陳志霏

（中國(guó)船級(jí)社 上海分社，上海 200436）

0 引言

目前，造船精度控制技術(shù)已在國(guó)外船廠達(dá)到了較為先進(jìn)的水平，尤其日韓等國(guó)的造船企業(yè)采用新工藝、新技術(shù)、完善管理制度等一系列措施，使造船精度控制技術(shù)得到持續(xù)不斷的發(fā)展。由于先進(jìn)造船國(guó)家對(duì)精度控制核心技術(shù)的封鎖，使得國(guó)內(nèi)無法學(xué)習(xí)到相關(guān)的技術(shù)和參照方法，致使國(guó)內(nèi)造船企業(yè)在零件精度控制、補(bǔ)償量加放標(biāo)準(zhǔn)方面都存在或多或少的問題。本文從船體結(jié)構(gòu)件反變形加放范圍、反變形量加放方案的研究及船體結(jié)構(gòu)件反變形加放標(biāo)準(zhǔn)的制定等難點(diǎn)出發(fā)，力求實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)、精度的精細(xì)化控制和管理，從而實(shí)現(xiàn)提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本的目標(biāo)。

1 船體結(jié)構(gòu)件反變形加放范圍及原因分析

1.1 內(nèi)底全寬分段

內(nèi)底全寬分段以內(nèi)底板為基面采用反造法進(jìn)行建造。為防止分段產(chǎn)生中拱現(xiàn)象，對(duì)其胎架加放1.5‰B（B為分段半寬）的反變形（見圖1），以保證內(nèi)底結(jié)構(gòu)的整體平整度，減少后續(xù)工序的修割。但橫向肋板的尺寸仍按理論值下料，造成胎架與結(jié)構(gòu)件尺寸不匹配，導(dǎo)致肋骨與中縱桁之間產(chǎn)生V型裝配間隙（見圖2），更加劇了內(nèi)底全寬分段中拱變形現(xiàn)象的發(fā)生。

圖1 內(nèi)底分段胎架反變形加放方案

圖2 肋骨與中縱桁之間產(chǎn)生間隙

為了減少內(nèi)底分段中拱現(xiàn)象的產(chǎn)生，提高焊接完成后內(nèi)底結(jié)構(gòu)的整體水平度，故對(duì)內(nèi)底全寬分段實(shí)施結(jié)構(gòu)件反變形加放研究。

1.2 頂邊艙分段（外板企口）

主甲板分段承受全船的總縱強(qiáng)度，因此根據(jù)《鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范》[1]要求，頂邊艙分段主甲板與外板企口至少采取深熔焊的焊接形式，而實(shí)際采用的是全焊透的焊接形式（見圖3）。主甲板內(nèi)側(cè)焊接完成后，《材料與焊接規(guī)范》[2]要求反面須進(jìn)行碳刨清根再焊接，由于外板企口處未采取合理有效的變形控制措施，外板企口常會(huì)產(chǎn)生內(nèi)凹的現(xiàn)象，導(dǎo)致分段搭載時(shí)外板企口處需進(jìn)行額外的火工矯正。

圖3 全焊透焊接形式（單位：mm）

為了減少頂邊艙分段外板企口處的焊接變形及后續(xù)火工作業(yè)量，對(duì)頂邊艙分段外板企口位置實(shí)施結(jié)構(gòu)件反變形加放研究。

1.3 全寬型甲板分段

全寬型甲板分段以平臺(tái)板為基面采用反造法進(jìn)行建造，分段胎架半寬方向加放 1.5‰B的反變形（見圖4），但橫艙壁以及艉封板未加放合理的結(jié)構(gòu)件反變形量，在安裝縱桁及肋板組立時(shí)易引起平臺(tái)板中拱，同時(shí)造成橫艙壁與縱桁成V型裝配間隙。

圖4 全寬型甲板分段胎架反變形加放方案

為了減少全寬型甲板分段縱桁與橫艙壁及肋板之間裝配間隙超差問題和因此造成的分段半寬偏小問題，對(duì)全寬型甲板分段實(shí)施結(jié)構(gòu)件反變形加放研究。

2 結(jié)構(gòu)件反變形加放方案研究

2.1 內(nèi)底全寬分段

采取理論研究與實(shí)際情況相結(jié)合的方法對(duì) 301分段和309分段結(jié)構(gòu)件反變形加放量進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)件反變形加放方案，對(duì)某船301分段和309分段進(jìn)行試驗(yàn)，分段的裝配間隙數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見表1和表2，肋板裝配間隙全部滿足《中國(guó)造船質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 2005》（China Shipbuilding Quality Standard）[3]裝配間隙要求（見圖5）。對(duì)301分段和309分段構(gòu)件焊前、焊后水平測(cè)量，該船各階段內(nèi)底水平變化情況見圖6，內(nèi)底水平度在?6 mm～5 mm之間，分段焊后精度一次測(cè)量結(jié)果為 AC，說明內(nèi)底全寬分段結(jié)構(gòu)件反變形加放方案是合理有效的。

表1 某船301分段裝配間隙統(tǒng)計(jì)表

表2 某船309分段裝配間隙統(tǒng)計(jì)表

圖5 C SQS裝配間隙要求

圖6 某船301分段和309分段水平值變化情況

2.2 頂邊艙分段（外板企口）

根據(jù)實(shí)際變形情況及外板板厚綜合考慮，頂邊艙分段企口反變形加放5 mm～6 mm為宜（見圖7）?？紤]到企口的位置特點(diǎn)，通過設(shè)置甲板企口工裝-便攜式甲板企口反變形加放裝置來改善企口變形情況（見圖8）。甲板企口反變形加放工裝應(yīng)用情況見圖9。

圖7 頂邊艙分段企口反變形加放量

圖8 便攜式甲板企口反變形加放裝置

圖9 甲板企口反變形加放工裝應(yīng)用

根據(jù)采用甲板企口工裝-便攜式甲板企口反變形加放裝置對(duì)企口處進(jìn)行反變形控制、焊接并進(jìn)行火工作業(yè)及企口工裝拆除后，對(duì)外板企口處變形情況進(jìn)行測(cè)量（見圖 10）。外板企口邊無上翹現(xiàn)象，且仍有2 mm左右的反變形量。此甲板企口工裝能夠靈活實(shí)現(xiàn)頂邊艙舷側(cè)分段企口反變形量的加放，保證后道工序（碳刨、電焊、火工背燒）可以實(shí)施。同時(shí)該工裝能夠?qū)崿F(xiàn)反復(fù)利用，減少采用傳統(tǒng)工裝打磨馬腳的工作量，提高分段制作精度，保障船體舷側(cè)分段外板的光順對(duì)接。

圖10 外板企口變形情況

2.3 全寬型甲板分段

通過對(duì)某船102分段的水平變化進(jìn)行跟蹤測(cè)量（見圖11），該船102甲板水平在±3 mm內(nèi)。從數(shù)據(jù)分析看出，結(jié)構(gòu)件反變形的加放既能保證分段甲板的平直度，又能滿足壁板對(duì)接焊的可實(shí)施要求。因此，在對(duì)全寬型甲板分段建模時(shí)，軟件里需加放一定標(biāo)準(zhǔn)量的結(jié)構(gòu)件反變形補(bǔ)償量。

圖11 某船102分段水平變化

根據(jù)上述102全寬型甲板分段結(jié)構(gòu)件反變形加放研究的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)該船202分段采取結(jié)構(gòu)件加放反變形的方案進(jìn)行擴(kuò)展研究應(yīng)用。202分段甲板上布置有柴油發(fā)電機(jī)機(jī)組基座（見圖 12），此基座精度技術(shù)要求高（表3）。通過對(duì)202分段實(shí)施反變形加放方案（見圖 13），以及在焊接過程中進(jìn)行監(jiān)控及精度數(shù)據(jù)測(cè)量，最終實(shí)現(xiàn)將202分段柴油發(fā)電機(jī)機(jī)組基座平面度精度控制在設(shè)定的技術(shù)要求范圍內(nèi)。

圖12 20 2分段柴油發(fā)電機(jī)機(jī)組基座

圖13 20 2分段反變形加放方案

表3 柴油發(fā)電機(jī)機(jī)組基座精度控制指標(biāo)

3 反變形加放方案及標(biāo)準(zhǔn)制定

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果并對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化，制定以下結(jié)構(gòu)件反變形加放標(biāo)準(zhǔn)方案，見表4。

表4 結(jié)構(gòu)件反變形加放標(biāo)準(zhǔn)方案

4 結(jié)論

結(jié)構(gòu)件反變形加放范圍及標(biāo)準(zhǔn)的研究是彌補(bǔ)分段變形在零件裝配過程中產(chǎn)生的焊接問題，同時(shí)能夠有效減小分段焊接產(chǎn)生的變形，是保證分段精度的重要手段。結(jié)構(gòu)件反變形的合理加放可以提高裝配效率、降低分段變形返工率、節(jié)約動(dòng)能資源、提升分段總組定位合格率、提高船東的滿意度。因此，通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)零件裝配問題的收集，逐步確立反變形加放的范圍、船體結(jié)構(gòu)件反變形加放范圍、標(biāo)準(zhǔn)的研究與應(yīng)用，為后續(xù)系列船型結(jié)構(gòu)反變形的加放推進(jìn)奠定技術(shù)基礎(chǔ)。