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              1. 淺析船舶建造精度管理與控制
                發布日期:2018-08-07

                  一、船舶建造與船舶精度管理

                  1、船舶建造的特點

                  眾所周知,船體的建造是按照設計的船體圖紙,經過鋼材預處理、切割加工、彎曲加工、裝配和焊接等一系列的工序生產過程。鋼材預處理后被加工成零件,然后組裝成部件、分段,再在鑄鐵平臺總組成總段,然后在船塢搭載合攏成主船體。船舶建造具有以下施工特點:①船體建造的周期長、工序多,累計誤差比較大;②船體結構大,其形狀尺寸允許的誤差,相對機加工較大,但相對本身尺寸的誤差很??;③船體建造過程中的變形情況復雜,要掌握在切割、冷熱加工、焊接、矯正、吊運和沖砂過程中的彈塑性與熱塑性變形規律比較困難;④建造過程中大多是手工制作,手工誤差難以控制。但可以提高基準工具(如檢驗平板等)的精度,來降低誤差。

                  2、船體建造精度管理

                  船體建造精度管理是當代造船的重大之一,也是船廠現代化管理的重要內容。它是以船體建造精度標準為基本準則,通過管理方法與的工藝技術手段,對船體建造進行全過程的尺寸精度分析與控制的一門技術。船體建造精度管理主要研究在船體建造過程中如何加放尺寸精度補償量取代余量,通過合理的建造公差,的工藝技術與管理技術,對船體零部件結構進行尺寸精度控制,以提高建造質量。精度管理分事先精度管理和事后精度管理。

                  二、船舶建造中精度的控制

                  1、船舶建造精度控制的涵義

                  造船精度控制是現代造船的一項關鍵的技術,精度控制技術即是在各個生產環節中采取的工藝技術、準確的檢測手段,以船舶建造精度標準為基本準則,以數量統計為理論基礎,以補償量取代余量為核心,并且采取一系列的技術管理措施,對船舶的建造進行全過程的尺寸精度分析和控制。船體制造精度控制技術的源頭是生產設計。從生產設計開始,對船體零部件的尺寸精度進行控制,從而額定限度的減少分段制造、分段總組及塢內搭載裝配工作量,實施外場無修割、少修割,一次定位,裝配、搭載,縮短船舶建造的周期,從而取得降低船舶建造成本的綜合性效果。

                  2、船舶建造精度控制的發展過程

                     造船精度控制經歷了一個不斷發展、完善與提高的過程。其工藝技術,歸結為以下3個發展階段。

                  (1)分段上船臺(船塢)前進行預修整,以適應船臺或船塢裝配的尺寸精度要求。上世紀五十年代末,前蘇聯船廠應用經緯儀檢測技術對萬噸級油船船體分段采取預修整措施,使其按凈尺寸上船臺裝配,實現了船臺裝配的精度控制,從而地減少了船臺裝配的現場修整作業。

                  (2)對平直分段進行建造全過程的尺寸精度控制,與曲面分段預修整尺寸精度控制相結合。上世紀七十年代,   一些造船發達   的造船業,開展了廣泛的尺寸鏈與公差研究、零部件加工中熱彈塑性變形研究等,通過大量的數據積累與分析,用經驗數值或公式來確定加工變形的補償量問題,并對船體平行腫體的平直分段按精度計劃從分段制造到船臺裝配進行的精度控制。

                  (3)對全船所有分段進行建造全過程的尺寸精度控制。造船精度控制技術發展到上世紀八九十年代,日本、韓國等國的船廠,通過的現場實測數據的積累與統計分析及理論計算,掌握了船體建造過程所有加工過程的變形規律,因而能給出大部分零部件、分段一個的補償量及船臺裝配的調整量,并了計算機輔助補償量確定系統。

                  這3個發展階段反映了   造船精度控制技術所采用的3種工藝方法。目前,   船廠大都已達到了   階段水平,有些船廠已達到第三階段水平,有些   船廠基本實現精度控制的自動化,這是造船精度管理的新的發展方向。

                  國內從上世紀六十年代中期開始引入船體建造精度控制概念,通過廠校聯合共同努力,目前精度控制技術在國內船業了廣泛研究和應用。許多船廠都己做到對平行腫體分段加放補償量,曲面分段預修整上船臺,并建立了精度管理工作組。

                  3、船舶精度控制在船舶建造中的意義

                  船舶精度控制在船舶建造中的意義主要為:

                  一,能船體的主尺寸和線形誤差在允許范圍內,船舶的載重量及航速,從而保護船東的利益;   ,能夠控制船體結構錯位在允許范圍之內,船舶的強度和   ;第三,額定限度減少裝焊作業的現場修整工作量,提高勞動效率,降低人力成本;第四,提高船體分段下船塢的定位效率,縮短造船的周期;第五,提高鋼材的利用率,降低材料成本;第六,能夠減少結構修割,高空作業平地做,工作的環境,生產工人的   和健康;第七,能夠減少修割和返修,降低能源消耗,能夠節約能源,減少環境污染;第八,能夠控制接縫間隙在合理范圍之內,有利于船舶焊接質量,從而船舶航行的   。

                  三、船體分段精度控制

                  1、船體分段精度控制的發展趨勢

                  通過對資料的分析,可以認為當前精度控制技術有如下幾個發展趨勢。

                  (1)變形分析理論化。這主要體現在兩個方面:一方面是幾種新的簡化熱彈塑性變形理論的提出和在焊接變形、線加熱成形、激光成形等領域的驗證與應用,使船體建造過程中的熱變形有可能從理論分析和計算;另一方面是計算機技術和數值模擬技術的發展,使船體建造過程中熱變形的數值計算已成為可能,目前日本、韓國都已在此方面開展了大量研究。由于理論計算與數值計算的度與低成本,使船廠可以不必經過長時間的、大量的數據積累工作即可建立自己的補償量確定標準。

                  (2)精度控制系統集成化。由于精度控制涉及船廠的組織體系、生產流程、生產設計、等各方面,因而目前另一個趨勢是精度控制系統被集成到船廠CIMS系統中,是造船CIMS的子系統。因此,在精度控制的研究中,應當注意和整體系統及其子系統間的聯系,如數據格式、數據庫類型、數據采集傳輸、數據處理、數據共享,其子系統對精度控制系統的約束與需求等。

                  系統的研究、數據積累與分析的成果,可出相應的軟件,如補償量的計算機輔助確定軟件、數據采集分析軟件、精度監控軟件、船廠精度控制系統等。除了因實施精度控制而產生效益外,這些成果及軟件可以作為商品為船廠創造額外的效益。

                  2、船體分段精度控制的可行性分析

                  從生產現場來看,船體分段精度控制要求分段建造流程、設備和工藝有   的穩定性,這樣才能穩定余量和補償量標準。目前已成功建造交付多條商品船,生產工藝、流程和設備已穩定,基本具備控制分段精度的生產條件。從軟件來看,應用的TRIBON船舶設計軟件,能夠進行余量、補償量加放,計算機上實現三維建模和干涉檢驗。這樣能夠在計算機模型中提前發現設計間隙偏大或構件相碰等情況,能夠提前修改。從裝焊技術的發展來看,目前船體分段裝配采用擴大中組和重型分段建造等方法,使分段裝配精度得以提高,分段建造變形減少。國內造船業大量采用焊接變形小的自動焊和半自動焊,減少分段焊接變形;大間隙焊接技術已經發展成熟(額定間隙可達25mm且不超過板厚),這樣可以彌補分段精度的控制偏差,分段能順利進行搭載焊接,分段精度控制比以前容易進行實施。


                試驗平臺
                高精度偏擺儀
                花崗石方尺
                三維焊接工作臺
                直角尺彎板
                結晶器對弧樣板
                花崗石方尺
                千斤頂
                對弧樣板
                大型機床鑄件
                精密鑄件
                零號段內外弧對弧
                鑄鐵件
                定位角尺
                鑄鐵V型架
                測量平板(平臺)
                鋼性V型架
                V型定位塊B型
                裝配平板(平臺)
                鑄鐵直角尺
                花崗石V型架
                快速鎖緊銷
                地軌
                劃線平臺
                柔性焊接平臺

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