理論的節能導輪塞焊孔工藝優化

文/大連船舶重工集團有限公司 孫悅 陳煒豐

1898年，大連船舶重工集團（以下簡稱大船集團）的前身——中東鐵路公司造船工場建立，并從一個不起眼的“小塢”發展到現在成為造船業的強者，從順利交付中國第一艘航空母艦“遼寧艦”到首艘國產航母成功下水再到首艘20000TEU集裝箱船成功交付，一個個傲嬌佳績的背后，是靠不間斷的創新精神使這座百年集團經久不衰。

1 項目背景

1.1 項目改進前情況

為提高船舶經濟性，目前在艉軸位置增設節能導輪已成為一種較為常規的設計方式，由于節能導輪線型變化較大、內部空間狹小、加強數量較多，加強與外板對應位置確定困難，目前通過在導輪外板處手工開設塞焊孔進行焊接。

1.2 項目改進前存在的問題

（1）手工開設塞焊孔費時費力；

（2）塞焊孔數量較多，手工開工效率低下，極大地延長了建造周期

（3）手工開設的塞焊孔工藝美觀性差

2 應用TRIZ理論到節能導輪塞焊孔的過程

2.1 目前的工藝流程：

工序之間的功能作用關系：

根據工序的完成水平情況，提出兩個解決方案：

方案1：隨著大船集團建造經驗的不斷積累，建造精度隨之不斷提高，設計人員可在鋼板展開圖上對塞焊孔進行準確定位，以此為基礎，對塞焊孔工藝流程進行再造。將開孔工序向前一道工序轉移，由設計人員提供設計數據和切割程序，利用數控切割機預先開孔，然后完成鋼板的冷彎加工，具體流程如下：

方案2：裁減掉開設塞焊孔的工序，通過優化節點的形式，取消導輪外板塞焊孔，從根本上簡化工藝流程。

2.2 因果鏈分析

根據因果鏈分析，提出兩個解決方案：

（1）提供適宜的生產場地，在導輪裝配前用自動切割設備加工；

（2）優化施工工藝，降低塞焊孔數量，甚至取消塞焊孔。

2.3 技術矛盾

在進行過程功能分析中，提出了將開孔遷移至鋼板冷彎工序前，在進行這種工序前移時，出現了一堆技術矛盾。若保持目前的工序流程，將會降低分段部的生產效率，但會提高鋼加公司鋼板冷彎的可靠性；若是進行工序遷移，將會提高分段部的生產效率，但會降低鋼加公司鋼板冷彎的可靠性。

（1）確定要解決的技術矛盾為EC-1，它發生在（生產效率）與（可靠性）之間，發生在（工序調整）的時候。

（2）模型問題——對應的39個通用工程參數

改善的參數：27可靠性

惡化的參數：39生產效率

（3）解決方案模型，對應查看阿奇舒勒矛盾矩陣表得到參考創新原理為：1為分割原理、35改變物理或化學參數、10預先作用原理、38強氧化劑原理。

根據創新原理提出2個技術方案：

（1）應用創新原理1分割原理，將需要開設的塞焊孔的位置設置為板縫，通過板縫的焊接實現外板與結構之間的連接。

（2）應用創新原理10預先作用原理，通過設計三維數據，預先將結構與外板之間的對位位置在數控劃線中體現，并應用切割程序確保切割位置與理論位置一致。

3 技術方案整理與評價

通過應用TRIZ工具，獲得了如下技術方案：

方案1：將開孔工序向前道工序前移，由設計人員提供設計數據和切割程序，利用數據切割機預先開孔，后完成鋼板的冷彎加工。

方案2：裁減掉開設塞焊孔的工序，通過優化節點形式，取消導輪外板塞焊孔，從根本上簡化工藝流程。

方案3：提供適宜的生產場地，在導輪裝配前利用自動切割設備加工。

方案4：優化施工工藝，降低塞焊孔數量，甚至取消塞焊孔。

方案5：將需要開設塞焊孔的位置設置為板縫，通過板縫的焊接實現外板與結構之間的連接。

方案6：通過設計三維數據，預先將結構與外板之間的對位位置在數控劃線中體現，并應用切割程序確保切割位置與理論位置一致。

通過對以上方案的整理與考量，主要得出兩個綜合型解決方案：

1. 由設計院提供基礎數據和切割程序，在導輪外板切割階段完成塞焊孔的切割工作，然后進行外板的冷彎加工，避免分段階段的開孔工作。

2. 修改導輪內部結構與外板的節點形式，將原本的“T”字節點優化為“十”字結構，充分利用外板的板厚，完成外板與結構的連接。

4 項目改進實施情況

為驗證此種工序的可行性，大船集團對該項目進行了開孔冷彎試驗，現場效果良好，鋼板探傷亦未發現缺陷，后續將在T308K船上進行先劃線后冷彎的試驗，對塞焊孔位置冷彎后位置變化進行測量跟蹤，若符合生產需求，將在實船上進行應用。