船舶建造工艺课件--09边缘加工.ppt

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1、第二节船体构件的边缘加工船体构件的边缘加工主要是指零件的边缘切割和焊接坡口加工船体构件有直线边缘和曲线边缘之分，加工所用的机械设备和方法也有不同边缘加工的方法有机械切割法(剪切、冲孔、刨边和铣边)化学切割法(氧乙炔气割和氧丙烷气割)物理切割法(等离子切割和激光切割)2021/8/31船舶建造工艺课件一、机械剪切法（一）机械剪切原理机械剪切的实质在超过材料极限强度的剪切力作用下，被加工金属受挤压而发生剪切变形和断裂的过程这一过程大致分为三个连续发生的阶段弹性变形阶段塑性变形阶段断裂阶段2021/8/31

2、船舶建造工艺课件剪切过程的三个阶段弹性变形阶段剪切开始时上剪刃下压至被加工构件构件在剪切力的作用下发生弹性变形内应力低于材料的屈服极限塑性变形阶段上剪刃继续下压，使被加工构件的内应力超过屈服点并继续上升直到相当于材料抗剪强度的最大值构件在剪力作用下发生塑性的剪切变形2021/8/31船舶建造工艺课件塑性变形阶段最大剪切变形从剪刀的刃边部分开始，变形沿滑移面发生由于上下剪刃间具有一定的间隙，剪切变形的同时还存在着弯曲和拉伸变形剪刀挤入被剪金属的深度视材料的硬度和塑性而定一般为被剪金属厚度的20％~50％

3、断裂阶段随塑性变形增加，沿着滑移面的方向逐渐形成裂缝并迅速扩大，直到完全脱离→剪断2021/8/31船舶建造工艺课件剪切后的断面剪切边缘有两个明显区域窄面亮的条带区(相当于塑性变形阶段)较宽面无光的断裂条带区在条带区附近纤维受挤部分是机座剪切所造成的硬化区2021/8/31船舶建造工艺课件(二)机械剪切加工工艺船体构件的边缘有直线和曲线之分，加工所用的机械设备和方法也有不同直边构件：加工车床主要有斜刃龙门剪床和压力剪切机(或联合冲剪机)两种斜刃龙门剪床是剪切长直边工件的专用设备，对中、薄板较为适宜压力

4、剪切机用于短直线的剪切，加工长直线或缓曲线时，质量较差且操作复杂曲线边缘：加工车床主要是圆盘剪切机，应用较少2021/8/31船舶建造工艺课件1.斜刃龙门剪床图示为斜刃龙门剪床工作部分剪切板材时，上剪刀不断做上下往复运动，剪切范围为图中平行四边形ABCD2021/8/31船舶建造工艺课件上下剪刀之间的夹角剪床的功率与四边形面积ABCD成正比增大剪床上下剪刀间的夹角可使四边形面积减小，从而降低剪切所需的功率过大时，斜剪刃所产生的水平分力会使板材移动，给剪切操作带来不便上下剪刃夹角在1.5°~5°范围取值

5、2021/8/31船舶建造工艺课件斜口刀刃的剪角值根据所剪材料的硬度确定在保证刀刃强度的情况下剪切硬或中等硬度材料时，为75°~85°软质金属其值约为65°~70°为便于刀刃的调用，也有将其做成90°2021/8/31船舶建造工艺课件剪刀平面之间的间隙S为减少刀刃与剪截板边的摩擦，有利于板材分离，上下刃口间应留有一定间隙S值根据所剪板材的材料和厚度决定最大不超过板材厚度的7％2021/8/31船舶建造工艺课件剪刀刀口间隙调整曲线2021/8/31船舶建造工艺课件斜刃龙门剪床剪板刀片斜刃龙门剪床的剪板刀

6、片较长，为1.5~8.3m剪刀的后角γ为2°~3°剪床的下剪刀固定，上剪刀经由离合器与剪床的运动部分相连2021/8/31船舶建造工艺课件斜刃龙门剪床工作过程(1)剪切操作时合上离合器，上剪刀做一次下剪动作完成一次剪切后，上剪刀回到原来位置，离合器自行脱开，工作部分停止运动保证安全操作有充分的时间进行下一次剪切的准备工作，有利于提高剪切质量剪刀每分钟行程次数为5~45次剪切板厚可达20~50mm2021/8/31船舶建造工艺课件斜刃龙门剪床工作过程(2)斜刃龙门剪床上设有压料架上剪刀下剪前，剪床的压紧

7、装置将板料自动压紧避免钢板在剪切时产生移动和翻转避免剪下的条料出现向下弯曲折卷的现象2021/8/31船舶建造工艺课件剪断力P的近似估算系数K1=0.5×10-6K2=1.2×10-6或1.8×10-6(薄板)U为单位剪切功；低碳钢：U=9.8×10-7J/m3t为板厚(mm)为抗剪强度(0.8~0.86)(Pa)考虑弯曲作用，板厚不均匀性及刀口变钝等情况，将P的估算值增加20~30%作为实际剪断力2021/8/31船舶建造工艺课件斜刃龙门剪床机械龙门剪床的传动方式有机械传动和液压传动两种液压传动方式

8、的龙门剪床具有的优点结构简单、体积小和重量轻振动小、作用力恒定且可以防止过载工作台可以回转的龙门剪床，在剪裁构件边缘的同时可以直接加工出焊接破口中小型船厂所用钢板不厚，龙门剪床是直线构件边缘加工的高效而经济的加工设备2021/8/31船舶建造工艺课件2.压力剪切机常用的压力剪切机为剪切和冲孔两用的联合机床，可剪切板材和型材也可进行冲孔作业剪切机的刀片较短，在300~600mm的范围内刀片实际有效的工作长度为250~300mm，适宜于剪切短直线剪切较长直线