T-CANSI 94-2024 數(shù)字化水火彎板加工工藝要求

ICS47.020.01CCSU06中國船舶工業(yè)行業(yè)協(xié)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化水火彎板加工工藝要求2024-8-20發(fā)布IT/CANSI94—2024前言 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14工藝準(zhǔn)備 14.1文件 14.2人員 24.3工裝、工具和檢驗(yàn)檢測設(shè)備 24.4環(huán)境 24.5安全 24.6加工前檢查 25工藝過程 35.1工藝流程 35.2加工信息確認(rèn) 35.3鋼板上料及固定 45.4數(shù)字化加工設(shè)備狀態(tài)確認(rèn) 45.5生成加工參數(shù) 45.6數(shù)字化加工設(shè)備加工 45.7成形質(zhì)量確認(rèn) 45.8完工鋼板歸集 45.9數(shù)據(jù)收集與管理 56工藝質(zhì)量 57檢驗(yàn) 5附錄A（資料性）水火彎板的原理與典型加工參數(shù) 6附錄B（資料性）水火彎板機(jī)器人示例 8T/CANSI94—2024本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由中國船舶工業(yè)行業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化分會(huì)提出。本文件由中國船舶工業(yè)行業(yè)協(xié)會(huì)歸口。本文件起草單位：中國船舶集團(tuán)有限公司綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究院、廣船國際有限公司、上海交通大學(xué)、江蘇科技大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué)、上海海事大學(xué)。本文件主要起草人：施理軍、曹軍軍、孫楠、曹雪雁、程萍、昝英飛、盛少琴、魏竹璟、趙剛、韓超帥、殷濤。1T/CANSI94—2024數(shù)字化水火彎板加工工藝要求本文件規(guī)定了數(shù)字化水火彎板加工的工藝準(zhǔn)備、工藝過程、工藝質(zhì)量和檢驗(yàn)。本文件適用于民用船舶厚度為10mm～40mm鋼板水火彎板數(shù)字化加工作業(yè)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T12924—2008船舶工藝術(shù)語船體建造和安裝工藝JB/T7974—1999火工平臺(tái)3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1水火彎板flameforming先將板材加工出單向曲面；然后在其邊緣(或中心)進(jìn)行線狀加熱，并伴以水冷卻，使其產(chǎn)生橫向彎曲和角變形，從而形成所需要的三維曲面形狀的加工方法，其加工原理與典型加工參數(shù)見附錄A。[來源：GB/T12924—2008，2.2.17]3.2數(shù)字化水火彎板加工digitalprocessingofflameforming利用信息系統(tǒng)、各類傳感器、機(jī)器視覺等技術(shù)，獲取待加工板材的原始數(shù)據(jù)、各種信息和相關(guān)知識(shí)，形成可識(shí)別、可讀取、可存儲(chǔ)、處理的數(shù)據(jù)，并借助計(jì)算機(jī)控制加工設(shè)備，完成板材的水火彎板加工過程。4工藝準(zhǔn)備4.1文件作業(yè)前應(yīng)準(zhǔn)備下列圖樣和技術(shù)文件：a)鋼板加工信息數(shù)據(jù)；2T/CANSI94—2024b)水火彎板加工作業(yè)指導(dǎo)書；c)數(shù)字化水火彎板加工設(shè)備說明書；d)目標(biāo)加工鋼板成形模型數(shù)據(jù)；e)彎板質(zhì)量檢查標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)；f)生產(chǎn)系統(tǒng)托盤數(shù)據(jù)。4.2人員作業(yè)人員應(yīng)按照設(shè)備說明書和作業(yè)指導(dǎo)書的要求，培訓(xùn)合格方可上崗。4.3工裝、工具和檢驗(yàn)檢測設(shè)備加工前應(yīng)準(zhǔn)備下列工裝、工具和加工檢驗(yàn)設(shè)備：a)鐵質(zhì)卡馬，水火彎板加工用卡馬應(yīng)使用高強(qiáng)度鋼制造，強(qiáng)度應(yīng)滿足克服鋼板變形產(chǎn)生的應(yīng)力；b)火工平臺(tái)，火工平臺(tái)應(yīng)使用高強(qiáng)度精鋼制造，平臺(tái)外形、尺寸、強(qiáng)度應(yīng)滿足JB/T7974—1999的要求；c)吊機(jī)設(shè)備，吊機(jī)設(shè)備應(yīng)經(jīng)過定期檢查和維護(hù)且在年檢有效周期內(nèi)，確保其良好的工作狀態(tài)和安全性能；d)數(shù)字化水火彎板加工設(shè)備，也稱為水火彎板機(jī)器人，示例見附錄B。數(shù)字化水火彎板加工設(shè)備應(yīng)按使用要求進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，保證設(shè)備的主控單元、控制電路和運(yùn)行機(jī)構(gòu)等部件正常運(yùn)行。4.4環(huán)境加工及測量應(yīng)在室內(nèi)及下列條件下進(jìn)行；a)溫度：-10℃~40℃;b)濕度：≤90%；c)通風(fēng)：水火彎板加工區(qū)域應(yīng)在自然通風(fēng)的基礎(chǔ)上設(shè)置局部通風(fēng)，使得加工產(chǎn)生的煙氣、水霧等能馬上消散；d)照明：水火彎板加工區(qū)域應(yīng)保持良好的照明條件，照明強(qiáng)度應(yīng)能使操作者能清晰地看到水火加工部位。4.5安全加工作業(yè)應(yīng)滿足下列安全要求：a)所有的工具、工裝、設(shè)備、生產(chǎn)場地等均應(yīng)符合工廠有關(guān)安全規(guī)定；b)進(jìn)入生產(chǎn)場地應(yīng)穿戴好勞動(dòng)保護(hù)用品，嚴(yán)禁違章操作；c)注意氧氣瓶、乙炔瓶、橡膠軟管等易燃易爆物的使用安全規(guī)定，切實(shí)做好防燃、防爆等預(yù)防措施。4.6加工前檢查加工前應(yīng)檢查下列工作：a)有關(guān)儀表、量具經(jīng)有關(guān)部門檢驗(yàn)合格且在檢驗(yàn)有效期限內(nèi)方可使用；3T/CANSI94—2024b)作業(yè)前對設(shè)備和工具進(jìn)行逐一檢查，一切處于良好的工作狀態(tài)后才可使用；c)檢查鋼板質(zhì)量，鋼板應(yīng)符合加工要求，無嚴(yán)重麻點(diǎn)、變形等問題；d)作業(yè)人員確認(rèn)鋼板號(hào)料、劃線正確，要有足夠的加工余量。5工藝過程5.1工藝流程數(shù)字化水火彎板加工工藝流程示意圖見圖1。圖1數(shù)字化水火彎板加工工藝流程示意圖5.2加工信息確認(rèn)5.2.1作業(yè)人員接收船廠的加工信息，核對鋼板信息與加工信息的一致性。5.2.2作業(yè)前應(yīng)對鋼板進(jìn)行清除割渣、清除氧化皮、泥沙等雜物。5.2.3加熱槍加熱火焰應(yīng)滿足鋼板水火彎板加工所需溫度；水火彎板火焰溫度與火焰顏色對應(yīng)關(guān)系見表1鋼材加熱溫度與顏色關(guān)系單位為℃4T/CANSI94—20245.3鋼板上料及固定5.3.1作業(yè)人員將待加工鋼板運(yùn)送至火工平臺(tái)加工工位。5.3.2根據(jù)零件縱橫向線型撓曲情況輔以必要的墊塊，并用鐵質(zhì)卡馬壓緊。5.4數(shù)字化加工設(shè)備狀態(tài)確認(rèn)5.4.1啟動(dòng)數(shù)字化水火彎板加工設(shè)備，確認(rèn)設(shè)備信號(hào)正常，無報(bào)警信息。5.4.2檢查數(shù)字化水火彎板加工設(shè)備，確認(rèn)設(shè)備各軸位置復(fù)位正確。5.5生成加工參數(shù)5.5.1運(yùn)行數(shù)字化水火彎板加工設(shè)備，調(diào)用目標(biāo)加工鋼板三維圖形數(shù)據(jù)。5.5.2啟動(dòng)測量設(shè)備，對待加工鋼板進(jìn)行測量，獲取待加工鋼板三維模型。5.5.3根據(jù)測量的目標(biāo)鋼板和待加工鋼板模型信息，在加工設(shè)備系統(tǒng)中生成加工焰道、速度和冷卻水路等信息，在屏幕上顯示。5.5.4數(shù)字化水火彎板加工設(shè)備發(fā)出蜂鳴聲音，提醒作業(yè)人員檢查焰道等信息是否滿足生產(chǎn)規(guī)范，檢查確認(rèn)完畢，設(shè)備提示進(jìn)入待加工通知界面。5.6數(shù)字化加工設(shè)備加工5.6.1作業(yè)人員確認(rèn)加工后,數(shù)字化水火彎板加工設(shè)備移動(dòng)加熱槍至加工起始點(diǎn)。5.6.2加熱槍至起始點(diǎn)后，數(shù)字化水火彎板加工設(shè)備生成加熱火焰，同步啟動(dòng)冷卻水開關(guān)閥，按程序開始進(jìn)行水火彎板加工，直至加工程序完成。5.6.3數(shù)字化水火彎板加工設(shè)備運(yùn)行過程中，防撞測量裝置保持檢測，確保在加工過程中與其他周邊設(shè)備及物品不發(fā)生干涉碰撞。5.6.4加工完成后，數(shù)字化水火彎板加工設(shè)備回到起始點(diǎn)然后停止運(yùn)動(dòng)，并發(fā)出聲音通知作業(yè)人員。5.7成形質(zhì)量確認(rèn)5.7.1啟動(dòng)測量設(shè)備，對已加工鋼板進(jìn)行測量，并對應(yīng)生成三維曲面模型。5.7.2根據(jù)目標(biāo)鋼板、已加工鋼板模型信息，按照設(shè)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，水火彎板機(jī)器人生成已加工鋼板成型質(zhì)量檢查結(jié)論。5.7.3根據(jù)已加工鋼板成形質(zhì)量信息，作業(yè)人員判斷本次加工是否完成；符合加工質(zhì)量要求的鋼板轉(zhuǎn)入下一加工流程；出現(xiàn)局部偏差的鋼板，進(jìn)行局部矯正調(diào)整；需要重新進(jìn)行水火彎板加工的鋼板，則重新啟動(dòng)數(shù)字化水火彎板加工設(shè)備，安排第二次加工。5.7.4對于進(jìn)行局部矯正調(diào)整的鋼板，使用大錘敲擊完成；作業(yè)時(shí)應(yīng)確定敲擊部位，然后根據(jù)變形量差異確定敲擊力度，敲擊過程中隨時(shí)使用活絡(luò)卡等裝置檢驗(yàn)局部矯正成形質(zhì)量。5.8完工鋼板歸集加工完成后，作業(yè)人員在加熱槍燒過部位，刷上底漆，按規(guī)定做好標(biāo)識(shí)，并根據(jù)零件信息，將加工件按照分段及流向進(jìn)行集配歸堆。5T/CANSI94—20245.9數(shù)據(jù)收集與管理加工完成后，所加工鋼板的船號(hào)、零件號(hào)、加工信息等數(shù)據(jù)按規(guī)定格式存儲(chǔ)于服務(wù)器，在服務(wù)器主機(jī)中對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及管理。6工藝質(zhì)量彎板成形精度偏差要求見表2。表2彎板成形精度偏差要求單位為毫米7檢驗(yàn)使用直尺等工具對加工后的間隙偏差、直線度登進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果應(yīng)符合表2要求。6T/CANSI94—2024（資料性）水火彎板的原理與典型加工參數(shù)A.1水火彎板原理與應(yīng)用A.1.1水火彎板原理當(dāng)鋼材局部加熱至600℃~700℃以上時(shí)，由于熱場的局部性，受熱金屬的膨脹受到較冷金屬的限制，導(dǎo)致受熱金屬產(chǎn)生壓縮塑性變形，因加熱面的溫度較高，產(chǎn)生的壓縮塑性變形量大于背面，在鋼材冷卻時(shí)，形成的收縮變形也較背面為大，利用鋼材局部受熱后所產(chǎn)生的角變形及橫向收縮來達(dá)到彎曲的目的。而用水冷卻可以提高鋼材的冷卻速度，增大厚度方向上的溫度差異，從而使角變形量增加，如圖A.1所示。圖A.1水火彎板原理示圖A.1.2水火彎板原理的應(yīng)用在平直的鋼板面上分別設(shè)置一定數(shù)量的加熱線，加熱線設(shè)置在板的正反面且以不同方向設(shè)置，加熱冷卻后得到形狀不同的板如圖A.2、圖A.3、圖A.4所示（圖中的箭頭所示為加熱方向，實(shí)線為正面加熱線，虛線為背面加熱線）。圖A.2柱形板加熱位置與方向圖A.3正反彎板加熱位置與方向7T/CANSI94—2024圖A.4球形板加熱位置與方向A.2火工彎板的冷卻方式A.2.1空氣冷卻方式板材經(jīng)火焰加熱后，在空氣中自然冷卻，從而使板材產(chǎn)生角變形，其優(yōu)點(diǎn)是一種操作最簡單的火焰成形方法，缺點(diǎn)是成形速度慢，在角變形的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生不需要的縱向彎曲，一般不使用此方法。A.2.2正面跟蹤水冷卻方式將冷卻用的水直接澆在板材加熱面進(jìn)行冷卻，其優(yōu)點(diǎn)是冷卻速度快，角變形最小，成形效果介于空氣冷卻方式和背面跟蹤水冷卻方式之間，操作方便，是最常用的冷卻方法。A.2.3背面跟蹤水冷卻方式將冷卻用的水澆在板材加熱面的背面進(jìn)行冷卻，其優(yōu)點(diǎn)是冷卻速度快，角變形最大，成形效果最好，但加工不方便，一般在正冷效果不顯著的情況下才使用。A.3火工彎板典型加工參數(shù)火工彎板典型加工參數(shù)見表A.1。表A.1彎板典型加工參數(shù)表-8T/CANSI94—2024（資料性）水火彎板機(jī)器人示例B.1典型水火彎板機(jī)器人示例圖B.1典型水火彎板機(jī)器人示例圖B.1.1水火彎板機(jī)器人采用龍門架結(jié)構(gòu)五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)器人結(jié)構(gòu)見圖B.1，包括X軸（1）、Y軸（10）、Z軸、RX軸及RZ軸。B.1.2X、Y、Z軸主要用于控制火焰加熱槍在三維坐標(biāo)系內(nèi)行走，RX、RZ軸用于控制火焰加熱槍在沿焰道行走。B.1.3RZ軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)安裝在Z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)底部，RX軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接在RZ軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)底部，RZ軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括安裝在Z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)底部的支撐板（13）。B.1.4固定軸穿過支撐板（13其頂部固定在支撐板（13）上表面。B.1.5RZ軸旋轉(zhuǎn)電機(jī)（11）安裝在支撐板（13）上，其輸出軸穿過支撐板（13）與小齒輪（12）固聯(lián)，于支撐板（13）下方在固定軸上還設(shè)置有可相對固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的大齒輪（5）。9T/CANSI94—2024B.1.6大齒輪（5）與小齒輪（12）相嚙合，大齒輪（5）底部還連接有隨齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的連接套（14連接套（14）一側(cè)與過渡架（4）相連。B.1.7RX軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括安裝在過渡架（4）底部的過渡套（2可相對過渡套（2）轉(zhuǎn)動(dòng)的RX轉(zhuǎn)軸穿過過渡套（2其一端與RX軸旋轉(zhuǎn)電機(jī)（3）連接，另一端與火焰槍（15）連接。B.1.8Z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括與Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)（10）上的Y軸移動(dòng)電機(jī)（7）連接且可沿Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)（10）平B.1.9支架（6）上固定有螺母，滾珠絲杠豎直旋入螺母內(nèi)，滾珠絲杠一側(cè)平行設(shè)置有移動(dòng)架（9Z軸電機(jī)（8）安裝在移動(dòng)架（9）水平伸出部分上，其輸出軸穿過移動(dòng)架（9）水平伸出部分與滾珠絲杠頂端連接，RZ軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)安裝在移動(dòng)架（9）底部。B.1.10Z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括與Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)上的Y軸移動(dòng)電機(jī)（7）連接且可沿Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)平移的支架,支架上設(shè)置有Z軸齒條以及沿支架滑行的軸桿，Z軸電機(jī)（8）水平安裝在軸桿上，其輸出軸穿過軸桿與Z軸齒輪固聯(lián)，Z軸齒輪與Z軸齒條相嚙合，RZ軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)安裝在軸桿底部。B.2運(yùn)動(dòng)控制關(guān)系B.2.1X軸移動(dòng)裝置控制整臺(tái)設(shè)備沿X軸方向移動(dòng)，路軌端頭各有2個(gè)接近式限位開關(guān)，起安全保護(hù)作用，能精確定位和反饋?zhàn)鴺?biāo)位置。X軸電機(jī)實(shí)現(xiàn)電氣消隙及全閉環(huán)補(bǔ)償控制，做到雙電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)，電機(jī)帶剎車。B.2.2Y軸