復雜型雙向曲面胎架制作工藝方法改進

梁斌 尹瑞芳

摘 要：本文針對復雜型雙向曲面胎架設計特點，結合該類型胎架制作精度及技術要求，對復雜型雙向曲面胎架制作工藝進行優化改進，在確保雙向曲面胎架制作精度及質量的前提下，利用制作胎架用的鋼制胎模作為胎架型線的外卡樣板，減少胎架內卡木模樣板的制作量，降低現場胎架制作施工難度，縮短雙向曲面胎架制作周期。

關鍵詞：復雜型雙向曲面胎架；鋼制胎架模板；木模內卡樣板；數控劃線；胎模校正

中圖分類號：U671.4文獻標識碼：A

Discuss Amelioration About Complex Double-Direction Curved Surface Jig Manufacture Technics Means

LIANG Bin1，YIN Ruifang2

（1.CPLA The Navy 427 factory in Guangzhou Military Office,Guangzhou 510715;

2.CSSC Huangpu Wenchong Shipbuilding Co.,Ltd.Guangzhou 510715）

Abstract: This article has given an optimized method of fabrication process of complex double-direction curved surface jig according to its characteristic ,fabrication accuracy and technical requirements.

On the premise of assuring precision and quality of the jig ,it can not only decreased the amount of wooden module templates but also reduced difficulty andshortened the fabrication cycle of jig in site .

Key words：complex double-direction curved surface jig；steeliness jig template；wooden module template； numerical control lineation；jig template revision

1前言

軍用艦船、公務船及特種船等類型船舶的雙向曲面分段較多，精度要求高，縱橫向雙曲模板較多，制作難度大。根據以往建造經驗，雙向曲面分段一般需要采用胎架建造，對胎架制作精度要求較高。雙向曲面分段胎架結構設計復雜，縱橫向設置有胎架模板，外板板縫位置也設置有拉條，根據傳統胎架制作工藝要求，復雜型雙向曲面胎架所有胎模都需要制作木模內卡樣檢查胎模型線的準確性，木模內卡樣制作周期很長，需要消耗大量的人力物力，經濟效益差，也不利于現場的施工。由于木板內卡樣板的型線是通過人工鋸出，經木刨修正后再制作成樣板或樣箱，其制作過程完全由人工操作，中間環節復雜，容易出錯，且運輸吊運或受天氣潮濕影響容易變形，木模內卡樣板制作的質量及精度難于得到保證。

考慮到部分雙向曲面胎架結構設計特殊，設置有縱向彎曲（單向彎曲）胎架模板，而且長度較大，根據傳統工藝方法是無法制作有縱向彎曲撓度的木模內卡樣板，縱向彎曲胎架模板安裝精度難于保證.因此需要針對復雜型雙向曲面胎架技術特點對傳統工藝制作方法進行改進，以滿足雙向曲面胎架制作精度要求。

2 復雜型雙向曲面胎架傳統制作工藝要求

軍品、公務船及特種船船體外殼曲面復雜，線型變化曲率較快，胎架是確保船體外殼輪廓曲面理論基準，其制作的精度直接影響到艦艇的建造精度.考慮到該類船舶對船體建造精度要求較高，特別是水面艦船，船體外殼板厚較薄，在工廠以往的建造過程中，都需要制作木模內卡樣或木模與胎架數據相結合方式檢查胎架模板型線的準確性，具體流程如下：

（1）將放樣光順完畢的肋骨型線圖及型值表由人工用油漆筆按1:1的比例繪制在放樣間木地板上，并標識好結構線及板縫線等相關線；或者利用大型平板繪圖儀將計算機的圖形信息按1:1的比例繪制在薄膜膠紙上，通過薄膜膠紙上的型線進行木板的切割（由于受薄膜膠紙柔軟性能的影響，大型平板繪圖儀繪制出來的型線精度不高，容易變形，特別是圖面幅度較大的情況下，偏差較大，繪制后的線型不適合制作整體胎架模板的木模內卡樣板），如圖1所示；

圖1肋骨型線圖示意圖

（2）切割干木板，利用木刨將干木板刨出曲線輪廓，使刨后的干木板輪廓曲線與樣臺肋骨型線吻合，然后將干木板固定好，通過斜撐加強制作牢固，形成穩固的木模內卡樣，并將定位用的水線及縱剖面標識出，作為復查胎架模板型線的定位依據。國內部分先進的船廠采用了適合切割曲線木板的木工加工設備，如曲線鋸床、木工銑床、鏤銑加工中心及激光數控切割機等。曲線鋸床不能進行數控，其鋸條在加工過程中易損壞，不合適加工大尺寸的工件，切割速度慢，切割質量差；木工銑床以及鏤銑加工中心的加工速度快，切割質量好，可進行數控切割，但均存在切口寬，耗材大的問題，并且適合船廠使用的大型木工銑床以及鏤銑加工中心尚在研制之中，目前還不成熟，現有的成熟型號的木工銑床以及鏤銑加工中心均不能切割大尺寸工件，不能切割整體胎架需要的胎架木模內卡樣；激光數控切割機采用的是非接觸式切割方法，適用于各種軟、硬、脆材料，無刀具磨損等問題，對木板切割工件只需定位而不需要夾緊、劃線等工序，適合切割及制作胎架木模用，但該設備成本較貴，我司目前沒有該類切割設備；

（3）在胎架木模內卡樣制作牢固后，用與船體外板等厚的木樣條釘在木模內卡樣輪廓曲線部位，將船體外殼外表面輪廓型線表示出來，該木模內卡樣就是校核胎架模板型線的理論依據，圖2所示；

圖2木模卡樣示意圖

（4）現場在胎架裝焊完畢后，再將胎架木模內卡樣吊運到胎架制作現場，根據胎架上的中心線及水平線核對鋼制胎架模板的型線，將高出部位的鋼制胎模切除，不足部位的鋼制胎膜進行填焊補平，如圖3所示。胎架制作周期長，現場對鋼制胎模修補工作量大，施工條件差，工作效率低。

圖3 胎架木模檢驗示意圖

3復雜型雙向曲面胎架制作工藝改進具備的技術條件

（1）船體型線圖采用HD-SHM船體型線放樣軟件進行型線光順放樣，放樣完畢后的肋骨型線圖可構造成船體外殼三維曲面及相關數據，從數據庫中可提取任何部位胎模的加工及劃線數據；

（2） 胎架模板采用計算機放樣，放樣完工的鋼質胎模采用數控機下料切割；

（3）數控切割機具備有切割及劃線（噴線）功能，能夠把需要復查和校對的胎模輪廓線劃在鐵平臺或鋼板上。

4復雜型雙向曲面胎架制作工藝改進的基本原理

（1）對于連續的橫向或縱向胎架模板，放樣人員根據肋骨型線圖（放樣完工）及胎架圖繪制鋼質胎架模板圖（在繪制胎架模板圖時應考慮外板板厚），并標明相關檢驗線及定位輔助線，如圖4所示；

圖4雙向曲面胎架制作示意圖

（2）對于間斷的橫向或縱向胎架模板，在繪制胎架模板時應采用連接橋方式進行放樣及下料，該方法可以減少內場對線的工作量，也方便胎架模板現場裝配定位，有利于生產效率的提高，如圖5所示；

圖5胎架模板下料示意圖

（3）數控套料人員根據鋼制胎架模板放樣結果進行數控套料工作，并制作數控下料切割代碼，提交給車間使用。套料人員在進行胎模套料時，應盡量將需要加工的縱向胎模集中套料，以方便現場收料分類及加工作業；

（4）放樣人員利用三維肋骨型線圖及數據庫將需要的縱橫向胎模型線（扣除船體外板板厚后）提取出來，制作成數控劃線代碼，利用數控切割機將相應的胎模輪廓曲線在鐵平臺或鋼板上劃出（噴線），將切割好的鋼質胎架模板與胎模輪廓曲線校對（必要時可對鋼質胎架模板進行矯正或填焊），確保鋼質胎架模板與型線的吻合度滿足精度要求，并復核相關檢驗線及定位輔助線的正確性，并用洋沖做好標記，如圖6所示。該階段的工作目的是將鋼制胎架模板作為船體外殼的外卡樣板，通過與鐵平臺或鋼板上的輪廓曲線進行校對，需要拼裝的鋼制胎模在鐵平臺上依據輪廓曲線拼裝到位，確保鋼制胎模與船體外殼輪廓的一致性，將傳統工藝需要在外場利用胎架木板內卡樣校對的工作在內場鐵平臺上完成，減少外場施工難度，改善現場作業環境；

圖6 胎架模板檢驗線示意圖

（5）縱向有彎曲（單向彎曲）的胎架模板（包括焊縫位置的雙模板）的制作，數放人員在鋼質胎架模板數控下料完畢后，提供加工卡樣給內場進行胎架模板的加工處理，并提供縱向定位數控劃線數據或代碼。加工作業人員根據加工卡樣對胎架模板進行加工處理，并校對鐵平臺上的縱向安裝理論線，確保胎架模板縱向彎曲曲率與安裝理論線的一致性，對于縱向彎曲曲率較大的胎架模板，在加工到位后應采用球鋼或扁鋼進行點焊加強處理，確保加工后胎架模板曲率的穩固性。在以上工作完畢后，根據放樣人員提供的高度型值復查胎架模板上口輪廓線型（與船體外板接觸面）的正確性，必要時可進行局部修正或填焊處理，如圖7所示；

圖7 胎架模板型線校正示意圖

（6）在鋼制胎架模板現場安裝時，放樣人員提供定位數據（A、B、C、D點距中尺寸及高度尺寸）給現場裝配定位及復查用，現場依據首點D值、尾點A值及相應的水線對胎架模板進行裝配定位，裝焊完畢后通過復查縱橫胎架模板交線B點、C點的寬度及高度值來確保胎架模板的正確性。為了方便現場施工，放樣人員制作裝配定位標桿，提供給車間施工定位用，如圖8所示。

圖8 胎架模板現場安裝定位示意圖

5結束語

通過對復雜型雙向曲面胎架制作工藝方法的改進，利用制作胎架用的鋼制胎模作為胎架型線的外卡樣板，取代了傳統的胎架木模內卡樣，減少了大量木板的浪費，降低施工作業難度，縮短雙向曲面胎架制作周期，提高了雙向曲面胎架制作質量及精度，具有很好的經濟效益。

作者簡介：梁斌（1979-），男，工程師。主要從事水面艦船船體質量檢驗工作。

尹瑞芳（1981-），女，工程師。主要從事船體結構生產設計工作。

收稿日期：2014-04-11