课题二 船体构件的边缘加工

杨鹄2014.8.8船体加工装配应用技术培训包课题二船体构件的边缘加工（1）边缘加工：边缘的切割和开焊接坡口。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，激光切割等。

一、机械剪切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、下剪刀作用发生弹性变形；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；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。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工作部分示意图γ＝2°～3°α＝75°～80°φ=1.5°～5°S——刀口间隙剪刀长度：1.5～8.3m②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——常见的剪切与冲孔两用联合机床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。1、气割的原理气割的实质：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。二、气割气割：氧—乙炔气割或氧—丙烷气割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：强化对切口处的预热；提高切割氧气流的流速和动量；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—750mm／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。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：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。能切割不同厚度和任意形状的构件；若切割装置为多割嘴割炬组，则可切割焊接坡口；若配置有划线装置，则还能在钢板上划安装线、加工线等。数控气割的优点：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；切割精度高，