船體建造精度控制關鍵技術研究

金會芹

(福建東南造船廠,福建福州 350015)

船體建造精度控制關鍵技術研究

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、工件和中間產品由于加工、裝焊和火工校正等多道工序，所產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。可分加工補償、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定的公差范圍內。

余量——是指對零件、工件和中間產品由于加工、裝焊和火工校正等多道工序，所產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修整即切割來形成最終尺寸。

1 國內外造船精度控制技術現狀

(1)國外日本和韓國已經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，控制的目標值、實現測量值，責任單位，工藝流程，基準線系統等，并配有先進的三維坐標測量系統。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 部分船廠精度控制水平較高，已經基本達到內部構件無余量下料，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%，創歷史最高水平。南通中遠川崎公司30萬噸VLCC建造中，實施造船精度管理，實現無余量造船，利用統計技術和信息技術建立了造船生產全過程的精度控制和管理，從而真正實現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品、穩定的工藝、補償量的不斷反饋及修正。

2.2 尺寸精度的補償

(1)尺寸精度補償的原則。穩定工藝原則：指建造方法、裝焊程序、焊接方法，以及人員、設備等工藝穩定不變，并以此作為精度補償的前提。(2)嚴格管理原則：提高管理水平與精度控制直接相關。(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系。

2.3 尺寸精度控制的相關方法

(1)加放主尺度縮短補償量的經驗方法：

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)放樣和號料環節的精度控制。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;須經火工加工的板，應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處于自由狀態;零件號料時應加放割縫的補償量，具有公共邊的兩個零件號料時更應該注意。

(3)氣割工序的精度控制。根據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(結合號料);高精度門式切割機和數控切割機切割，設備保養(保養精度)，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。現行采用板列拼板后預修整工藝;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。船體建造中，船臺裝配是一道技術性強、質量要求高的關鍵工序。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、工作環境最差、勞動強度最大，它對船臺和船臺建造質量有著很大的影響。船臺無余量裝配的實現的兩條途徑：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。但此種方法已經不再適應當前造船生產發展的需要。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——精度管理技術(其主要組成部分是精度控制技術)。

(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系統誤差反饋、分析、修正，不斷循環，完善精度計劃。制定并不斷完善精度計劃，即通過“建造→測量→系統誤差反饋→修正補償(或反變形)→再建造”的反復循環，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].哈爾濱工程大學學報,2004.4.723～726.