船舶建造工艺教案.docx

授课单元
第六章 钢材预处理和号料
第一节 钢材的矫正
第二节 预处理工艺流程及设备
第三节 钢材预处理流水线
课时
4
主讲教师
***
分院（部）
***
教研室
船舶
教材
《船舶修造工艺》，王鸿斌主编，P126-P139
授课班级
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的基本概念
2、能讲述钢材预处理和号料的内容和方法
1、能进行手工套料
钢材预处理和号料过程中的安全问题
教学
内容
1、 钢材的矫正
2 、预处理工艺流程及设备
3 、钢材预处理流水线
教学
重点
钢材的矫正
预处理工艺流程及设备
教学
难点
钢材预处理流水线
教学
方法
与手段
讲授法，多媒体形象教学法
工具与材料
多媒体教室，多媒体课件，视频
教学
过程
第六章 钢材的与处理和号料
第一部分：复习、总结前一节内容（5分钟）
1、三角样板的制作
2、草图的作用
第一部分：引入新课题（5分钟）
钢材矫正的原因、后果和方法。
第二部分：课堂教学内容
第一节 钢材的矫正
1、钢材的矫正（45分钟）
（1）板材的矫正
1）变形的实质
钢板的变形都是由于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，通过反复震荡将较长的纤维缩短或将较短的纤维拉长，使钢板的纤维长度趋向一致，从而消除局部不平。
3）矫正设备
① 主要设备：多辊矫平机
② 其他设备：三辊矫平机 液压机 水火矫正 手槌
中厚板的矫正：

薄板的矫正

（2）板材的矫正视频
（3）型材的矫正
1）主要设备：
型材矫直机
2）其他设备：
液压机
水火矫正

（4）型材矫正视频
第二节 钢材表面清理与防护
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
操作工具主要是钢丝刷、刮刀、榔头、铲刀、榔头等
对人体呼吸系统造成严重影响
用途：
对局部缺陷的修补
对于机械除锈难以达到的部位，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、质量较好（与手工除锈比）
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，能较为彻底地清除金属表面所有的杂质
主要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 ，减少粉尘
湿喷砂（丸）系统除锈后还需要防止钢材表面返锈
除锈完毕后必须立刻进行表面干燥处理，再马上涂装防锈底漆来保护其已处理的表面
（5）回收式干喷（抛）砂（丸）除锈
在干喷砂（丸）除锈方法的基础上进行了改进
可回收氧化皮、铁锈和砂（丸）子
装置复杂，相应降低了除锈效率，施工对设备的要求较高
（6）化学除锈流程
喷砂（丸）除锈时，砂粒的冲击容易使薄板变形。4mm以下的钢板可用化学除锈法 ，化学除锈法指多工序酸洗法，经酸洗后的钢材需要磷化处理。
可用于薄板、管子、舾装件和形状复杂零部件的除锈处理，作为抛丸除锈法的补充手段。
4、钢材表面清理视频（15分钟）
5、几种除污工艺的比较（10分钟）

第三节：钢材预处理流水线
6、板材预处理流水线的工艺流程 （15分钟）

7、型材预处理流水线的工艺流程（10分钟）
8、预处理流水线的特点 （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）底漆附着牢固

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）
钢材预处理和号料涉及到及相关机械的使用和操作规程，在实际工作过程当中要按照规定操作，注意安全。在钢板除锈的过程当中，有大量的粉尘，所以要学会如何保护自己。
第四部分：小结、学生提问 (5分钟)
考核方式：
评价内容：课堂回答问题积极性评价
课堂掌握知识评价
评价方式：教师评价
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、课后及时答疑

授课单元
第七章 船体构件加工
第一节：船体构件的边缘加工
课时
3
主讲教师
***
分院（部）
***
教研室
船舶
教材
《船舶修造工艺》，王鸿斌主编，P143-P152
授课班级
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的条件。
3、了解数控气割的优点。
4、了解几种高效能的物理切割方法。
5、熟悉用割炬组开坡口的方法。
1、能识别钢机械剪切的设备和使用方法。
2、熟悉手工气割、半自动气割和数控气割的操作方法。
3、能制定用割炬组开坡口的工艺方案。
船体构件加工有不同的工艺方法，根据不同方法的特点选择合适的工艺，首先要清楚各种工艺的区别，在平时的学习过程中要善于总结
教学
内容
1、 钢材的矫正
2 、预处理工艺流程及设备
3 、钢材预处理流水线
教学
重点
钢材的矫正
预处理工艺流程及设备
教学
难点
钢材预处理流水线
教学
方法
与手段
讲授法，多媒体形象教学法
工具与材料
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、钢材预处理流程
2、钢材变形的原因和矫正工艺
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，要按照要求制造成各种各样的船体结构构件，这个过程就是船体钢料加工
部分常用的船体构件的形状特征分分类

第二部分：课堂教学内容
第一节：船体构件的边缘加工
1、船体构件的边缘加工定义和方法（5分钟）
（1）定义：边缘加工：边缘的切割和开焊接坡口。
（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予的超过材料极限强度的机械剪切力的挤压而发生变形并断裂分离。
机械剪切的过程可分为三个连续发生的阶段：
①弹性变形阶段：材料受上、下剪刀作用力，发生弹性变形，应力没有超过屈服极限。
②塑性变形阶段：上、下剪刀继续作用，应力超过屈服极限并继续上升，直到相当于材料抗剪强度的最大值，塑性剪变形从剪刀的刃边开始，变形方向沿着滑移面发生。剪刀挤入被剪金属的深度随着材料性质的不同可达其厚度的20～50％。
③断裂阶段：随着塑性变形的增加，由于剪刃间有一定间隙使金属纤维弯曲拉伸，沿着滑移面的方向逐渐形成裂隙并迅速扩大，直到材料的一部分与另一部分完全脱离，材料即被剪断。

断口变形情况
（2）常用的机械剪切加工机床
1） 斜刃龙门剪床——剪切长直边构件的专用设备

① 工作部分如图所示：
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
剪床的下剪刀固定，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。这样有充分时间进行下一次剪切的各项准备工作。同时，在上剪刀下剪以前，剪床的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，可获得比较高的精度；加工效率高；经济。
2） 压力剪切机——常见的是剪切与冲孔两用的联合机床

① 作用：既可以剪切板材和型材，又可以进行冲孔。
② 剪切刀片有效工作长度：剪切刀片较短，一般在300-600mm范围内。
③ 刀片的有效工作长度一般是250-300mm。
④ 适用情况：适宜于剪切短直线，也可以剪切较长直线及曲度较小的外弯曲线，但剪切的质量不够理想。
⑤ 两种类型：根据剪刀装置的方向，压力剪分纵向和横向两种。横向式压力剪喉深一般为600—1000mm，板材剪切的宽度受到喉深的限制。而纵向式压力剪却无喉深的限制。
3）圆盘剪切机
① 工作部分如图示：
剪刀由两个轴线平行或倾斜安装的锥形圆盘组成。
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，具有任意曲线边缘的船体构件，可用圆盘剪切机进行剪切。由于这种机床操作复杂，劳动强度大，所以在船体构件的边缘加工中应用较少，主要用于薄板和有色金属构件的曲线边缘切割。
3、气割（20分钟）
气割：氧—乙炔气割 或 氧—丙烷气割
（1）气割的原理
气割示意图：

气割的实质：金属在氧气中燃烧。
气割的过程：预热→燃烧→去渣。
首先用调节好的预热火焰加热金属，使割缝起点的 温度逐步上升，直到达到被割材料的燃点；然后，放出高压的纯氧气流，使金属燃烧(即剧烈氧化)，并将燃烧生成的熔渣(金属氧化物)迅速吹掉。连续不断地进行上述过程，就能在被割金属上形成一条光洁的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）金属能进行气割的条件
①被割金属的燃点应低于其熔点；
②氧化物的熔点应低于金属熔点，并且具有良好的流动性。
③金属在氧气中燃烧时应能放出较多的热量。
④金属的导热率不应过高。
⑤金属中不应含有使气割过程恶化的杂质。
（4）提高气割速度的主要途径
提高切割速度是船厂气割技术发展的重要方向。
主要途径：
Ø 强化对切口处的预热；
Ø 提高切割氧气流的流速和动量；
Ø 提高并保持切口区内氧气的纯度。
这要求：一方面提高供氧的质量，一方面改进割嘴的结构。国内外都从这几方面出发，研制出一些新型割嘴，如扩散型割嘴和具有氧气屏的割嘴等。
（5）船厂常用的气割设备
① 手工气割炬
割嘴的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。切割精度主要取决于操作的平稳程度。
②半自动气割机

组成：切割部分(包括割嘴、气体管路及其调节装置等)、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的切割。割嘴可以处于垂直位置，也可以倾斜一定的角度以便切割出V型或X型坡口。小车的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，切割钢板的厚度为5-60mm，切割圆弧的直径为200～2000mm。
优点：与自动气割机相比，它还具有设备简单、便于移动、容易操作、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的“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的速度沿导轨作直线运动(运动速度等于切割装置的切割速度)，切割装置随门式支架的运动而切出一条或数条精度很高的直线割缝。
切割能力：
一般，每套切割装置上都装有三个割嘴，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，以代替原来刨边机的全部工作内容，省去原来剪切和半自动气割中拼板构件的二次加工，缩短船体构件的加工周期，节省大量的劳动工时。
④ 光电跟踪自动气割机
组成：光电跟踪机构，气割执行机构。
工作过程：光电跟踪系统自动跟踪图纸上的线条；气割执行机构按照一定的比例同步地切割出底图(或仿形图)上所绘制的船体构件。
1：1光电跟踪气割机：其跟踪机构可直接跟踪构件底图上的线条，
光电跟线切割机：一种小型自动切割机，它能自动跟踪钢板上的线条进行缓曲线零件的切割。
⑤ 数控自动气割机
组成：
数字控制部分，气割执行部分。
工作原理：
把被切割构件的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(简单图形也可以手工编程序)，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，以控制气割执行机构进行切割。
切割能力：
Ø 执行部分的机架上安装有一套或数套切割装置。割炬在控制装置的控制下，除了能作平面移动外，还有自动升降和旋转等功能。
Ø 能切割不同厚度和任意形状的构件；
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、加工线和各种符号。
数控气割的优点：
Ø 根据CAM提供的资料直接进行切割，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，使用磁盘能长期保存准确的数据；
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，不仅可以节省劳动力，改善劳动条件，还可消除各工序间的积累误差。
应当指出，数控气割机必须和计算机辅助建造系统配套使用，否则不能发挥其优越性。
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高切割速度、扩大切割范围。
（1）等离子切割
①“等离子体”
处于完全电离状态的气体，不再由原子、分子构成，而是由带电的离子所组成，但其整体却保持着电中性。它具有较强的导电能力，能受电场和磁场的作用。
② 等离子切割原理
使用一定的装置，可获得流速300～1500m/s、温度15000～33000℃的高速高温等离子弧及其焰流，利用它可把割缝处的金属熔化和蒸发并吹离基体，随着割嘴的移动而形成割缝。
③ 等离子发生装置

图a）是一种典型的等离子切割装置。
电弧通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；
弧柱电流的固有磁场产生磁收缩效应；
两种收缩效应与等离子体内部的热扩散作用达到平衡时，离子体以相当高的流速和温度从喷嘴孔中喷出；
高温高速的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，使割缝处的温度迅速升高而熔化，同时，将被溶化的金属冲走。
图b)水射流等离子切割装置
在割嘴上的弧柱出口处增加了一圈水射流孔，水射流从四周冷却电弧，弧柱被进一步收缩，电弧的能量密度更集中，从而进一步提高切割速度。
④ 等离子切割的优点
Ø 热变形较小；
Ø 切割速度快(是氧乙炔切割的3～6倍)；
Ø 切割质量好；
Ø 能切割的材料多（铜、铝、不锈钢和各种高温难熔金属）；
Ø 切割成本低。
将等离子切割设备装到普通数控切割机上能提高数控切割效率。

（2）激光切割

① 原理
Ø 激光器发出水平激光束经过45°全反射以及聚焦形成极小的光斑；
Ø 被切割材料受激光光斑的照射产生局部高温(高达10000℃以上)使材料瞬时熔化或气化；
Ø 一定压力的辅助气体将割缝处的熔渣吹除；
Ø 随着割嘴的移动，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（可切割各种高熔点材料、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 尤其适合薄板的切割。
数控激光切割机以其高效率、高质量、高精度的特点，逐渐被国内厂家所认识。但由于其一次性投资太高，尚阻碍着国内船厂应用激光切割工艺的进程。
5、气割法加工各种焊接坡口（10分钟）
利用割炬组可以在构件边缘切割的同时加工所要求的焊接坡口。

（1）开V型坡口（用二个割炬）

方案Ⅰ：所开坡口在板材的正面
Ø 割炬1：在前，垂直，进行直角切断；
Ø 割炬2：在后，与加工表面成一倾斜角，割出所需坡口；
Ø 间距a：依板厚不同而变，不使熔渣粘着板边的反面。
Ø 间距b：取决于板的厚度、坡口角度和钝边的大小。
方案Ⅱ：所开坡口在板材的反面
Ø 割炬布置与方案I基本相同；
Ø b值比方案I小得多。
方案Ⅱ和方案I比较
Ø 切除金属的体积相同，
Ø 方案Ⅱ的切割速度稍高(因为间距b减小了，倾斜割炬的预热比方案I好)，熔渣相应地减少，而且容易从板边清除。
Ø 方案Ⅱ的缺点是切割的板厚大于40mm时，其精度下降。割炬2倾斜度稍有误差即会导致背面坡口角产生较大的误差。
（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的优点
切割和开坡口一次完成，既简化了船体构件的加工过程，又提高了工效。
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）
船体构件加工有不同的工艺方法，根据不同方法的特点选择合适的工艺，首先要清楚各种工艺的区别，在平时的学习过程中要善于总结
第四部分：小结、学生提问 (5分钟)
考核方式：
评价内容：课堂回答问题积极性评价
课堂掌握知识评价
评价方式：教师评价
学生评价

课外
任务或作业
讨论思考题：
1、什么是构件边缘加工？构件边缘加工有哪些常用的工艺方法？
2、金属能进行气割的条件是什么?分析船用钢材的气割性能是否良好。
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的优越性。
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、课后及时答疑

授课单元
第七章 船体构件加工
第二节：船体型材构件的成形加工
课时
3
主讲教师
***
分院（部）
***
教研室
船舶
教材
《船舶修造工艺》，王鸿斌主编，P153-P159
授课班级
12船舶工程技术
教学
目标
知识目标
能力目标
素质目标
1、了解肋骨成形的常用设备和方法。
2、熟悉肋骨成形过程中的控制与检测方法。
3、了解数控肋骨冷弯机的工作过程及数控肋骨冷弯的优点。
掌握检测和控制肋骨成形的工艺方法——铁样对样法、逆直线法、仿形控制法。
船体构件加工有不同的工艺方法，根据不同方法的特点选择合适的工艺，首先要清楚各种工艺的区别，在平时的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、典型的逐段进给式肋骨冷弯机
3、肋骨冷弯成形中的控制与检测
教学
重点
肋骨成形方法及其分类
肋骨冷弯成形中的控制与检测
教学
难点
肋骨冷弯成形中的控制与检测
教学
方法
与手段
讲授法，多媒体形象教学法
工具与材料
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、金属气割的条件
3、气割的主要工艺要求
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。主要的成型方法有机械冷弯法和水火弯板法，这两种方法的实用性？水火弯板的原理？
第二部分：课堂教学内容
第二节：船体型材构件的成形加工
1、肋骨成形方法及其分类（20分钟）
常用型材种类：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）典型的肋骨弯曲成形的方法
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）成形方法的分类
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）按型钢进给方式分类
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。国内最常见的方法。
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，不易预计回弹量。 如③。

3）按型钢受力状况分类
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：梁的断面上只受弯矩而不受剪力作用产生平面弯曲。

2、典型的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 工作部分的示意图：如图7－43所示
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，将型材弯成所需要的形状。
② 一段弯好后，再进给一段，逐段弯出整根肋骨。
③ 夹头上的夹紧装置将型材腹板夹紧，以防止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：机械部分主要由水平弯曲机构、垂向弯曲机构、进料机构、正位机构及压印机构等组成。弯曲机构采用液压传动。
Ø 工作过程：弯制肋骨时，首先使三个垂直安置的夹紧油缸驱动三个
夹头夹紧型材的腹板，然后由两个水平安置的大小相同的弯曲油缸分别驱动两个侧夹头体作水平方向的前后运动。由于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的作用，在型材腹板所在的平面(即机床的水平平面)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：用不同曲率的圆弧段拟合肋骨曲线，光顺性较好；载荷作用在型材上的压痕减少。
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、肋骨冷弯成形中的控制与检测（20分钟）
型材弯曲的要求：使其腹板边缘与要求的肋骨曲线一致，在加工过程中
要反复检查和测量。
未实现数控的肋骨冷弯机，有以下几种控制成形的方法：
（1）用铁样(或样板)人工对样
事先按放样台上的肋骨型线弯制好铁样或制作好样板，在肋骨加工过程中，用它反复地检查(校对)所弯曲肋骨的腹板边缘，看其是否与铁样(或样板)的型线一致。
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：一根特殊的直线，如图所示，在弯曲前的平直型材上是一根曲线，当型材弯曲到其腹板边缘与肋骨型线吻合后，该曲线正好变为一根直线。
逆直线法：在肋骨弯曲过程中，通过不断地检测逆直曲线是否变直来控制肋骨的成形。

逆直曲线的求取：手工作图法或计算机计算。对较长且曲度较大的肋骨，需分段设置多根逆直线。
适用情况：腹板较高、曲度较小的肋骨。
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
国内针对数控肋骨冷弯机尚未普及的现状，为解决肋骨冷弯中人工对样的困难而研究的一种实用的成形控制方法。

所谓仿形控制，就是在肋骨冷弯机上安装一套如图所示仿形装置。弯制肋骨时，使肋骨和铁样同步进给，肋骨逐段弯曲，只要保证每段肋骨边缘和铁样边缘在y方向上的距离为一定值，则该肋骨就弯成了与铁样一样的形状。

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）
船体构件加工有不同的工艺方法，根据不同方法的特点选择合适的工艺，首先要清楚各种工艺的区别，在平时的学习过程中要善于总结
第四部分：小结、学生提问 (5分钟)
考核方式：
评价内容：课堂回答问题积极性评价
课堂掌握知识评价
评价方式：教师评价
学生评价

课外
任务或作业
思考题：
1、肋骨冷弯成形的方法有哪些？如何分类？
2、在采用一般肋骨冷弯机进行肋骨冷弯的过程中检测和控制肋骨成形的方法有哪几种？
3、实现数控肋骨冷弯的优越性是什么？
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、课后及时答疑

授课单元
第七章 船体构件加工
第三节：船体板材构件的成形加工
课时
3
主讲教师
***
分院（部）
***
教研室
船舶
教材
《船舶修造工艺》，王鸿斌主编，P160-P162
授课班级
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、了解用普通三辊弯板机弯制锥形板的工艺措施。
3、了解复杂曲度板冷弯成形方法。
4、熟悉水火弯板的原理和工艺方法。
1、编写圆柱形钢板辊弯成形的工艺过程。
2、编写鞍形板或帆形板弯制成形的工艺过程。
船体构件加工有不同的工艺方法，根据不同方法的特点选择合适的工艺，首先要清楚各种工艺的区别，在平时的学习过程中要善于总结
教学
内容
1、钢板构件的冷弯成形？
2、水火弯板的基本原理？
3、水火弯板的主要工艺要求
教学
重点
1、水火弯板的基本原理？
2、水火弯板的主要工艺要求
教学
难点
水火弯板的基本原理
教学
方法
与手段
讲授法，多媒体形象教学法
工具与材料
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、肋骨冷弯成形的方法有哪些？如何分类？
2、在采用一般肋骨冷弯机进行肋骨冷弯的过程中检测和控制肋骨成形的方法有哪几种？
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。主要的成型方法有机械冷弯法和水火弯板法，这两种方法的实用性？水火弯板的原理？
第二部分：课堂教学内容
第三节：船体板材构件的成形加工
1、主要的成形加工方法（5分钟）
①机械冷弯法：包括辊弯、压弯、折弯等
②水火弯板法。
单向曲度板：采用机械冷弯法加工。
复杂曲度板：
①先用机械冷弯加工一个方向（曲度较大的方向）的曲度，然后用水火弯板法加工出其他方向的曲度。
②若批量较大，则可在压力机上安装专用压模压制成形。
2、钢板构件的冷弯成形（20分钟）
简单曲度板的冷弯成形
简单曲度板：具有圆柱形或圆锥形的单向曲度板。可用三辊或四辊弯板机加工成形。
1）普通三辊弯板机

组成：
一个上辊——从动辊，安装在可上下调节的轴承内；
两个下辊——主动辊，安装在固定轴承内，由电动机通过减速器带动。
分类：
开式——上轴辊的一端机架可以拆卸，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）圆柱形钢板构件的辊弯成形过程
①在钢板两边和中间划出圆柱面的素线；对弯板机各轴辊进行调节，使其轴线互相平行；
②板材送入上、下轴辊之间，使钢板上所划的素线平行地对准下轴辊上的纵向槽；
③降下上轴辊，部分板材受集中力作用，造成很大的塑性弯曲变形；
④轴辊转动，板材连续卷入，顺次通过最大塑性变形区，获得均匀残余变形，达到弯曲的目的；
⑤注意钢板上所划素线与下轴辊上纵向槽是否平行，并用内卡样板检查钢板弯制曲度，以便调节上轴辊的升降，直至弯曲成形到与样板型线相符合为止。
3）普通三辊弯板机弯板功能的缺点
缺点：在弯制圆柱形或圆锥形板件时，板的边缘有一段无法进行辊压。
解决办法：加垫块先辊弯好板边部分或先用液压机压好板边部分。
这种工艺措施比较费时。
4）几种新型的辊式弯板机
① 三根轴辊均可上下升降调节的三辊弯板机；
② 轴辊可作横向调节的三辊弯板机；
③ 四辊弯板机；
④ 能进行矫平的四辊弯板机。
5）用一般通用弯板机弯制锥形板的工艺措施
① 为了获得锥形板两端的不同曲率，上辊必须相对下辊呈倾斜状态，使锥形板曲率大的一端处的上、下辊间距小于另一端；
② 将锥形板作如图所示的3～5等分的划分，并分别对其进行辊弯。分区辊弯时，应使每一分区的中心线（也是一根素线）与上辊平行；各分区变形面之间有一定的重叠，使锥形板的小曲率端呈均匀弧形。

圆锥形板分区区域及辊弯顺序

分区变形面的重叠
6）纵向直线性检验
纵向直线性一般用拉直线的方法检验。
3、 复杂曲度板的冷弯成形（20分钟）
复杂曲度板：双向曲度或多向曲度板。
主要设备：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的构件。
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
压模的形式和精度是影响构件成形加工质量的关键之一。
①通用压模：能弯制各种曲度的钢板。
②专用压模：适合弯制形状特殊、批量较大的构件；
消除回弹的方法
设计压模时适当改变工作部分的形状，凭经验将工件压过头一点，使其回弹后刚好符合所要求的形状。
2）板材冷弯加工线的作法
在号料时划在板材上，是影响板材冷弯质量重要因素之一。
单向曲度板：冷弯加工线是展开后的素线。
一般船体外板：可用三角样板确定冷弯加工线。如图4－46所示：
贴切柱面
在肋骨型线图上作中间肋骨型线的弦线，平行于空间直线PQ且与外板相切的柱面称为贴切柱面。
贴切柱面的素线与各肋骨型线的切点的连线为，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的作法
① 将板材首、尾两端的两块三角样板拼拢，使其准线边以及准线边与样板曲边之交a点重合。
② 使重合在一起的两块三角样板与一平面相切，标出切点B、C。
③ 在首端三角样板上量取B点与上缝线间的曲线长度l，并将其驳到板材展开形状首端肋骨线的相应位置上得。
④ 在尾端三角样板上量取C点与下缝线间的曲线长度s，将其驳到尾端肋骨型线的相应位置上得点。
⑤ 连接即为钢板上的冷弯加工线。
4、数控弯板简介（20分钟）
1）应用数控技术进行自动化弯板的优点
① 大幅度提高弯板工作效率，减轻劳动强度；
② 提高弯板精度，从而减少装配和校正工作量；
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，提高综合生产能力。
2）典型数控弯板机样机：多压头式数控弯板机
多压头式数控弯板机在弯板前，运用数控程序将其下模的各个压头逐个自动加以调节，使其改变高度，形成与所要求的构件的形状相同的局面（考虑回弹）。当被弯曲的板材定位好后，上模的各个压头下降，将板材弯成所需要的形状。

5、水火弯板（20分钟）
水火弯板：沿预定的加热线用氧－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的曲面形状的一种弯板工艺方法。也称线状加热法。
1）水火弯板的基本原理

Ø 线状加热使板材产生横向收缩变形和角变形；
Ø 产生横向收缩变形的原因在于受热金属的膨胀受到周围金属的限制，因而产生压缩塑性变形，冷却时即产生收缩变形；
Ø 角变形是由于最终横向收缩变形沿构件厚度方向不相等引起的；
Ø 水跟踪冷却可以加大这种变形，增加成形效果。
2）各种工艺因素对成形效果的影响
加热线对成形效果的影响
加热线的位置、疏密和长短对板材成形效果影响极大。
① 加热线的位置正确与否直接关系到板材能否正确成形
Ø 加热线的位置取决于构件所要求的形状；
Ø 对相同的板在不同的位置进行线状加热，成形形状会完全不同；
Ø 根据构件所要求的形状正确确定加热线的位置是水火弯板的关键。
例：帆形板和鞍形板的弯制

帆形板和鞍形板的加热线分布
第一步：冷弯横向曲度（其曲率比纵向的大）；
第二步：确定加热线的位置
帆形板：加热线在横向弯曲的一面位于板的两侧。
鞍形板：加热线在横向弯曲的背面位于板的中间。
第三步：水火弯制。
加热线的长短、疏密影响构件的成形效果
Ø 加热线愈密、愈长，则产生的变形愈大，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，否则会使成形效果恶化。
冷却方式对成形效果的影响
冷却方式有：自然冷却、正面跟踪水冷却、背面跟踪水冷却。
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，在产生角变形的同时会产生加工所不需要的纵向挠度。
② 正面跟踪水冷法：在加热面用冷水喷射正在冷却的金属，加快它们的收缩，从而强化对正在加热金属的压缩作用，使其产生较大的附加塑性变形。
优点：收缩较快，其横向收缩变形比空冷法大，成形加工所不需要的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。由于加热面被水强制冷却，温度急剧降低，甚至使正面温度低于背面温度，出现负温差。正在冷却过程中的金属受附加拉伸作用而抵消部分收缩变形。

③ 背面跟踪水冷法：在构件的正面用烘炬加热，在其背面用冷水跟踪热源进行强制冷却。
优点：增大了板材正反面的温度差，角变形大，成形效率高。
缺点：需要在板下操作，比较麻烦。
三种冷却方式成形效果的比较：
Ø 角变形以背面跟踪水冷法最大，空冷法次之，正面跟踪水冷法最小；
Ø 横向收缩变形以背面跟踪水冷法最大，正面跟踪水冷法次之，空冷法最小；
Ø 背面跟踪水冷法的成形效率最高。
Ø 正面跟踪水冷法最常用。
Ø 正面跟踪水冷法的角变形虽小于空冷法，但其横向收缩变形却大于空冷法，常见的复杂曲度板在水火弯板时主要是依靠横向收缩变形来得到构件的纵向曲度，故其总的成形效果比空冷好，而且它还具有操作方便等特点。
各种加热参数对成形效果的影响
加热参数：加热速度、烘嘴口径、加热深度和水火距（即浇水点至火焰点的距离）等。
加热参数
对水火弯板成形效果的影响
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佳加热速度，在该速度时角变形达到峰值。通常随着单位线热能的增加，薄板较厚板更快达到峰值。
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。当温度超过900℃时，收缩量增大不显著。
随温度增高而增大。薄板达到一定温度（约750℃）后，角变形的增大不显著。
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；超过1/2板厚后，随深度继续增加而逐渐减小