船體外板三角加工樣板制作及輥壓線求取工藝

單炳田， 陳華康

(友聯船廠(蛇口)有限公司，廣東 深圳 518054)

船體外板按其形狀一般可分為平直板、單曲度板和雙曲度板。船體外板加工是船體建造和修理的重要工序，對于雙曲度板，一般是用油壓機或輥彎機先加工出一個方向的曲度(一般為曲度大的方向)，再用水火加工工藝加工出另一個方向的曲度。在進行船體外板加工之前，需要在板材上畫出輥壓線，作為油壓機或輥彎機在板材上的加工位置和方向。實踐證明，輥壓線確定的結果會直接影響板材成形質量，以及后續水火彎板加工的工作量。

1 外板加工時存在的問題

我廠在外板加工時存在以下2個問題：①修船外板加工時的樣板多為用扁鐵敲制的單個橫曲樣條，而單個橫曲樣條僅能反映外板的橫向彎曲，僅能用于有橫向曲率單曲外板的加工，不能反映出外板的縱向彎曲與扭度。外板加工完成后各肋骨單個樣條的組合不能反映出外板的真實形狀，外板壓型加工扭度與縱向彎曲偏差沒有參考的基準線，無法檢驗外板加工完成后的準確度，往往在外板上船裝配時才發現偏差和錯誤，難以追溯出現偏差與錯誤的原因。②修造船同時存在外板加工時，由于輥壓線找得不準確，加工成型的外板扭度和縱向彎曲度與樣板有較大差別，往往需要二次火工校正，既費時又費力。

為了解決上述外板加工精度問題，可采用三角樣板對加工成型的外板進行檢驗，即在原來單個樣條適中位置加裝一條立柄，該立柄是縱向彎曲與扭度的基準，用一粉線或鋼絲在立柄視準面一邊串聯起各個三角樣板，可準確檢測加工成型后外板的偏差。三角樣板具有單個樣條與樣箱的組合功效，不僅起到輕便看樣加工的作用，并且具有檢測縱向彎曲與扭曲度的功能。同時，可以利用該三角樣板在外板展開圖上求取輥壓線，解決了某外板展開軟件給出的輥壓線不準確的難題。

2 三角樣板的制作

2.1 三角樣板的組成

每個三角樣板由一個直立的柄與橫向肋骨扁鋼樣條組成，在直立柄上有一個縱向彎曲刻度與視準面，三角樣板示意圖如圖1所示。外板經過加工成型后，三角樣板按一定縱向傾斜角度直立其上，這些柄的視準面一邊就在空間形成一個平面。把每個柄上的縱向彎曲刻度連接起來成一直線，肋骨樣條與加工成型后的外板相貼合，即說明外板橫向彎曲與縱向彎曲符合船體型線要求，三角樣板拉線檢驗加工成型后的外板示意圖如圖2所示。

圖1 三角樣板示意圖

圖2 三角樣板拉線檢驗加工成型后的外板示意圖

2.2 三角樣板制作過程

1)三角樣板立柄高度及與外板夾角求取示意圖如圖3所示。在圖3中一塊外板適中的位置，作一直線和各肋骨型線相交，該直線作為三角樣板立柄的基準，并在該直線與外板兩端縫FR124.5+228和FR122.5-288交點上各取值500 mm，作為兩端縫三角樣板縱向彎曲的刻度基準。以立柄一側所在平面剖切外板，按照求取外板縱縫實長的方法求取立柄所在平面與外板交線的實長。由肋骨間縱向長度、兩端縫剖切面高度值(500 mm)，放樣求得外板中間各肋骨縱向彎曲的高度值(FR123為504 mm，FR124為502 mm)。量取樣板與外板剖切線的夾角，即樣板在剖切線位置與外板的夾角。

圖3 三角樣板立柄高度及與外板夾角求取示意圖

2)在圖3中截取每個肋位的肋骨型線及其上立柄的高度，然后以肋骨型線為基準，畫出每個肋骨的扁鋼樣條，并連同其上的立柄(可以帶一小段，上部接同一長度)，用3～5 mm厚的鋼板數控切割，然后將立柄按給出的高度值接長，在適當位置加撐，即可得到每個肋位的三角樣板。當然，肋骨樣條也可按給出的數值用扁鋼敲取。為了便于識別樣板的上下口，可以將每個樣板的上口統一削斜(如圖1所示)。另外，該數值稍加改動也可用于活絡樣板的調節制作。

3 外板輥壓線的求取

輥壓線的準確對外板加工起到至關重要的作用，如果該線找得不準確，加工出的外板扭度和縱向彎曲度與三角樣板相比偏差必然大，只能用火工去校正偏差較大的扭度和縱向彎曲度，而火工過多，外板的縱向板邊容易起波浪變形，而且使板材變得又脆又硬，易引起外板裝配困難及質量問題。

下面以FR123與FR124為例，分別介紹利用CAD和現場求取輥壓線的詳細步驟和方法。兩相鄰肋位公切線求取示意圖如圖4所示。

圖4 兩相鄰肋位公切線求取示意圖

3.1 利用CAD在外板展開圖上求取輥壓線

1)分別復制FR123和FR124三角樣板的肋骨型線和立柄線，使2個立柄與肋骨型線于交點C重合。

2)用3點畫圓弧命令分別在FR123和FR124肋骨型線上重新擬合出肋骨型線(用圓弧畫出的肋骨型線與原樣條曲線畫的肋骨型線偏差很小，精度完全可以滿足輥壓線的要求)。

3)使用公切線命令，畫出2個圓弧的公切線，與FR123和FR124型線分別相切于A點和B點，公切點A和B即是輥壓線上的點。

4)使用弧長標注命令，量出FR123肋骨型線上口到切點A的弧長為816 mm，FR124肋骨型線下口到切點B的弧長為785 mm。

5)在外板展開圖上，沿著FR123肋骨線從上口板邊向下量取816 mm，與肋骨線的交點即為切點A。同時，沿著FR124肋骨線從下口板邊向上量取785 mm，與肋骨線的交點即為切點B。則A、B兩點的連線即為外板在該位置上的輥壓加工線。

6)用相同方法，可求出FR122.5-288到FR123之間輥壓加工線FG，和FR124到FR124.5+228之間的輥壓加工線DE。在外板展開圖上畫出兩相鄰肋位的輥壓線示意圖如圖5所示。

圖5 在外板展開圖上畫出兩相鄰肋位的輥壓線示意圖

3.2 現場求取輥壓線的步驟和方法

先把制作好的相鄰肋骨的2個三角樣板立柄視準面一邊對齊，使立柄與肋骨型線交點C重合。然后把重合的2個三角樣板放置在一個平臺面上，2個三角樣板肋骨型線分別與該平面各有一接觸切點，肋骨型線FR123與平臺面切點為A，肋骨型線FR124與平臺面切點為B，A和B為兩肋骨型線的公切點，也是輥壓線上的點。再把2個三角樣板分別放置在需要加工的外板對應肋位上，對齊邊縫點滾動樣條，在外板FR123和FR124肋位上按弧長錄取A、B點，并標明。2個肋骨型線公切點A與B的連線即為外板在該位置上的輥壓加工線。

由圖5可知，輥壓線的角度從后往前是變化的，并不平行，說明該板是雙曲度板(如果輥壓線平行則為單曲度板)。所以，應先按圖5在外板上畫出兩肋位之間的輥壓線，壓型時壓刀平行于輥壓線，并用單個三角樣板檢驗局部外板成型的橫向曲度。等整張板壓型后，則用多個三角樣板拉線檢驗板的縱向曲度。對于雙曲度板，一般先根據該張鋼板的縱向曲度值來判斷冷彎后是否需要進行熱彎加工。根據經驗，當外板厚度≤22 mm，長度≥5 m，且縱向曲度<25 mm時，一般冷加工后可不必進行火工熱彎；當外板縱向曲度≥25 mm，且板厚較大時，冷加工后必須用火工加工出縱向曲度。而對于單曲度板，當外板厚度≤20 mm，且單塊外板上肋骨橫向曲度≤20 mm時，可以利用鋼板自身的彈性直接上船貼靠結構裝配，不必冷壓加工。由此判斷，1AW-2S外板的縱向曲度只有4 mm，因此冷加工后不需要火工熱彎。

4 結束語

船體外板三角加工樣板制作及輥壓線求取工藝是根據相關理論知識，并結合實踐經驗總結而來，是尋找外板輥壓線和加工檢驗扭勢外板行之有效的方法。通過此工藝可以快速準確地找出外板輥壓線，從而達到提高外板加工效率，減少返工的目的。同時，也可為同行在外板放樣加工時提供一定的經驗和借鑒。