船體建造精度控制關(guān)鍵技術(shù)研究

金會芹

(福建東南造船廠,福建福州 350015)

船體建造精度控制關(guān)鍵技術(shù)研究

金會芹

(福建東南造船廠,福建福州 350015)

船體建造是一個極其復(fù)雜的過程,而引起船體工件收縮變形的因素繁多,因此造船精度控制就顯得尤為重要。造船精度控制的技術(shù)核心就是補償量的加放,以補償量代替余量。

精度控制 補償量 余量

補償量——是指對零件、工件和中間產(chǎn)品由于加工、裝焊和火工校正等多道工序，所產(chǎn)生的變形及收縮進行定量分析后，加放的工藝量值。補償量在分段建造過程中消耗?？煞旨庸ぱa償、裝配補償、焊接收縮和變形補償三種。這種加放量無需切除就可控制工件基本尺寸能在所規(guī)定的公差范圍內(nèi)。

余量——是指對零件、工件和中間產(chǎn)品由于加工、裝焊和火工校正等多道工序，所產(chǎn)生的變形及收縮進行定性分析后，加放的比實際變形和收縮值略大的工藝量值。

補償量和余量區(qū)別在于，補償量通過各工藝階段施工后會逐步抵消掉，而余量則需要在各施工階段通過預(yù)修整即切割來形成最終尺寸。

1 國內(nèi)外造船精度控制技術(shù)現(xiàn)狀

(1)國外日本和韓國已經(jīng)形成了一整套精度控制管理體制體系，將精度控制管理貫穿于造船的全過程。即每年制定一個精度管理計劃，確定基本方針、工作重點，各階段精度控制項目，控制的目標(biāo)值、實現(xiàn)測量值，責(zé)任單位，工藝流程，基準(zhǔn)線系統(tǒng)等，并配有先進的三維坐標(biāo)測量系統(tǒng)。日，韓幾乎都達到了分段100%無余量上船臺，除艉柱分段外，所有分段精度控制成功率為80%～95%。(2)國內(nèi) 部分船廠精度控制水平較高，已經(jīng)基本達到內(nèi)部構(gòu)件無余量下料，全船分段無余量上船臺合攏。大連造船廠建造的4.5萬噸化學(xué)品/成品油輪、4.6萬噸原油/成品油輪首制船的分段無余量制造比例分別達到31.5%和34.9%，船臺無余量合攏比例分別達到67.8%和64.4%，創(chuàng)歷史最高水平。南通中遠(yuǎn)川崎公司30萬噸VLCC建造中，實施造船精度管理，實現(xiàn)無余量造船，利用統(tǒng)計技術(shù)和信息技術(shù)建立了造船生產(chǎn)全過程的精度控制和管理，從而真正實現(xiàn)了分段對接誤差為零的無余量造船。

2 補償量與精度控制

2.1 系統(tǒng)補償量

(1)對第n道工序及其以后工序的工件尺寸補償，其補償量的加放一定要發(fā)生在n-1道及其以前工序的工件上;(2)加放了補償量的工件，不存在第二次劃線及切割問題;(3)精確的補償量，取決于定型的工件或產(chǎn)品、穩(wěn)定的工藝、補償量的不斷反饋及修正。

2.2 尺寸精度的補償

(1)尺寸精度補償?shù)脑瓌t。穩(wěn)定工藝原則：指建造方法、裝焊程序、焊接方法，以及人員、設(shè)備等工藝穩(wěn)定不變，并以此作為精度補償?shù)那疤帷?2)嚴(yán)格管理原則：提高管理水平與精度控制直接相關(guān)。(3)對影響工件收縮變形因素考慮原則：在確定補償量值時，應(yīng)全面考慮船體建造過程中各種因素對工件變形所起作用的大小，以及各種因素間的相互關(guān)系。

2.3 尺寸精度控制的相關(guān)方法

(1)加放主尺度縮短補償量的經(jīng)驗方法：

船長——橫骨架式，大接縫肋距加放5-15mm;

縱骨架式，大接縫肋距加放10-20mm;

船寬——萬噸級船舶加放6-10mm;

千噸級船舶加放4-15mm;

型深——萬噸級貨船加放5-6mm;

千噸級油船加放10-15mm;

千噸級船舶加放2-5mm;

(2)放樣和號料環(huán)節(jié)的精度控制。分段縱縫盡量排列成水平或直線，并盡量避開型線曲率變化劇烈的部位;須經(jīng)火工加工的板，應(yīng)特別地加放加工收縮補償量;零件號料用的板材須平整，已成形工件的二次號料時應(yīng)處于自由狀態(tài);零件號料時應(yīng)加放割縫的補償量，具有公共邊的兩個零件號料時更應(yīng)該注意。

(3)氣割工序的精度控制。根據(jù)板厚選用合適的割嘴和進給速度;氣割割縫補償，注意兩工件共邊縫和不共邊縫的不同處理(結(jié)合號料);高精度門式切割機和數(shù)控切割機切割，設(shè)備保養(yǎng)(保養(yǎng)精度)，控制切割過程中的熱變形。

(4)板材成形加工的精度控制。加工前合理加放余量;復(fù)雜曲度板加工，宜先冷彎大曲度方向，后水火彎小曲度方向。

2.4 部件裝配的尺寸精度控制

(1)板列拼焊的精度控制?，F(xiàn)行采用板列拼板后預(yù)修整工藝;板與板間定位方法，采用對合線;拼焊前后檢驗，共用“直檢驗線”。(2)T型材裝焊的精度控制。剖面的不對稱性引起裝焊后的彎曲變形和面板倒邊。(3)減小變形的焊接程序和方法。

2.5 分段裝配的尺寸精度控制

(1)船臺無余量裝配技術(shù)。船體建造中，船臺裝配是一道技術(shù)性強、質(zhì)量要求高的關(guān)鍵工序。長期以來，世界各國的許多造船廠一直采用分段一端加放20-50mm的余量，待分段上船臺后經(jīng)定位(或二次定位)、劃線、切割，然后再合攏。使得船臺裝配階段費時最多、工作環(huán)境最差、勞動強度最大，它對船臺和船臺建造質(zhì)量有著很大的影響。船臺無余量裝配的實現(xiàn)的兩條途徑：①分段上船臺前與修整。帶余量制造，上船臺前修整(劃線、切割余量)。我國各大、中型船廠已完全掌握該項技術(shù)。但此種方法已經(jīng)不再適應(yīng)當(dāng)前造船生產(chǎn)發(fā)展的需要。②分段無余量制造。全過程的無余量制造。實施無余量制造的核心技術(shù)——精度管理技術(shù)(其主要組成部分是精度控制技術(shù))。

(2)分段裝配的尺寸精度控制直接影響船體尺寸及形位精度。①系統(tǒng)誤差反饋、分析、修正，不斷循環(huán)，完善精度計劃。制定并不斷完善精度計劃，即通過“建造→測量→系統(tǒng)誤差反饋→修正補償(或反變形)→再建造”的反復(fù)循環(huán)，逐步提高船體建造精度水平。②階段性尺寸精度控制。分階段控制精度：胎架;鋪板、劃線;構(gòu)件安裝;分段焊接。

(3)船臺船體精度控制水平衡量。幾何尺寸精度控制能力，主船體定位線，船塢搭載定位線，中心線，肋骨檢驗線。

3 結(jié)語

實施船體建造精度控制，就是在實際尺寸精度的控制過程中以系統(tǒng)的補償量來取代余量，來保證各工件之間尺寸的精度，最終來滿足船體建造的精度。

[1]郭榮奎.秦耀良,唐建瓊.船體建造精度控制技術(shù)研究[J].江蘇船舶,2008.03 41～41.

[2]劉玉君,胡日強,田豐增,李瑞.船體零部件補償量的計算方法研究[J].哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報,2004.4.723～726.