预习相关内容
3、课后立即答疑

讲课单元
第七章 船体构件加工
第二节：船体型材构件成形加工
课时
3
主讲老师
于雯
分院（部）
机电
教研室
船舶
教材
《船舶修造工艺》，王鸿斌主编，P153-P159
讲课班级
12船舶工程技术
教学
目标
知识目标
能力目标
素质目标
1、了解肋骨成形常见设备和方法。
2、熟悉肋骨成形过程中控制和检测方法。
3、了解数控肋骨冷弯机工作过程及数控肋骨冷弯优点。
掌握检测和控制肋骨成形工艺方法——铁样对样法、逆直线法、仿形控制法。
船体构件加工有不一样工艺方法，依据不一样方法特点选择适宜工艺，首先要清楚多种工艺区分，在平时学习过程中要善于总结
教学
内容
1、肋骨成形方法及其分类
2、经典逐段进给式肋骨冷弯机
3、肋骨冷弯成形中控制和检测
教学
关键
肋骨成形方法及其分类
肋骨冷弯成形中控制和检测
教学
难点
肋骨冷弯成形中控制和检测
教学
方法
和手段
讲授法，多媒体形象教学法
工具和材料
多媒体教室，多媒体课件，视频
教学
过程
第七章 船体钢料加工
第一部分：复习、总结前一节内容（5分钟）
1、构件边缘加工工艺方法
2、金属气割条件
3、气割关键工艺要求
第一部分：引入新课题（5分钟）
船体非平直钢板构件较多，弯曲加工工作量巨大。关键成型方法有机械冷弯法和水火弯板法，这两种方法实用性？水火弯板原理？
第二部分：课堂教学内容
第二节：船体型材构件成形加工
1、肋骨成形方法及其分类（20分钟）
常见型材种类：角钢，球扁钢。
型材构件：肋骨，横梁，纵骨等。其中：肋骨弯曲工作量最大。
（1）经典肋骨弯曲成形方法
①型材矫直机冷弯；
②三轮滚弯机滚弯；
③多模头一次成形数控肋骨拉弯机冷弯；
④三支点肋骨冷弯机冷弯；
⑤纯弯曲原理肋骨冷弯机冷弯。
⑥手工热弯；
⑦中频加热肋骨弯曲淬火机热弯。

多模头一次成形数控肋骨冷弯机
（2）成形方法分类
1）按是否预热分类
Ø 冷弯加工：常温下直接施加外力。如：①～⑤
Ø 热弯加工：将型材加热使其塑性增加再施加外力。如：⑥、⑦
2）按型钢进给方法分类
Ø 连续进给：适合加工圆弧形肋骨，对任意曲线形状肋骨，操作复杂。
如②、⑦。
Ø 逐段进给：进给一段弯曲一段。优点是设备简单，易实现自动控制。
如①、④、⑤。中国最常见方法。
Ø 一次成形：整根肋骨一次成形。优点是自动化程度高；缺点是设备
庞大、投资多，不易估计回弹量。 如③。

3）按型钢受力情况分类
Ø 拉弯原理：比较少见，如数控肋骨拉弯机，适合加工低腹板型钢。
Ø 集中力弯曲原理：传统方法，有3个支点，又称三支点弯曲，多数
肋骨冷弯机应用这种原理。
Ø 纯弯曲原理：梁断面上只受弯矩而不受剪力作用产生平面弯曲。

2、经典逐段进给式肋骨冷弯机（20分钟）
（1）三支点逐段进给式肋骨冷弯机

Ø 工作部分示意图：图7－43所表示
Ø 工作过程：
① 固定夹头(中间夹头)、可动夹头进退和旋转，对型材施加外力，将型材弯成所需要形状。
② 一段弯好后，再进给一段，逐段弯出整根肋骨。
③ 夹头上夹紧装置将型材腹板夹紧，以预防型材产生翘曲和皱折。
Ø 工作原理：三支点集中力弯曲。
Ø 优缺点：设备简单、使用较普遍。肋骨上压痕大，加工效率不高。
（2）纯弯曲原理肋骨冷弯机

50吨纯弯曲原理肋骨冷弯机示意图
Ø 组成：机械部分关键由水平弯曲机构、垂向弯曲机构、进料机构、正位机构及压印机构等组成。弯曲机构采取液压传动。
Ø 工作过程：弯制肋骨时，首先使三个垂直安置夹紧油缸驱动三个
夹头夹紧型材腹板，然后由两个水平安置大小相同弯曲油缸分别驱动两个侧夹头体作水平方向前后运动。因为中夹头体上设置有两个顶弯柱，两个侧夹头体各设置有一个顶弯柱，使得型材受这四个顶弯柱作用，在型材腹板所在平面(即机床水平平面)内按纯弯曲原理进行弯曲，逐段进给逐段弯曲成形。
Ø 工作原理：四支点纯弯曲。
Ø 优点：
① 加工质量好：用不一样曲率圆弧段拟合肋骨曲线，光顺性很好；载荷作用在型材上压痕降低。
② 加工效率高：型材塑性变形区较大，可增多每次进给长度。
③ 机床性能比较完善：既可成对加工也可单根加工；能矫正旁弯变形；型材进给操作灵活。
3、肋骨冷弯成形中控制和检测（20分钟）
型材弯曲要求：使其腹板边缘和要求肋骨曲线一致，在加工过程中
要反复检验和测量。
未实现数控肋骨冷弯机，有以下多个控制成形方法：
（1）用铁样(或样板)人工对样
事先按放样台上肋骨型线弯制好铁样或制作好样板，在肋骨加工过程中，用它反复地检验(校对)所弯曲肋骨腹板边缘，看其是否和铁样(或样板)型线一致。
缺点：制作铁样(样板)费工费料，操作相当繁复。
（2）逆直线法
逆直线：一根特殊直线，图所表示，在弯曲前平直型材上是一根曲线，当型材弯曲到其腹板边缘和肋骨型线吻合后，该曲线恰好变为一根直线。
逆直线法：在肋骨弯曲过程中，经过不停地检测逆直曲线是否变直来控制肋骨成形。

逆直曲线求取：手工作图法或计算机计算。对较长且曲度较大肋骨，需分段设置多根逆直线。
适用情况：腹板较高、曲度较小肋骨。
优点：省去样板。
缺点：需作逆直线；加工时检测繁复。
（3）仿形控制法
中国针对数控肋骨冷弯机还未普及现实状况，为处理肋骨冷弯中人工对样困难而研究一个实用成形控制方法。

所谓仿形控制，就是在肋骨冷弯机上安装一套图所表示仿形装置。弯制肋骨时，使肋骨和铁样同时进给，肋骨逐段弯曲，只要确保每段肋骨边缘和铁样边缘在y方向上距离为一定值，则该肋骨就弯成了和铁样一样形状。

1、 相关视频（20分钟）
7、逆直线法习题练习（25分钟）
第三部分：本节课引入素质教育（5分钟）
船体构件加工有不一样工艺方法，依据不一样方法特点选择适宜工艺，首先要清楚多种工艺区分，在平时学习过程中要善于总结
第四部分：小结、学生提问 (5分钟)
考评方法：
评价内容：课堂回复问题主动性评价
课堂掌握知识评价
评价方法：老师评价
学生评价

课外
任务或作业
思索题：
1、肋骨冷弯成形方法有哪些？怎样分类？
2、在采取通常肋骨冷弯机进行肋骨冷弯过程中检测和控制肋骨成形方法有哪多个？
3、实现数控肋骨冷弯优越性是什么？
课外作业：给定肋骨型线，在型钢上画出其逆直线。
学习方法指导
1、《船舶建造工艺》，徐兆康主编
2、学生提前预习相关内容
3、课后立即答疑

讲课单元
第七章 船体构件加工
第三节：船体板材构件成形加工
课时
3
主讲老师
于雯
分院（部）
机电
教研室
船舶
教材
《船舶修造工艺》，王鸿斌主编，P160-P162
讲课班级
12船舶工程技术
教学
目标
知识目标
能力目标
素质目标
1、熟悉圆柱形钢板辊弯成形工艺过程。
2、了解用一般三辊弯板机弯制锥形板工艺方法。
3、了解复杂曲度板冷弯成形方法。
4、熟悉水火弯板原理和工艺方法。
1、编写圆柱形钢板辊弯成形工艺过程。
2、编写鞍形板或帆形板弯制成形工艺过程。
船体构件加工有不一样工艺方法，依据不一样方法特点选择适宜工艺，首先要清楚多种工艺区分，在平时学习过程中要善于总结
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内容
1、钢板构件冷弯成形？
2、水火弯板基础原理？
3、水火弯板关键工艺要求
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关键
1、水火弯板基础原理？
2、水火弯板关键工艺要求
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难点
水火弯板基础原理
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方法
和手段
讲授法，多媒体形象教学法
工具和材料
多媒体教室，多媒体课件，视频
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过程
第七章 船体钢料加工
第一部分：复习、总结前一节内容（5分钟）
1、肋骨冷弯成形方法有哪些？怎样分类？
2、在采取通常肋骨冷弯机进行肋骨冷弯过程中检测和控制肋骨成形方法有哪多个？
3、给定肋骨型线，在型钢上画出其逆直线
第一部分：引入新课题（5分钟）
船体非平直钢板构件较多，弯曲加工工作量巨大。关键成型方法有机械冷弯法和水火弯板法，这两种方法实用性？水火弯板原理？
第二部分：课堂教学内容
第三节：船体板材构件成形加工
1、关键成形加工方法（5分钟）
①机械冷弯法：包含辊弯、压弯、折弯等
②水火弯板法。
单向曲度板：采取机械冷弯法加工。
复杂曲度板：
①先用机械冷弯加工一个方向（曲度较大方向）曲度，然后用水火弯板法加工出其它方向曲度。
②若批量较大，则可在压力机上安装专用压模压制成形。
2、钢板构件冷弯成形（20分钟）
简单曲度板冷弯成形
简单曲度板：含有圆柱形或圆锥形单向曲度板。可用三辊或四辊弯板机加工成形。
1）一般三辊弯板机

组成：
一个上辊——从动辊，安装在可上下调整轴承内；
两个下辊——主动辊，安装在固定轴承内，由电动机经过减速器带动。
分类：
开式——上轴辊一端机架能够拆卸，能弯制封闭形圆柱形构件。
闭式——两端机架不能拆卸，不能弯封闭式圆柱形板。
2）圆柱形钢板构件辊弯成形过程
①在钢板两边和中间划出圆柱面素线；对弯板机各轴辊进行调整，使其轴线相互平行；
②板材送入上、下轴辊之间，使钢板上所划素线平行地对准下轴辊上纵向槽；
③降下上轴辊，部分板材受集中力作用，造成很大塑性弯曲变形；
④轴辊转动，板材连续卷入，顺次经过最大塑性变形区，取得均匀残余变形，达成弯曲目标；
⑤注意钢板上所划素线和下轴辊上纵向槽是否平行，并用内卡样板检验钢板弯制曲度，方便调整上轴辊升降，直至弯曲成形到和样板型线相符合为止。
3）一般三辊弯板机弯板功效缺点
缺点：在弯制圆柱形或圆锥形板件时，板边缘有一段无法进行辊压。
处理措施：加垫块先辊弯好板边部分或先用液压机压好板边部分。
这种工艺方法比较费时。
4）多个新型辊式弯板机
① 三根轴辊均可上下升降调整三辊弯板机；
② 轴辊可作横向调整三辊弯板机；
③ 四辊弯板机；
④ 能进行矫平四辊弯板机。
5）用通常通用弯板机弯制锥形板工艺方法
① 为了取得锥形板两端不一样曲率，上辊必需相对下辊呈倾斜状态，使锥形板曲率大一端处上、下辊间距小于另一端；
② 将锥形板作图所表示3～5等分划分，并分别对其进行辊弯。分区辊弯时，应使每一分区中心线（也是一根素线）和上辊平行；各分区变形面之间有一定重合，使锥形板小曲率端呈均匀弧形。

圆锥形板分区区域及辊弯次序

分区变形面重合
6）纵向直线性检验
纵向直线性通常见拉直线方法检验。
3、 复杂曲度板冷弯成形（20分钟）
复杂曲度板：双向曲度或多向曲度板。
关键设备：液压机，万能弯板机，辊弯机等。
1）冷弯方法：
① 液压机弯制：装设压模
② 三辊弯板机冷弯双向曲度不大构件。
③ 万能弯板机弯制：要求操作技术高度熟练，成形质量不易控制，劳动强度大。
说明：
压模
压模形式和精度是影响构件成形加工质量关键之一。
①通用压模：能弯制多种曲度钢板。
②专用压模：适合弯制形状特殊、批量较大构件；
消除回弹方法
设计压模时合适改变工作部分形状，凭经验将工件压过头一点，使其回弹后刚好符合所要求形状。
2）板材冷弯加工线作法
在号料时划在板材上，是影响板材冷弯质量关键原因之一。
单向曲度板：冷弯加工线是展开后素线。
通常船体外板：可用三角样板确定冷弯加工线。图4－46所表示：
贴切柱面
在肋骨型线图上作中间肋骨型线弦线，平行于空间直线PQ且和外板相切柱面称为贴切柱面。
贴切柱面素线和各肋骨型线切点连线为，在外板展开图上作出即为所求辊弯线。

3）外板展开图上贴切辊弯线作法
① 将板材首、尾两端两块三角样板拼拢，使其准线边和准线边和样板曲边之交a点重合。
② 使重合在一起两块三角样板和一平面相切，标出切点B、C。
③ 在首端三角样板上量取B点和上缝线间曲线长度l，并将其驳到板材展开形状首端肋骨线对应位置上得。
④ 在尾端三角样板上量取C点和下缝线间曲线长度s，将其驳到尾端肋骨型线对应位置上得点。
⑤ 连接即为钢板上冷弯加工线。
4、数控弯板介绍（20分钟）
1）应用数控技术进行自动化弯板优点
① 大幅度提升弯板工作效率，减轻劳动强度；
② 提升弯板精度，从而降低装配和校正工作量；
③ 同其它数控加工装置一起使用，则能实现船体加工车间综合机械化、自动化，提升综合生产能力。
2）经典数控弯板机样机：多压头式数控弯板机
多压头式数控弯板机在弯板前，利用数控程序将其下模各个压头逐一自动加以调整，使其改变高度，形成和所要求构件形状相同局面（考虑回弹）。当被弯曲板材定位好后，上模各个压头下降，将板材弯成所需要形状。

5、水火弯板（20分钟）
水火弯板：沿预定加热线用氧－乙炔烘炬对板材进行局部线状加热，并用水进行跟踪冷却（或让其自然冷却），使钢材产生局部塑性变形，从而将板弯成所要求曲面形状一个弯板工艺方法。也称线状加热法。
1）水火弯板基础原理

Ø 线状加热使板材产生横向收缩变形和角变形；
Ø 产生横向收缩变形原因在于受热金属膨胀受到周围金属限制，所以产生压缩塑性变形，冷却时即产生收缩变形；
Ø 角变形是因为最终横向收缩变形沿构件厚度方向不相等引发；
Ø 水跟踪冷却能够加大这种变形，增加成形效果。
2）多种工艺原因对成形效果影响
加热线对成形效果影响
加热线位置、疏密和长短对板材成形效果影响极大。
① 加热线位置正确是否直接关系到板材能否正确成形
Ø 加热线位置取决于构件所要求形状；
Ø 对相同板在不一样位置进行线状加热，成形形状会完全不一样；
Ø 依据构件所要求形状正确确定加热线位置是水火弯板关键。
例：帆形板和鞍形板弯制

帆形板和鞍形板加热线分布
第一步：冷弯横向曲度（其曲率比纵向大）；
第二步：确定加热线位置
帆形板：加热线在横向弯曲一面在板两侧。
鞍形板：加热线在横向弯曲后面在板中间。
第三步：水火弯制。
加热线长短、疏密影响构件成形效果
Ø 加热线愈密、愈长，则产生变形愈大，成形效果愈好；
Ø 加热线长度不能跨越加热线所在剖面中和轴，不然会使成形效果恶化。
冷却方法对成形效果影响
冷却方法有：自然冷却、正面跟踪水冷却、后面跟踪水冷却。
① 自然冷却：让构件在空气中自然冷却，简称空冷。
优点：操作简单。
缺点：成形速度慢，在产生角变形同时会产生加工所不需要纵向挠度。
② 正面跟踪水冷法：在加热面用冷水喷射正在冷却金属，加紧它们收缩，从而强化对正在加热金属压缩作用，使其产生较大附加塑性变形。
优点：收缩较快，其横向收缩变形比空冷法大，成形加工所不需要加热线纵向收缩变形远比空冷法小。
缺点：角变形效果不如空冷。因为加热面被水强制冷却，温度急剧降低，甚至使正面温度低于后面温度，出现负温差。正在冷却过程中金属受附加拉伸作用而抵消部分收缩变形。

③ 后面跟踪水冷法：在构件正面用烘炬加热，在其后面用冷水跟踪热源进行强制冷却。
优点：增大了板材正反面温度差，角变形大，成形效率高。
缺点：需要在板下操作，比较麻烦。
三种冷却方法成形效果比较：
Ø 角变形以后面跟踪水冷法最大，空冷法次之，正面跟踪水冷法最小；
Ø 横向收缩变形以后面跟踪水冷法最大，正面跟踪水冷法次之，空冷法最小；
Ø 后面跟踪水冷法成形效率最高。
Ø 正面跟踪水冷法最常见。
Ø 正面跟踪水冷法角变形虽小于空冷法，但其横向收缩变形却大于空冷法，常见复杂曲度板在水火弯板时关键是依靠横向收缩变形来得到构件纵向曲度，故其总成形效果比空冷好，而且它还含有操作方便等特点。
多种加热参数对成形效果影响
加热参数：加热速度、烘嘴口径、加热深度和水火距（即浇水点至火焰点距离）等。
加热参数
对水火弯板成形效果影响
横向收缩
角变形
加热速度
（决定加热量）
速度越慢，收缩量越大；
在同一加热速度下，薄板收缩大于厚板。
在一定速度范围内，速度越快，角变形越大。但速度过快时，板面加热不足，角变形反而减小。故对应于每一板厚有一最好加热速度，在该速度时角变形达成峰值。通常伴随单位线热能增加，薄板较厚板愈加快达成峰值。
烘嘴口径
（决定火焰功率）
烘嘴口径越大，单位线热能越强，横向收缩量越大。
烘嘴口径越大，角变形越大。
加热温度
随温度增高而增大。当温度超出900℃时，收缩量增大不显著。
随温度增高而增大。薄板达成一定温度（约750℃）后，角变形增大不显著。
加热深度
收缩量随深度增加而略有增加。
在1/2板厚内，角变形随深度增加而增大；超出1/2板厚后，随深度继续增加而逐步减小。
水火距
（决定冷却速度）
收缩量随水火距增大而增大。达成某一峰值后，继续增大水火距，则收缩量减小。
角变形随水火距增加而减小。

另外：水流量和反复加热对成形效果也有影响。
Ø 水流量和热量散失相关，以60～100ml/s为宜。
Ø 反复加热在三次以内，对成形是有益，当超出三次，对成形毫无作用。
反复加热对材料性能影响：三次以内对改善材料性能有好处，可对一次加热性能恶化有恢复作用。
8、水火弯板关键工艺要求（5分钟）
Ø 在钢板上预先定出加热线位置。各加热线起点应错开，不可在同一直线上；
Ø 选择合理加热参数；
Ø 左右对称零件，其加热线位置、数量和长短应对称，操作也应对称进行；
Ø 尽可能避免在同一部位反复加热；反复加热次数不得超出三次；