冷加工

船体冷加工（初级）理论培训教材备注：1、本教材适应于船体建造板材冷加工，包括辊压、弯压和剪切，适用于欧华船加部内业车间三芯滚床、油压机、剪板机等操作人员技能培训。

编写：孙捍东欧华造船办公室编2010.6目录第一章造船基本知识1.1船舶分类1.2造船基本工艺流程1.3造船钢材分类及工艺路线1.4冷加工第二章船体冷加工形式第三章欧华造船冷加工信息编码第四章冷加工零件的的公差标准第五章钢材的冷加工特性第六章船体冷加工工艺流程及作业要领1.板材剪切加工2.船体板材的平整加工3.板材的辊弯成形加工4.板材的压弯成形加工第七章冷加工设备的原理、操作和保养第八章工夹模具及辅助设备1、工夹具2、样板、样箱的使用3、压弯模具4、加工模具的选择5、辅助设备第九章船体典型构件制造1、船壳板的形状2、船壳板加工方法3、双向曲度壳板弯曲加工检查4、双曲度外板的加工第十章安全知识(H S E)1、作业对环境的影响2、作业对安全的要求3、操作前对设备进行检查的要求第一章造船基本知识1.1船舶分类一、船舶的通常分类目前对于从事水上活动的工具分为两大类：一是船舶，二是海洋工程。

而船舶又分为民用船舶和军用船舶两类，民用船舶简称为船舶，军用船舶简称为舰船。

海洋工程主要是浮式生产储油船(FPSO)、钻井船和钻井平台等。

军用船舶是指执行战斗任务和军事辅助任务的各类船舶的总称。

通常分为战斗舰艇和辅助舰船两大类。

人们一般称排水量500t以上的船为舰，500t以下的为艇。

军用舰船一般有驱逐舰、护卫舰、登陆舰艇、航空母舰以及潜艇等。

在所有建造的民用船舶中，运输船占很大的比例，运输船又以散货船、集装箱船、油船、滚装船、客船为主。

而目前世界上公认设计和建造技术难度最高的船舶为液化天然气船和豪华游轮1.2造船基本工艺流程1.3造船钢材分类及工艺路线A．板材：1．钢板钢板按其厚度可分为薄钢板和厚钢板。

(1)薄钢板。

用热轧和冷轧方法生产的厚度在4mm以下的钢板。

(2)厚钢板。

厚度在4mm以上的钢板统称为厚钢板。

习惯上把厚4mm～25mm的钢板称中板；25mm以上的钢板称厚板。

B．型材： 2．型钢型钢种类很多，根据断面形状可分为简单断面型钢和复杂断面型钢。

图1-10一1所示为型钢的断面形状。

前者有圆钢、方钢、扁钢、六角钢、不等边角钢和球扁钢；后者有工字钢、槽钢、钢轨等一系列专用异型钢材。

型钢中的不等边角钢和球扁钢被广泛用于船体结构的骨架部分，作为制造肋骨、横粱、纵骨及各种扶强材的主要原料。

C．管材：船用管材按材料来分主要有钢管、有色金属管和非金属管三大类1.4冷加工零件在常温状态下的加工，常采用机械加工进行即：外力而产生断裂或塑性变形的工艺过程。

钢材在其再结晶温度以下，对钢材施加一定的船体加工方法分类一、船体加工方法分类船体加工方法的分类第二章船体冷加工形式冷加工形式、设备及船厂运用加工结果内因加工形式加工设备一般船厂运用断裂外力超过材料强度1、剪剪板机剪床普遍使用较少采用，用数控切割基本替代2、冲冲床较少采用，用数控切割基本替代，少数外协3、刨刨边机已经淘汰，采用带破口切割机或半自动破口切割机替代4、钻钻床较少采用，用数控切割基本替代，少数外协弯曲外力超过材料屈服点，使材料永久变形1、辊三芯滚床矫平机普遍使用较少使用，原因：？？2、压液压机普遍使用3、折折边机数控弯板机肋骨冷弯机普遍使用较少使用，原因：？？普遍使用4、撑撑床一般使用，部分用火工替代5、敲特种船型采用第三章欧华造船冷加工信息编码（详见欧华内业加工图）第四章冷加工零件的的公差标准项目标准范围允许极限备注单曲度板曲面与样板间隙≦2.5 ≦5每档肋距内三角样板检验线的直线度双曲度板拉线与样板上基线的偏差±2.0 ±3.0第五章钢材的冷加工特性一、金属的变形：金属在外力作用下会产生一定的变形。

根据外力撤去后的变形情况，有弹性变形和塑性变形。

所谓弹性变形，即外力撤去后变形能够恢复，如冷加工过程中回弹现象就是弹性变形的实例。

回弹现象与材料有关，如钢的含碳量越高，强度越高，越易产生回弹。

回弹现象对工件的加工质量有很大的影响，回弹现象的存在，直接影响到弯曲件的几何尺寸精度，从而影响到加工件的质量，必须加以控制。

在加工过程中，掌握回弹的规律，有效控制好回弹，从而控制零件加工精度。

塑性变形是金属在外力作用下产生的永久变形。

一般地说，金属的强度越低，其塑性越好。

衡量材料塑性的高低主要有两个指标：一个是延伸率，另一个是断面收缩率。

塑性指标对金属的加工性能影响很大，塑性越好，其加工性能越好。

船体用钢材，从含碳量角度看，属低碳钢，其塑性与韧性相对较好，因此其加工性能也较好。

二、金属的加工硬化金属在不同温度下的变形对内部组织和性能的影响是不同的，因此金属的变形可分为冷变形和热变形。

一般地讲，在金属再结晶温度下的变形称冷变形，冷加工即属此种情况。

在冷变形过程中，金属内部的组织会发生变化，从而改变其力学性能。

随着变形程度的变化，金属强度、硬度上升，而塑性下降这种现象称加工硬化。

加工硬化与钢中的含碳量有关。

含碳量越高，加工硬化现象越严重。

与金属的强度也有关，强度越高，加工硬化也越严重。

加工硬化从变形角度看具有重要的实际意义，如果金属仅有塑性变形而无加工硬化，就不可能有截面均匀一致的变形。

金属材料冷冲压过程中，在圆角处变形最大，首先产生加工硬化，随后的变形即转移到其他部位，这样既可以避免已发生塑性变形的部位继续变形，以至破裂，又可得到均匀一致的冲压件。

加工硬化现象也给加工带来不利影响，由于加工硬化，材料塑性降低，使变形难以进行。

如果继续变形，材料可能产生断裂。

如折边中发生的板边断裂现象。

加工硬化是一种不稳定现象，它有自发回复到稳定状态的倾向，一般在室温下不易进行。

当加热温度上升后，材料内部的残余应力会下降，部分性能回复到变形前的指标，这个过程称为回复。

如温度继续上升，金属内部的破碎的晶粒发生再结晶现象，会恢复到原先的组织状态，其力学性能有所恢复；塑性、韧性有所上升；加工硬化现象会有所降低。

如有的在加工过程中，为了消除冷加工硬化现象，在其中加入一道退火工序，以消除加工硬化现象，保证后道工序继续进行。

综上所述，加工硬化存在有利于加工的一面；另一方面由于加工硬化现象出现，会使材料内部的组织发生变化，从而引起性能的变化，在加工过程中引起裂纹等缺陷产生，所以应引起操作人员的重视。

第六章：船体冷加工工艺流程及作业要领1.板材剪切加工阶段工作内容安全要求作业前1.检查设备传动系统、润滑系统、电气系统是否良好，导轨是否清洁有油；2.调整刀片间隙，不得大于板厚的1/30；3.用塞尺检验上下刀口间隙，间隙15丝内可以剪3mm厚板，每加厚5丝，钢板厚度可以增加1mm；4.用首件检测切削面垂直度，不得大于5°。

作业中1.根据钢板的厚度调整刀片的间隙，并使其沿刀片方向保持一致；2.切割顺序确定和划线，以保证切割质量；3.保证切割线与下刀口边缘对齐，以免偏差；4.启动切割按钮；5.剪切窄板料时，若压料架不能压住板料，则必须利用垫板和压板压紧，方能切割；6.若剪切同规格料件较多时，可利用挡板定位，免去划线工序，提高效率。

1.不允许板厚超过设备加工最大负荷；2.在操作中，手切不可放在剪板机压脚下面，手不得伸到剪板机里面拉板料。

作业后1．停车，切断电源；2．擦拭机床各部位，运动表面加注润滑油；3.各操纵手柄、开关放到指定位置；4.做好设备四周的清洁、整理工作；5.分类收集废物、废料、余料和零件入托盘。

2.船体板材的平整加工板材在使用前，其表面常存在不平、弯曲、扭曲、波浪形等缺陷，这些缺陷的存在，会使号料零件的尺寸发生偏差，从而影响到加工零件尺寸的准确性。

矫正的方法很多，根据矫正时的温度来分可分为冷矫正和热矫正，根据矫正时作用的外力来分可分为手工矫正、机械矫正和火焰矫正。

本节仅介绍机械矫正—三芯棍板机。

2.1机械矫正机械矫正是通过一定的机械设备对板材进行矫正。

机械矫正生产效率高、质量好，适用于批量大、形状较规则、有一定规格的中厚板材。

机械矫正设备有钢板矫平机，加工车间也用三辊弯板机进行矫平。

下面介绍常用的三辊弯板机对板材平整度加工的工艺。

整张板的轧平，首先要看局部的还是整体变形，或者是波浪形变形，如图4-2-4所示。

如果是局部变形，要用厚为2mm～3mm厚、尺寸为300mm×800mm左右的垫铁在板材凸起的部位满垫，经辊压后如果还不平，弯板机上辊轴再向下压紧点，再滚压一次，直至轧平为止。

如板材是整体波浪变形，整张板都要用垫铁垫满，用弯板机轧平。

然后将板材用行车翻身，弯板机上辊轴松一点，先将板材从头到底滚一遍，让它四边的应力松散释放。

最后看板材表面是否有凸起变形，如果局部尚未轧平，可采用垫铁，直至轧平为止。

如图4-2-5所示，小型零件在轧平过程中，弯板机二根下辊轴上要放一块垫板，垫板厚度约为30mm～40mm，零件在矫平机中来回滚动，直到矫平为止。

图4-2-4在辊弯机上矫正钢板图4-2-5零件在矫平机上矫正3.板材的辊弯成形加工船体板材的成形加工，是指板材的一部分相对另一部分沿直线或曲线弯成一定线型，使平直的板材弯曲成一定的形状，以符合船体型线的要求。

板材成形的方法主要有：辊弯、压弯、拉弯、压延等。

通过辊弯机使钢板弯曲成形的方法称辊弯。

外板的类型大致有单向曲度、双向曲度和复杂曲度等。

单向曲度外板一般用辊弯机进行弯制，双向曲度和复杂曲度外板除了辊弯以外，还需用液压机或火工弯制出另一曲率。

辊弯的主要设备是辊弯机（或弯板机），其中加工车间三辊弯板机应用最为普遍。

一般具有圆柱形或圆锥形的单向曲度外板在三辊弯板机上都可冷弯成形。

（一）辊弯的原理板材的弯制如图4-3-1所示，是在旋转的上下辊之间进行的，当板材送入上、下辊之间后，压下上辊，使上下辊间的间距小于板材厚度，则支承在上、下辊之间的板材受到弯曲力矩的作用形成弯曲塑性变形。

由于上、下辊的滚动，通过轴辊与板材之间的摩擦力带动钢板继续卷入轴辊，使板材受压部位不断发生变化，从而形成平滑的弯曲面，完成辊弯成形。

图4-3-1辊弯工作原理（二）辊弯的工艺过程根据外板的不同形状，可以将辊弯板材分为以下几种：圆柱体壳板加工、圆锥体壳板加工、复杂双曲面外板的辊弯加工。

1．圆柱体壳板的辊弯工艺全圆圆柱体壳板可在开式三辊弯板机上加工，而闭式三辊弯板机只可以加工半圆圆柱体壳板。

圆柱体壳板加工前，首先要在钢板的两边和中间画出圆柱面素线。

在辊弯前，应检查辊弯机轴辊是否平行，若不平行则要进行调整。

圆弧形及圆弧板加工时，通常由预弯讨中和辊弯三个过程组成。

(1)预弯（闷头）是为了消除板材在辊弯机上辊弯时产生的剩余直边。

剩余直边在辊弯时很难消除，一般事先可在液压机和辊弯机上进行。