（船舶与海洋工程专业论文）船体建造精度控制研究.pdf

大连理工大学专业学位硕i - q ：6 - y 论文 摘要 船舶建造市场广阔但竞争激烈，中国造船相对日韩存在技术方面的劣势，特别是在 船体精度控制方面差距较大。船体分段精度控制技术是精度造船的主要技术，在缩短造 船周期、降低造船成本、提高造船质量等方面具有重大意义。研究分段精度控制技术是 造船精益生产的需要，在生产、技术、设备、软件和经济等方面都具有可行性。控制分 段精度关键是建立完整的分段精度控制体系。 在明确了船体分段精度控制的目标的基础上，根据参考资料和现场实际确定三万吨 重吊船船体分段的精度标准，提出了分段精度控制基本原理。 详细分析了并给出了中纵舱壁分段建造精度管理策划方案、舷侧分段的完工精度检 验与划线方案、货舱区域搭载补偿值的设定方案、双层底分段建造精度要点、网络线以 及标高在分段搭载阶段的应用、焊接变形的控制提高精度、船体分段精度补偿量的研究、 造船精度拼板新工艺八部分研究。 针对该型船舶在所有的民用船舶类型中集装箱船是建造难度较大的一种，这主要是 因为货舱区域附件较多，精度标准极高，无论对分段建造精度还是对船台搭载精度都提 出了更高的要求。 关键词：精度造船；分段精度控制；分段精度标准；补偿量；新工艺 船舶建造精度控制研究 a b s t r a c t t h em a r k e to fs h i p b u i l d i n gi sa m p l i t u d eb u tw i t hf u r i o u sc o m p e t i t i o n t h es r l i p b u i l d i n g i nc h i n ae x i s t si n f e r i o rp o s i t i o nc o n t r a s tt oj a p a n e s ea n dk o r e as h i p b u i l d i n go nt e c h n i c a l a s p e c t ，e x p e c i a l l yo nh u l la c c u r a c yc o n t r o l l i n gt e c h n i c a la s p e c t t h et e c h n i q u eo f h u l lb l o c k a c c u r a c yc o n t r o l l i n gi sm a i np a r to fh u l la c c u r a c yc o n t r o l l i n g i tp l a y st h ei m p o r t a n tr o l eo n s h o r t e n i n gs h i p b u i l d i n gp e r i o d ，r e d u c i n gs h i p b u i l d i n gc o s ta n di m p r o v i n gs h i p b u i l d i n g q u a l i t ye t c r e s e a r c h i n gt h et e c h n i q u eo f b l o c ka c c u r a c yc o n t r o l l i n gi sn e e d e df o rl e a n s h i p b u i l d i n g ，i th a sf e a s i b i l i t yo np r o d u c t i o n ，t e c h n i q u e ，e q u i p m e n ta n dt o o l s ，s o f t w a r e a n de c o n o m ye t c a s p e c t s i ti sk e yt of o u n da ni n t e g r a t e ds y s t e mo f b l o c ka c c u r a c y c o n t r o l l i n g t h ep a p e rd e f i n e st h ec o n t e n ta n da i m so fc o n t r o l l i n gr e s e a r c h i n gb l o c ka c c u r a c y a c c o r d i n gt or e f e r e n c ed o c u m e n ta n dp r o d u c t i o nf a c t ，d e t e r m i n e dt h ed w ts h i ph u l l a c c u r a c yo fs u b - s t a n d a r d ，p u tf o r w a r dt h eb a s i cp r i n c i p l e so f p r e c i s i o nc o n t r o ls u b g i v i n g ad e t a i l e da n a l y s i so ft h el o n g i t u d i n a lb u l k h e a ds u b - p r o g r a mo ft h ec o n s t r u c t i o n o f p r e c i s i o nm a n a g e m e n tp l a n n i n g ，b r o a d s i d et h ec o m p l e t i o no fs u b - p r o g r a mo f p r e c i s i o nt e s t a n dc r o s s e d , c a r r y i n gv a l u eo ft h ec a r g oa r e at os e tc o m p e n s a t i o np r o g r a m ，c o n s t r u c t i o no ft h e d o u b l eb o t t o ms e c t i o np r e c i s i o np o i n t s ，n e t w o r kc a b l e ，嬲w e l l 硒e l e v a t i o ni nt h es u b - e a r r i n g p h a s eo ft h ea p p l i c a t i o n , t h ec o n t r o lo fw e l d i n gd i s t o r t i o nt oi m p r o v ea c c u r a c ya n dp r e c i s i o n o ft h eh u l ls e c t i o ns t u d i e st h ea m o u n to fc o m p e n s a t i o n , s h i p b u i l d i n gp r e c i s i o nf i g h tp l a t e8 n e wt e c h n o l o g yp a r to fi t sr e s e a r c h a g a i n s tt h ev e s s e l so fa l lt y p e so fc i v i l i a ns h i p sc o n t a i n e rs h i pi st ob u i l dam o r ed i f f i c u l t ， m a i n l yb e c a u s eo ft h er e g i o n a la n n e xf o rm o r ec a r g os p a c e ，h i g ha c c u r a c ys t a n d a r d ， r e g a r d l e s so ft h ec o n s t r u c t i o no ft h es e c t i o no f t h eb e r t he q u i p p e dw i t hp r e c i s i o na c c u r a c y ，o r h a v ep u tf o r w a r da h i g h e rd e m a n d k e yw o r d s ：a c c u r a c ys h i p b u i l d i n g ；b l o c ka c c u r a c y ；c o n t r o l l i n gb l o c ka c c u r a c y ；t h ea m o u n to f c o m p e n s a t i o n ；n e wt e c h n o l o g y - l l - 大连理工大学专业学位硕士学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间 论文工作的知识产权属于大连理工大学，允许论文被查阅和借阅。学校有 权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 学位论文题目： 作者签名： 导师签名： 大连理工大学学位论文独创性声明 作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究 工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外， 本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请 学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献 均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文题目： 作者签名： 大连理工大学专业学位硕士学位论文 1 绪论 1 1 课题研究背景 1 1 1 船型简介 目前，大连中远船务工程有限公司( 以下简称我公司) 承接了6 艘三万吨多用途重 吊船，该型船结合散货船、集装箱船、多用途船，重吊船等的功能于一体，具有超级吊 重、超级自重、超级船型的特点，联合起吊能力达6 4 0 吨，自重接近1 4 万吨，吨位大、 装箱多、起货能力强、航速快、装载灵活的超强适应能力。 作为超级船型与散货船相比，不仅安装有重吊，首侧推等设备，还安装有舱口盖支 撑座、销座、集装箱穴槽、拉压元件、绑扎眼环、活络支柱等等舾装件。3 0 ，0 0 0 吨多用 途重吊船船体结构板薄、结构复杂、舱室多，建造难度和精度要求是其他一般船型很难 相比。 1 1 2 国内外形势分析 虽然从长期来看，我国承接产业转移趋势不可避免，但中期来看全球经济危机导致 的造船行业景气仍将继续回落。景气回落的主要原因在于需求萎缩和产能扩张。国内分 析预测再次下调2 0 0 9 年新接订单预测至4 5 0 0 万d w t ，同比回落7 0 ，船价平均回落4 0 。2 月1 1 日国务院通过船舶行业调整振兴规划，规划的主要内容包括保订单、促淘汰、 限产能、促升级。振兴规划虽然部分缓解船舶企业在手订单取消的经营风险，但无法从 根本上扭转行业景气回落的趋势。影响船东订船和弃船的主要原因在于船舶的盈利能 力，而非短期财务压力。在航运指数持续低靡的情况下，船东不会大量新增订单；对于 已签订单也会通过协商调低价格、推迟收船等方式降低船价。这都会降低船舶制造企业 的盈利能力。 1 2 课题研究的意义 t 众所周知，船体的建造是按照设计的船体图纸，经过钢材预处理、切割加工、弯曲 ) j n - r 、装配和焊接等一系列工序的生产过程。钢材预处理后被加工成零件，再依次组装 成部件、分段，接着在平台总组成总段，最后在船坞搭载合拢成主船体。具有以下施工 特点【1 3 】：船体建造周期长、工序多，累计误差比较大；船体结构大，其形状尺寸允 许的误差，相对机加工较大，但相对本身尺寸误差很小；船体建造过程的变形情况复 杂，要掌握在切割、冷热加工、焊接、矫正、吊运和冲砂过程中的弹塑性与热塑性变形 规律较困难；建造过程中大多为手工制作，手工误差难以控制【1 1 。这样要在船体建造 船舶建造精度控制研究 中使工件的几何形状、尺寸和位置都处于可控状态比较复杂。如果不加以控制，船体建 造出来后发现主尺寸偏差较大。当万吨以上船舶长度偏差为+ 5 0 m m 以上时，船在进出码 头、运河时不方便或难以通过，且需付许多额外费用；当万吨以上船舶长度偏差为一l o o m m 以上时，船舶要少运货物。船体线形差将影响船舶的航速，还有船体结构错位超标将影 响船体强度和船舶安全。这就要求造船企业对船体的主尺寸、线形和结构错位情况进行 控制，以满足船东的要求，造船企业对船体结构的主尺寸、形状和位置偏差的控制，开 始采用在船体零件上加放余量的办法，后了根据数理统计技术，对零件加工和焊接的收 缩量进行分析，以零件的补偿量来代替余量，并逐渐扩大零件补偿量的加放范围，从平 直货舱区域逐步推广到部分首尾船体结构区域，这就逐步形成了船体精度控制的技术。 精度控制的含义是制造过程的统计控制就是用数理统计的方法，通过对造船生产过程中 的加工精度管理和焊接热变形的误差控制，用补偿量代替余量的办法，减少造船加工、 装配和焊接当中的无效劳动。补偿量加放是造船精度控制的需要，精度控制反馈信息的 分析结果可指导详细设计、公差和工艺方法的调整，从而协调各分道生产线的工艺流程。 造船过程作业流所需要的精度水平几乎总是在船东和船级社所规定的公差范围内。随着 科学技术的发展，以及在生产实践中不断认识尺寸偏差发生的规律，船体建造精度管理 的水平将随之提高，但船体建造精度管理水平等级的提高，在很大程度上受船厂的生产 技术、管理水平、设备能力、工人的技术素质、建造船舶的类型与等级、经济合理性等 一系列因素的制约。因此，盲目追求过高水平的船体建造精度管理是不现实的。精度控 制技术除补偿量的设置与分配外，重要的还有对合线设置、设备加工精度和施工工艺技 术及统计技术等。为了解决这些问题，日、韩等船厂一般都专设精度管理组织，负责组 织和推进全厂的造船精度管理。 船体精度控制的意义重大：能够保证船体的主尺寸和线形误差在允许范围内，保 证船舶的载重量和航速，从而保护船东的利益；能够控制船体结构错位在允许范围内， 保证船舶的强度和安全；最大限度地减少装焊作业的现场修整工作量，提高劳动效 率，降低人力成本；提高船体分段下船坞的定位效率，缩短造船周期；提高钢材利 用率，降低材料成本；能够减少结构修割，高空作业平地做，改善工作环境，保证生 产工人的安全和健康；能减少修割和返修，降低能源消耗，能节约能源，减少环境污 染；能够控制接缝间隙在合理范围，有利于保证船舶焊接质量，从而保证船舶航行安 全。 船体建造精度管理是当代造船的重大新技术之一，也是船厂现代化科学管理的重要 内容【1 0 】。它主要研究在船体建造过程中如何加放尺寸精度补偿量取代余量，通过合理的 建造公差，有效的工艺技术与管理技术，对船体零部件结构进行尺寸精度控制，以提高建 大连理工大学专业学位硕士学位论文 造质量，最大限度地减少装配作业的现场修整工作量，缩短船舶建造周期，降低成本。精 度管理分事先精度管理和事后精度管理，如图1 1 所示： 图1 1 事先精度管理和事后精度管理 f i g 1 1 t h ep r i o rp r e c i s i o nm a n a g e m e n ta n dp o s t - p r e c i s i o nc o n t r o l 1 3 船体建造精度管理与生产设计的关系 船体建造精度管理，就是以船体建造精度标准为基本准则，通过科学管理方法与先 进的工艺技术手段，对船体建造进行全过程的尺寸精度分析与控制，以最大限度地减少 现场修整工作量，提高工作效率，降低造船成本，保证产品质量。 1 4 船体分段精度控制的发展阶段 船体建造精度控制技术开始于上世纪4 0 年代到目前为止经历了三个发展阶段【2 】。 ( 1 ) 分段搭载前进行预修整，以适应船台或船坞装配的尺寸精度要求。上世纪5 0 年代末，苏联船厂应用经纬仪检测技术对万吨级油船船体分段采取预修整措施，使其按 净尺寸上船台装配，实现了船台装配的精度控制，从而有效地减少了船台装配的现场修 整作业。 船舶建造精度控制研究 ( 2 ) 对平直分段进行建造全过程的尺寸精度控制。上世纪7 0 年代，苏联、日本、 英国、民主德国等一些造船发达国家的造船业，开展了广泛的尺寸链与公差研究、零部 件加工中热弹塑性变形研究等，通过大量的数据积累与分析，用经验数值或公式来确定 加工变形的补偿量问题，并对船体平行舯体的平直分段按精度计划从分段制造到船台装 配进行有效的精度控制。 ( 3 ) 对全船所有分段进行建造全过程的尺寸精度控制。造船精度控制技术发展到上 世纪八九十年代，日本、韩国等国的船厂，通过多年的现场实测数据的积累与统计分析 及理论计算，掌握船体建造过程所有加工过程的变形规律，因而能给出大部分零部件、 分段一个可靠的补偿量及船台装配的调整量，并开发了计算机辅助补偿量确定系统。国 内虽从上世纪6 0 年代中期开始引人船体建造精度控制概念，通过厂校联合共同努力， 目前精度控制技术在国内船业得到了广泛研究和应用，许多船厂都己做到对平行肿体分 段加放补偿量，曲面分段预修整上船台，并建立了精度管理工作组。 1 5 船体分段精度控制的发展趋势 通过对国内外资料的分析，可以认为当前精度控制技术有如下几个发展趋势。 ( 1 ) 变形分析理论化。这主要体现在两个方面：一方面是几种新的简化热弹塑性变形 理论的提出和在焊接变形、线加热成形、激光成形等领域的验证与应用，使船体建造过 程中的热变形有可能从理论分析和计算得到：另一方面是计算机技术和数值模拟技术的 发展，使船体建造过程中热变形的数值计算已成为可能，目前日本、韩国都已在此方面 开展了大量研究。由于理论计算与数值计算的快速度与低成本，使船厂可以不必经过长 时间的、大量的数据积累工作即可建立自己的补偿量确定标准。 ( 2 ) 精度控制系统集成化。由于精度控制涉及船厂的组织体系、生产流程、生产设 计、质量保证等各方面，因而目前另一个趋势是精度控制系统被集成到船厂c i m s 系统 中，是造船c i m s 的子系统。因此，在精度控制的研究中，应当注意和整体系统及其余 子系统间的联系，如数据格式、数据库类型、数据采集传输、数据处理、数据共享、其 余子系统对精度控制系统的约束与需求等。 ( 3 ) 系统的研究，及数据积累与分析的成果，可开发出相应的软件，如补偿量的计 算机辅助确定软件、数据采集分析软件、精度监控软件、船厂精度控制系统等，除了因 实施精度控制而产生了巨大效益外，这些成果及软件可以作为商品为船厂创造额外的效 益。 1 6 船体分段精度控制的可行性分析 大连理工大学专业学位硕士学位论文 从生产现场来看，船体分段精度控制要求分段建造流程、设备和工艺有一定的稳定 性，这样才能稳定余量和补偿量标准，我公司目前已成功建造交付多条商品船，生产工 艺、流程和设备已稳定，基本具备控制分段精度的生产条件。 从软件来看，首先我公司应用先进的t r i b o n 船舶设计软件，能够进行余量、补偿 量加放，计算机上实现三维建模和干涉检验。这样能够在计算机模型中提前发现设计间 隙偏大或构件相碰等的情况，能够提前修改。 从装焊技术的发展来看，目前船体分段装配采用扩大中组和重型分段建造等方法， 使分段装配精度得以提高，分段建造变形减少。国内造船业大量采用焊接变形小的自动 焊和半自动焊，减少分段焊接变形；大间隙焊接技术已经发展成熟( 最大间隙可达2 5 m m 且不超过板厚) ，这样可以弥补分段精度的控制偏差，保证分段能顺利进行搭载焊接， 分段精度控制比以前容易进行实施。 从设备硬件来看，我公司采用先进的数控切割机、数控冷弯机和平直分段流水线等 设施，能够保证零件和部件尺寸误差控制在标准范围内。 总之，分段精度控制在我公司完全可行，关键要建立完整分段精度控制体系，控制 分段精度在标准范围内。 1 7 小结 船舶建造市场广阔但竞争激烈，中国造船相对日韩存在技术方面的劣势，特别是在 船体精度控制方面差距较大。船体分段精度控制技术是精度造船的主要技术，在缩短造 船周期、降低造船成本、提高造船质量等方面具有重大意义。研究分段精度控制技术是 造船精益生产的需要，在生产、技术、设备、软件等方面都具有可行性，分段精度控制 关键是建立完整的分段精度控制体系。 船舶建造精度控制研究 2 分段建造精度管理研究 ( 以三万吨重吊船4 0 4 段为例进行说明) 2 1 胎架的管理 2 1 1 位置选取 选择胎架的位置必须要有地筋，以便于对分段设置反变形、封固、以及整形作业。 2 1 2 胎架高度 胎架的高度应该t 1 2 0 0 r r a n ，以便于对支承座的安装与精度测量工作。 2 1 3 胎架选取 要选择活络胎架替代手工胎架，以方便对反变形的调节。 2 1 4 胎架强度 胎架的强度要满足工艺要求，保证安全可靠。 2 1 5 胎架封固 分段焊接之前必须要做好胎架的封固工作，起到对分段变形的约束作用。 2 1 6 胎架附胎 ， 7 冒 z 地面 注：h 1 2 0 0 n r 1 图2 1 胎架标准 f i g 2 1 t i r er a c ks t a n d a r d 大连理工大学专业学位硕士学位论文 2 1 7 管理标准 表2 1 管理标准 t a b 2 im a n a g e m e n ts t a n d a r d s 管理点标准值极限值 胎架高度 + 2 r a m+ 3 r a m 垂直度 + 3 r a m+ 5 r a m 胎架与纵壁板间隙 i m m2 m m 胎架高度基准线 + 0 5 m m+ i m m 胎架支柱间距 + 2 r a m+ 3 r a m 2 2 胎架反变形数据的设置 2 2 1 注意事项 1 反变形数据在施工中起到指导的作用，施工者在施工当中要做好过程的管理。 2 分段形式的不同，反变形的设置方法也是不同的。 3 设置反变形的“0 ”点是分段中心位置，以分段中心为“o 点向四周放射型的布置。 4 对于无法设置反变形的分段，可以直接调节分段的水平数据。 备注：分段的焊前水平数据一定要和反变形数据趋势相同 2 2 2 分段反变形数据示意图 船舶建造精度控制研究 三万吨重吊船4 0 4 段胎架数据 卜 )一l 每4 一i b 8 一l 每己一l 6 1 ，一】1 64 一】58 一i 与2 一】i 6 一1 4一l 毒，6 1 弓2 一】与8 一l 吉42 1 7 一i ，6 一l 台己一1 台8 一i 专4 一启t ? 书。老毒。名。右。_ + 。翥。童。名。一丧一恕一机一+ 6 一急戋屯一九一九一j 一。名。岩，毒。- + ，岩。童，+ 。毫- + ，l 一南l 札一屯一六一丧一+ 3 一赢一南一屯一j 一囊。，岩。袁。袁。名6 丸0 1 靠。靠- 羡去专8 = 拓一恕毫。袁六一氘一屯。一言。- j 0。名。名。击戋志一彘去袁去去毛魂戋- 寺3 翥，青。忠一怎一态一j t拿一1 己o l l 1 l。去己一93 己一8 木毫7 5 毛67蕊卉，一40一4一日95 86 77 5一考4 93 己一1 0 己一1 11 一一】 jj 名。去袁矢去去袁去去去戋j 9 屯毛戋南袁毛一恕j 一蕞。专专鸯专专土专专寸寺t 专专土专毛乌毛t 一昔j 一击。彘一彘一易一刍一毛一彘一戋一刍一刍专马专j 二氕童8 童，二易袭曹5 一氘j 一建：，名。一彘一击。芜。一毛一先j 靠一书- 4 + o - 1 - 9 二如毫了多。专- 4 一；生一盘者。一专。一； 名。- 丧。毫。一氘赢靠，袁彘一先去一彘毛，。专5 曳翥，名。- 音8 一丧一六一j 囊。一去。袁。一走；袁6 一氘一走一轰。一彘彘喜二如身。一恕袁：一氘一丧一专。一走一意。一； 一：。t 。翥。翥。囊。岩。名。名。烹一击。击。一盂7 札一屯一六一怎一烹，一意。一南一六一； 毒。书? 书。，袁袁。袁。囊。t 。囊。右。专。一六一专，一舌。一青6 一惫一专。恚一旁己一茂一j 图2 2 分段反变形数据示意图 f i g 2 2 s c h e m a t i cd i a g r a mo fa n t i d e f o r m a t i o nd a t as u b 2 3 平面分段划线 首( f 2 3 1 划线原则要求 1 分段划线要求推行无余量划线。 2 分段结构焊接收缩值的留放方案。首尾方向每4 道肋位加放l m m ；上下方向每3 道结 构加放l m m 。 3 分段搭载补偿值的留放。分段的首口保留2 m m 的合拢补偿值；分段的下口保留l o m m 的合拢补偿值。 4 要求划出分段四边余量线以及1 0 0 检查线、水线、肋位检查线、重要结构检验线，并 做好洋冲标记。 5 为了保证船体结构对位精度，满足船体结点要求以及总组、合拢的要求，分段四边检 查线、水线、肋位检查线、重要结构检验线等，要做到双面划线，并做好洋冲标记。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 6 划线的基准选择。因为集装箱船的甲板部分结构的搭载装配重要性，所以分段划线的 基准要选择分段的上边线。要求划线前检验上边线的直线度，满足1 姗的公差要求。 7 精度管理员要做好划线数据和完工数据记录，对焊接收缩值进行分析，为下一步完善 精度管理策划提供理论依据。 2 3 2 划线步骤 船舶建造精度控制研究 7 ) 翻鳓苛指亍辛辨撅数觑幔 2 3 3 划线标准 8 ) 将蹴板口1 i i l i l 燃重要 结矧盘鳜i 版俩切撇 图2 3 划线步骤 f i g 2 3 c r o s s e ds t e p 表2 2 划线标准 t a b 2 2c r o s s e ds t a n d a r d 丁lli叫i上 大连理工大学专业学位硕士学位论文 2 4 分段结构装配与焊接 2 4 1 骨材、桁材装配要求 骨材、桁材装配前一定要检验长边直线度，因为很多变形都是骨材与桁材直线度所 造成的。 2 4 2 分段装配流程 1 左舷纵舱壁板上胎+ 图2 4 左舷纵舱壁板上胎 f i g 2 4 p o r ts i d el o n g i t u d i n a lb u l k h e a do n b o a r dt i r e 2 结构装配 a 调整上板口边线直线度，满足+ l m m 公差要求。 b 装配之前要检验桁材以及骨材的长边直线度，防止因为直线度超差而使水平度 超差。 c 按照胎架反变形数据来调整结构点水平。 船舶建造精度控制研究 图2 5 结构装配 f i g 2 5 s t r u c t u r a la s s e m b l y 3 结构焊接 a 焊接人数为双数，不得超过6 人。 b 焊接的顺序要从中心向四周对称焊接。 c 遵守焊接工艺规程，严格控制电流电压的大小。 e 加强焊接过程的控制，监控焊接变形。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 2 5 分段焊后精度检验 图2 6 结构焊接 f i g 2 6 s t r u c t u r a lw e l d i n g 2 5 1 精度测量基准的选择 1 上下测量基准 a 测量上甲板同面度数据，根据同面度数据来确定距基线2 7 8 0 m m 水线，把2 7 8 0 水 线作为分段的上下检验基准线。 b 以2 7 8 0 水线为基准转角，作出f r 9 0 + 4 0 0 检验线，作为分段的前后基准检验线。 c 以甲板首尾两点a 、b 中的任意一点作为分段的水平检验基准点，要求a 、b 两点 间的水平公差为+ l m m 。 j f ) p e rd e ( 2 i 一、 船舶建造精度控制研究 图2 7 测量基准 f i g 2 7 b e n c h m a r k s 2 5 2 分段焊后精度检验 1 检验 a 平整度检验。分段完工后要首先进行火工整形作业，分段变形要满足公差要求， 纵舱壁的不平度为+ 3 m m 。 b 以分段上下检验基准线和前后检验基准线为准来测量分段的主尺度、同面度数 据，修正板口l o o m m 检查线，要求所有的检验线、l o o m m 检查线洋冲记号清楚。 c 做好对角线尺寸检验，防止产生板边不直角性。 d 以水平测量基准点为0 点来测量分段水平数据，调整个别点的水平数据，优化到 最佳状态。 e 所有的检验线、检查线洋冲标记要用胶布封好，并且要在施工、运输、喷涂等过 程中妥善保护。 三万吨重吊船4 0 4 段主尺度测量图图 1 9 7 5 0 图2 8 主尺度测量 f i g 2 8m a i n - s c a l es u r v e y 大连理工大学专业学位硕士学位论文 2 6 右舷纵舱壁支承座安装 2 6 1 划线 1 划线的时机 分段完- i - ：- 火工整形l 精度自检】精度专检l 划线 2 划线步骤 a 查阅支承座划线尺寸图，以2 7 8 0 水线和f r 9 0 + 4 0 0 检验线为基准在右舷纵舱壁上 划出每一个支承座的安装位置线，并做好洋冲标记。 b 检验划线尺寸，划线结束后报精度员检验，合格后才能进行下一道工序。 3 支承座划线尺寸图 1 7 7 0 0a b i 上甲板 ， 1 5 6 0 0a b l 盼日匪殍压卦涯卦匿卦 匦l 。压卦，压耳压卦压冉哑 - 囹圜l f囹囹囹 i 圜。压9 压卦 珏 - 压卦压9 2 7 8 0 7 9 t 内底 图2 9 支承座划线尺寸 f i g 2 9 b e a r i n gi nd a s hs i z e 船舶建造精度控制研究 2 6 2 制作标高 1 主要的目的 a 是为了防止温差、焊接变形以及人为因素对支承座安装精度的影响，采用设置 标高的办法来控制支承座的安装水平数据； b 为下一步船台搭载提供基准。 2 步骤 a 按图中所表示的位置来安装标杆；标杆采用4 0 * 4 0 角钢，长度为5 0 0 m e ，标高要求满 焊，保证牢固可靠； b 测量分段水平，把水平的+ o 点向上4 0 0 m m 作为标高的基准点( 注：标高基准点距离船 体中心线8 5 0 m ) ； c 标高点打上洋冲记号。 e 标高拆除的时机船台搭载装配焊接之后， 确认定位致据没有目趣才可以拆除标离 商际 一lhii。，n，一u 卜 一k一 l 一 大连理工大学专业学位硕士学位论文 图2 1 0 制作标高 f i g 2 10 p r o d u c t i o ne l e v a t i o n 3 注意： a 标高的安装位置应选择肋板、水平桁等强结构； b 要求左右壁面分别安装9 个标高； c 标高焊接要牢固，符合安全要求； d 施工中按照标高来对支承座的水平进行调整，随时监控标高点的变化情况，必要 时要对标高点进行修正； e 测量时间要选择在无阳光直射的时间段内，即早8 ：0 0 - 9 ：3 0 下午3 ：3 0 以后； f 在分段制作、运输、喷涂、吊装作业中要对标高妥善保护，防止损坏； g 标高拆除的时机船台搭载装配焊接之后，确认定位数据没有问题才可以拆除 标高。 2 6 3 安装 1 开孔 a 把样板对准支承座安装位置十字线来进行划线，将支承座轮廓线划在板上； b 按线切割出支承座安装孔，开孔时要注意坡口形式要与支承座面板的坡口形式相 对应。 2 支承座安装 a 在支承座的面板上划出十字线； b 安装时支承座上的十字线要对准纵壁上所划的检验线，错位公差为0 5 m m ； c 根据标高所提供的水平基准来调节支承座的水平数据； d 为了防止焊接变形，要在支承座的背面加临时支撑； e 为了减小焊接收缩对精度的影响，安装支承座时要向非结构面做1 - - - 2 m m 的反变 形量。 支承座安装示意图 船舶建造精度控制研究 3 支承座焊接 a 严格遵守焊接工艺； b 采取对称焊接； c 控制电流电压的大小。 图2 n 支承座安装 f i g 2 11b e a r i n gi ni n s t a l l a t i o n 支承座焊接顺序 卜 j 己 邮 、一7 7 己。于_ r = 了一1 图2 1 2 支承座焊接顺序 f i g 2 12b e a r i n gi nw e l d i n gs e q u e n c e 2 7 左舷纵舱壁支承座安装 2 7 1 分段翻身、调平 1 分段翻身后要选择多点垫墩，防止变形： 2 分段的调平基准是标高点。 2 7 2 支承座划线 1 将s 付壁面上的基准线反到p 付壁面上，作为划线基准； 2 划出支承座位置线，打上洋冲记号。 2 7 3 标高的设置 从右舷纵舱壁标高点向上量取1 7 0 0 m m 作为左舷纵舱壁的标高基准点 大连理工大学专业学位硕士学位论文 水准仪 图2 1 3 左舷纵舱壁支承座安装 f i g 2 13t h ep o r ts i d el o n g i t u d i n a lb u l k h e a db e a r i n gi ni n s t a l l a t i o n 2 7 4 支承座安装 表2 3 安装精度 t a b 2 3i n s t a l l a t i o na c c u r a c y 2 8小结 本章主要针对三万吨重吊船中纵舱壁分段建造精度进行方案研究，中间着重介绍了 从胎架、焊接以及本船精度控制难点左右舷支撑座的划线、安装以及安装精度要求等方 面控制精度的工作方法，旨在明确对精度管理的研究内容。 船舶建造精度控制研究 3 分段完工精度检验与划线的研究 以三万吨重吊船舷侧6 4 1 段为例进行说明 3 1 分段完工精度检验 3 1 1 上下方向尺寸测量 测量甲板同面度数据，根据甲板同面度数据划出2 7 8 0 m m 水线，作为上下基准，检 验分段高度以及下口同面度数据。 3 1 2 前后方向尺寸测量 以f r l 5 6 4 0 0 检验线作为分段检测的前后基准，检验分段长度以及分段的首尾口同 面度数据。( 注意：如果是带有角隅的甲板以及平台，还要检验角隅的自由边至分段口 的长度尺寸。) 3 1 3 宽度方向尺寸测量 选择内壳纵壁和甲板的交线位置来作为水平的测量基准点，重点检测强结构和支承 座位置的水平数据。 3 1 4 舱盖轨道基座的精度管理 一些舷侧分段以及中纵舱壁分段所带的舱盖轨道基座部分精度数据在施工中一定 要引起重视。 3 1 5 分段完工精度标准的说明 重吊船的附件安装精度要求极高，因此重吊船货舱区域分段完工精度标准要高于其 他类型的船舶，施工中要特别注意对分段水平度的控制。 3 3支承座划线 3 3 1 支撑座划线精度管理要求 划线的时机 分段完工l 瞅工整形l 精度自检l 精度专检l 酬线 注意： a 分段完工后要脱胎后进行精度检验与划线； 大连理工大学专业学位硕士学位论文 b 分段完工后要保证背烧质量，所有的火工整形作业结束后才能够进行分段精度检 验与划线； c 划线所需要的工装材料要提前准备妥当； d 划线所需要的工具要满足精度管理要求； e 安装位置线洋冲记号清晰。 3 3 2 划线步骤( 以舷侧分段为例) 确定划线基准 纵向划线基准为肋骨检验线，水平方向以距基线2 7 8 0 m m 水线为基准。 步骤： a 测量甲板同面度，根据同面度数据来划出距基线2 7 8 0 m m 水线作为上下方向的划线 基准： b 以2 7 8 0 水线为基准转角、测量分段首尾口同面度数据，数据优化后在内壳纵壁上 划出f r l 5 0 - 4 0 0 检验线作为首尾方向的划线基准； c 按照划线尺寸划出支承座前后和上下方向的安装基准线； 3 3 3 划线标准 表3 1 划线标准 t a b 3 1c r o s s e dt h es t a n d a r d 3 3 4 支承座划线数据 船舶建造精度控制研究 3 4 标高的管理 图3 1 支承座划线数据 f i g 3 1b e a r i n gi nc r o s s e dd a t a 主要的目的 一、是为了防止温差、焊接变形以及人为因素对支承座安装精度的影响，采用设置 标高的办法来控制支承座的安装水平数据； 二、为下一步船台搭载提供基准。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 3 5 支承座安装 图3 2 标高示意 f i g 3 2 i n d i c a t ee l e v a t i o n 3 5 1 开孔 根据安装位置线采用支承座开孔样板进行开孔。 注：标高采_ f t 4 0 4 0 角钢 制作，长度为5 ( h 柚h 3 5 2 安装 调整上下前后位置与水平数据，安装时要向上作l - - - - 2 m m 的反变形量。 图3 3 支承座安装 f i g 3 3b e a t i n gi ni n s t a l l a t i o n 船舶建造精度控制研究 3 5 3 焊接 ( 1 ) 严格遵守焊接工艺； ( 2 ) 采取对称焊接； ( 3 ) 控制电流电压的大小。 支承座焊接顺序 1 兰卜一瞧 一- 一一 己。可矿了厂7 7 l 图3 4 支承座焊接顺序 f i g 。3 4 b e a r i n gi nw e l d i n gs e q u e n c e 3 5 4 支承座划线与安装精度标准 表3 2 划线标准 t a b 3 2c t o s s e dt h es t a n d a r d 内容管理点标准值极限值 大连理工大学专业学位硕士学位论文 3 6小结 本章针对三万段重吊船，着重介绍了舷侧分段的完工精度检验与划线工艺性研究 方法，对提高精度管理及船舶建造精度控制手段有着极为重要的意义。同时，对于成本 的管理及各方面的控制都起到了至关重要的作用。 船舶建造精度控制研究 4 货舱区域搭载补偿值的设定( 补充) 货舱区域的分段搭载顺序通常是先合拢双层底分段，然后合拢舷侧分段与中纵舱壁 分段，这样就造成了底部分段焊接收缩量大于舷侧及中纵舱壁分段的焊接收缩量，底部 分段的焊接收缩量通常为4 - - 6 m m ，舷侧以及中纵舱壁的焊接收缩量通常为2 , - 4 m m ，因此 双层底分段合拢补偿值首口设为5 m m ，舷侧以及中纵舱壁分段首口设为2 m m 。见下图 - 7 r 写 砭 6 2 n 4 6 3 0 4 6 2 0 6 1 6 3 0 ,b 2 0 7 6 3 0 ： 如 # 迄 睇e 惑 ：二遭) 娜，汹 “”静1 , 哦舢刍。磊 喘 务 墙 抒岛 知嘞务镌“啦孙岔”椰茹 舒i 枷口 3 2 0 3 1 3 3 0 3 芬o l 挣 三 、嗤 1 2 3 1 2 、k 鬯 2 2 0 4 2 2 0 5 2 2 0 6 2 2 0 7 ，2 ， i o ，”1 0嚣l l 伪1 i ， 船i z ，l ， ) 务螺静喘知 哦知墙。争响 端 扣 喘知墙如 焉喘 ，- 1j 十域艘 晰 p i l 口斗j 卜t 强身叶嗤5 眦扣喇 舟 5 1 唑静 如妒 如 ”9 静b斗 嚷瑚务岛砌务 硼 静锄 ? 0 0 5 静弼 加 知墙 聊 螽 争响 m m p 加口管辱雷簪哼管 嚼 h ，丌7 p“i 砷”f f甜i p。r1 7 矿埘r f 图4 1 外板展开 f i g 4 1 p l a t ee x p a n d 大连理工大学专业学位硕士学位论文 5 双层底分段建造精度要点研究 5 1检验线的精度管理 5 1 1 确定检验线的原则 a 要保证货舱区域横向以及纵向检验线的一致性： b 做到平面划线盈吟分段检验墨吟船台搭载全部流程所使用的是相同的检 验线。 图5 1 检验线的确定 f i g 。5 。1 i d e n t i f i e dt h et e s tl i n e 5 1 2 双层底分段的反变形值加放 些 、 ， 塑 、 、 ， 一一入八一、 抄 船舶建造精度控制研究 图5 2 反变形值加放 f i g 5 2p l a c i n ga n t i d e f o r m a t i o n 5 1 3 双层底分段的焊接反变形设置应考虑如下因素 1 ) 分段的纵向板列数： 2 ) 分段高度与宽度之比： 3 ) 施工队伍的综合焊接水平： 4 ) 板逢间隙的大小。爝窦幽酰的獭越磋嗣鹂童 垂f 钗 l i ；缩扫i 懒 图5 3 焊接收缩 f i g 5 3w e l d i n gc o n t r a c t i o n 萝 斟 大连理工大学专业学位硕士学位论文 注：反变型值的参数为1 - 1 5 r a m 10 0 0 m m 5 2 小结 本章针对三万吨重吊船简略的描述了双层底分段建造精度控制要点。对于双层底分 段，在建造过程中属于控制难度较低的分段，因此本文中不做详细的介绍与研究。 船舶建造精度控制研究 6 焊接变形的控制对精度提高的影响 6 1 引言 多年来，在船舶制造业中，板厚6 m m 以下的船板( 薄板) 焊接变形大，成为各船厂技 术攻关的难点，其主要原因在于薄板装焊中存在板材薄、易出现热量集中的现象，且相 对于厚板而言其刚度较小，导致焊接变形较大。特别是在扶强材的装焊中，因扶强材为 平行装焊结构，其焊接变形后，在其板材反面易出现较明显的波浪状变形( 通常称之为 “瘦马 现象) ，影响了产品的外观质量。 同时，船体焊接技术发展对精度控制影响巨大，从最早的手工电弧焊到埋弧焊、二 氧化碳气体保护焊、激光电弧复合焊【4 m 和激光焊【6 1 ，从手工焊到半自动焊、自动焊和 焊接机器人，焊接技术向机械化和自动化发展【7 1 ，焊接变形越来越小，对分段精度控制 带来很大便利。 本章从薄板材料预处理、下料加工、组合件装配焊接、转运、分段形成直至上层建 筑总组形成整个的建造过程进行了防变形控制的工艺研究及管理方法研究，并结合在某 型船舶机舱制造过程中的实