现代造船技术(第七章).ppt

第七章造船生产设计 7 1造船生产设计概述 造船生产设计就是对造船施工的各种工程技术问题进行分析研究 对制造方法和有关技术措施作出决策 并用图 表和技术文件等方式表达出来 作为编制生产计划和指导现场施工的依据 一 造船生产设计的特点1 生产设计将设计 工艺和管理有机地融为一体 2 船体放样作为船体生产设计的组成部分 把工作管理图表和放样两者提供的施工信息组成统一完整的船体建造施工信息 加之船体放样的辅助作用 保证了船体生产设计的土作管理图表上施工信息的准确性 3 生产设计将船 机 电等工作有机地结合起来 使它们之间的施工项目实现良好的协调从而打破过去按专业系统划分的直线生产方式 形成按工序 区域统一组织各专业系统施工的生产方式 4 生产设计图纸与施工项目一致 而且只表示与本工序或工位的施工和管理的有关内容形成按工序 工位组织生产和严格按图施工的特点 5 生产设计图纸只表示所在工序或工位施工所必需的内容 图中结构和零 部件都用编码进行标注 而且所有图面都按工作面 施工位置面 绘制 所以图面清晰明了 阅读方便 符合施工者视觉习惯 便于现场施工人员的使用 6 生产设计图纸对现场施工分工明确 并要求严格按图施工 从而能执行在设计中经过优化的统的施工方法 克服仅凭现场施工者个人经验所引起的施工技术上的差异 质量控制不一致等现象 达到了施工技术统一 便于控制生产全过程的目的 二 造船生产设计流程造船生产设计既是贯穿整个船舶设计过程 又是船 机 电等专业有机结合的设计工作 生产设计流程有如下特点 1 建造方针和施工要领等总体工艺文件 在合同设计的初期就进行研讨和协商 并将决定的施工原则和要求及时反映到产品图纸中去 到合同设计后期 主要图纸完成后 则应最后编制定稿 2 船体放样和舾装综合布置设计 在合同设计后即可开始进行 以便为分段划分 分段舾装 单元舾装等的划分提供准确数据 3 船体分段 分段舾装 单元舾装等的划分 应与详细设计平行地进行 并完成全部划分和出图工作 以便为后续生产设计工作及时提供依据 4 应平行和交叉进行船体生产设计和舾装生产设计工作 以便两者相互提供所需数据和图面 保证生产设计的质量 三 造船生产设计的基础技术工作实施船体生产设计中最主要的几项技术标准 1 生产设计编码系统生产设计编码系统在船体生产设计中 是利用编码来传递零 部件和结构的生产信息的 所以编码系统是船体生产设计的共同语言 是船体生产设计不可缺少的技术手段 生产设计编码系统的作用 1 简化了图面 2 标明了零 部件和结构在船上的位置及其工艺流程 3 沟通了各种工作管理图表之间的联系 2 劳动工时和材料消耗定额标准劳动工时和材料消耗定额标准的主要作用 1 决定工艺方案和优化施工方法时进行定量分析和比较的重要依据 2 绘制网络图等的主要资料 3 标准构件的标准节点图册标准件的应用水平乃是衡量产品设计质量的重要指标 当然也是衡量船体生产设计质量的重要指标 标准构件和标准节点的应用 不仅提高了船体结构的标准化程度 还可简化生产设计及其绘图工作提高设计效率 4 标准工艺规程和标准日程表按成组技术将船舶产品分解为不同的中间产品 对于有共性的中间产品可编制一些标准工艺规程和标准日程表 这样可简化生产设计工作 逐步提高生产过程标准化的水平 四 生产设计编码系统造船生产设计编码系统 由船体生产设计编码系统和舾装生产设计编码系统组成 这两者既是统一的 代码组成原则统一 又是自成体系的 下面仅就船体生产设计编码系统的建立原则进行阐述及举例 制定生产设计编码系统的原则 1 代码应能清楚表示所要表达内容的全部意义 船体生产设计编码系统的代码 应该表达以下两方面的意义 1 识别船体结构的名称和部位从传递船体建造过程的信息出发 首先应知道待制品的名称 特点及其在船上的部位 它包括 船体结构名称 该结构在船上的部位 是否是对称件 是否是通用件 2 识别船体结构的施工路线 2 编码系统应该简明清晰 便于记忆和使用 代码的组成应满足以下要求 1 代码的组成应尽量简短 过于冗长的代码不仅难于记忆 还容易引起识别出错 2 组合代码的代号 应与所表达的文字有一定的联系 以增强代码的直观性 3 组合代码的代号 应从造船职工队伍的文化素质出发 选用他们最容易熟悉的代号来组成代码 但随着船舶制造市场的国际化 组合代码的代号还应符合国际通用原则 4 对代码中表示不同意义的代号 用简单直观的分隔符号隔开 形成固定格式 以便记忆和辩认 3 代码组合形式应清楚且不重复 以免混淆4 编码系统应与工作管理图表中的其他标注和记载格式组成有机整体 避免重复表示同一项内容5 编码系统应避免用特殊符号作代号 以便计算机辅助船体生产设计 3 船体构件代码组合的举例英文字母和数字组合的构件代码SS1282441 H1 B1 201其中 SS128代表船名 该厂建造船舶的编号 2441 表示上甲板第24号左边的分段 H1 表示2441分段中序号为1的平面板架 B1 表示H1平面板架中序号为1的元件 肘板类 201 表示元件B1中序号为1并用数控切割的构件 一 船舶建造方案的选择船舶建造方案 就是根据产品的特点和制造要求 批量 交货期和技术要求等 结合船厂生产条件制订的建造产品的基本方案 它是进行生产设计 编制生产计划和组织施工的指导方针 也是制订船厂技术改造规划的重要依据 船舶建造方案一般包括船体建造阶段的具体划分 分 总 段的制造方法 部件和组合件的制作方式 船舶在船台上的建造方法和船舶舾装的阶段 分段舾装 单元舾装 船台舾装和码头舾装 和内容的划分 以及应采取的各项技术组织措施等 7 2船舶建造方案及船体分段的划分 决定船舶建造方案时 一般可从以下三个方面进行综合评价 1 可行性 2 合理性 3 先进性影响船舶建造方案的主要因素有以下两个方面 1 船舶产品特点的影响 2 船厂生产条件的影响 二 船体分段的划分当船舶详细设计进行到一定阶段 船体基本结构图已经完成时 即可进行船体分段的划分 绘制船体分段划分图 为及时 全面地开展生产设计工作创造条件 划分船体分段的原则 1 分段重量和尺寸的选择船底 船首 尾和某些上层建筑立体分段应以船厂起重运输能力为决定分段划分的主要因素 而甲板 舷侧等则应以分段结构刚性和分段吊运翻身的可能性为分段划分的主要因素 船厂起重运输能力为次要因素 2 生产负荷的均衡性所划分的分段应能保持各工艺阶段生产负荷的均衡 3 船体结构强度的合理性分段划分时的船体结构强度合理性 就是船体结构特点对分段大接头提出的强度要求 在容易产生应力集中的区域 如舱口角隅处 机座纵桁末端 上层建筑端部 双底向单底结构过渡部分等处 因应力集中而比其他区域的应力大得多 对焊接接头中存在的残余应力和热影响区特别敏感 所以分段大接缝必须避开这些应力集中区域 4 施工工艺的合理性分段划分应为船舶建造创造良好的施工条件 它主要有以下几方面的要求 1 扩大分段装焊的机械化 自动化范围尽量将曲面部分和平面部分区分开 尽量扩大平面分段的数量 以得到良好的施工条件和扩大自动焊使用范围 2 分段大接缝布置的合理性为了保证分段划分满足施工工艺合理性的要求 分段大接缝的布置应满足以下要求 1 划分分段接缝尽量考虑结构连接特征 2 划分分段考虑骨架形式特征 3 分段横向大接缝尽量布置在同一剖面内 以便于进行焊接补偿 4 为了控制分段大接头处的型线 大中型船舶要求分段横向大接头设在1 4肋距处 但对内河小船因共肋距较小而将自设在1 2肋距处 5 首尾尖舱的分 总 段的横向大接缝 一般应布置在尖舱舱壁外 6 对有舱口的甲板分段划分 应尽量保持舱口的完整性 它既可提高舱口制造精度还可以避免船台装配时对接舱口围板的高空作业 以提高作业的安全性和生产效率 7 船底作纵向划分时的纵向大接缝 在划分成左右两段时 应设在靠近中底桁处 在划分成三段时 则应设在靠近旁底桁处 这时应将旁底析改为连续构件 8 底部分段与舷侧分段对接的纵向大接缝 一般都是以舭部外板与舷侧板的纵接缝 舭肘板与肋骨连接处作为大接缝的 从便于施工出发 其板缝位置船中部分应设在舭肘板上口向下100 150mm处 首 尾部分则应设在舭肘板上口向上100 150mm处 舷侧分段应尽量避免作上下划分 在必须作上下划分时 分段纵向大接缝应设在中间甲板或平台以上100 150mm处 9 上层建筑一般都划成带甲板的立体分段 而且其纵向大接缝总是沿着甲板与围壁接缝处划分的 当外部围壁上下连续时 则分段纵向大接缝应设在甲板上100 150mm处 10 多层甲板的舱壁分段 为了保证甲板的连续和便于船台装焊 而将舱壁在甲板处切断 以舱壁和甲板连接的角接缝为大接缝 11 分段大接缝的布置要便于开展预舾装工艺 根据舾装件的布置 尽量使分段大接缝避开设置各种基座 水密门窗 人孔 扶梯和箱柜等部位 使它们不跨越两个分段 电路电缆等被切断的数量最少 以减少这些舾装件的嵌补工作量 3 分段接头形式的合理性船体总段和上层建筑分段的接头形式 一般采用平断面接头 以便进行船台装配作业 底部分段横向大接缝的接头形式 一般应选用平断面接头 舷侧分段和甲板分段的接头形式 一般应选用阶梯形接头 岛式建造法的嵌补分段 一律选用倒阶梯形接头 以便吊装时容易进行嵌入作业 选用阶梯形接头时 接头处各类构件接缝线的布置 必须满足船台分段吊装顺序的要求 否则 就会因布置错误面造成吊装困难 5 降低材料消耗分段划分应以钢材规格作依据 当使用的钢板规格与外板展开图的钢板规格一致时 可直接选用外板展开图的列板纵缝作分段纵向大接缝 若它们的规格不致时 应首先对外板展开图重新排板 再选用新的列板纵接缝作分段纵向大接缝 分段的长度应等于外板展开长度或外板展开长度的倍数 再加上大接头工艺余量即可 此外 分段划分方案应使船台装配时少用假舱壁和临时支撑 而且在单船建造时 尽量减少胎架数量 以减少辅助材料的消耗 7 3建造方案和船舶总装的生产设计内容 包括总体工艺设计和船台装配阶段的施工工艺文件编制 一 总体工艺设计1 分段划分图1 绘制侧面图和船底 各层甲板 包括上层建筑甲板 及平合等平面图的分段划分图 2 绘制详细表示分段接头形式的典型横剖面图 3 编制分段明细表 表内应列出分段名称 编码 位置 尺寸和重量等详细内容 2 船体结构理论线图根据船体结构理论线有关规定 结合产品结构特点 详细绘制全船结构理论线图 3 施工要领说明书施工要领说明书是生产设计和组织生产的指导性文件 通常包括如下内容 1 总述 包括产品的主尺度 总布置 结构型式等及船厂的生产条件 2 船用材料的牌号和规格 3 建造方案综述 包括船台建造法 部件 分 总 段制造法 预舾装方案等 4 分段划分概况说明 分段总数 最重分段的重量 最大分段的尺寸 并附有分段明细表 表中项目有分段名称 编码 位置 尺寸 重量 制造场所 工艺装备和制造方法等 5 完工后的船体主尺度和基线等的技术要求6 焊接技术要求和焊接材料的选用7 密性试验要求8 新工艺 新技术的推广应用二 船台装配阶段的施工工艺文件1 船台装配顺序图 或网络图 船台装配顺序图是根据建造方案的船台建造法 起重设备数量 劳动力和分段吊装节拍等制订的 它应保证船台分段吊装作业的连续性 保证分段吊装定位和分段接头的装焊等作业不发生相互干扰 2 船台吊装定位线图分段吊装定位线 一般选用通过该分段的水线 船体中心线 或纵剖线 和肋骨线 吊装定位线图包括 1 分段划分简图的侧视图 不同吊装定位线的横剖面和甲板简图 2 在图中标出全部吊装定位线及其位置标记 3 定位技术要求 3 船台焊接程序图船台焊接程序图包括 1 标出大接缝焊接程序及焊缝交叉位置 2 指明主体结构与内部结构的焊接顺序 3 自动焊 手工焊的作业范围 8船台装配长度统计表装配长度取分段大接缝中连接件间相互接触的安装长度 按表中的管理量和工时定额标准计算出的计划工时 是编制施工进度计划和派工的依据 9船台焊接长度统计表船台焊接长度统计表是船台焊接的管理表 按表中的管理量和工时 材料定额标准计算出船台焊接工时和材料消耗量 是编制施工进度计划和派工的另一重要依据 10 辅助作业工作图1 船台墩木 支撑布置图它是船台摆墩时使用的工作图 为了保证分段定位精度和船型精度 绘制布置图时应考虑 1 稳定性 布置墩木时应考虑船台坡度 吊装分段的接触 冲击 振动等影响 采取相应的固定墩木措施 2 布置的墩木和支撑应具有承受船体或分段重量所必须的强度 3 墩木应布置在具有足够强度的船体骨架处 但不得布置在分段大接头 各种船体附件和海底阀等位置处 2 船台脚手架布置图船台装焊作业几乎都集中在分段大接头处因此应根据分段大接缝的布置选择和设置合适的脚手架位置 并绘制船台脚手架布置图 在绘制脚手架布置图时 要考虑以下要求 1 应确保各工种在脚手架上作业的安全 保证脚手架的架设和拆卸作业的安全性 2 应明确指示各种脚手架的架设方法 指明脚手架附件的安装位置和安全要求 3 图中应记入所需脚手板和脚手附件的数量 4 布置脚手架时 应尽量采用易于架设和拆卸的新型脚手架 3 其它图纸工程用通道和人孔布置图 管路 电线配置和电焊机布置图 照明布置图 通风机布置图和安全措施指示图等11 舱室布置图舱室布置图是关于全船每层甲板的居住舱室分布及各房间设备布置的综合性图纸 12 外舾装综合图外舾装综合图一般包括锚泊设备 舵设备和起货设备 扶梯栏杆 外门窗 舱口 人孔盖 救生设备包括救生艇 吊艇架 航行设备 消防设备 自然通风设备等内容 13 整船涂装手册 7 4中间产品制造的生产设计内容 中间产品制造的生产设计是以分 总 段装焊 预舾装及涂装为单元绘制的一系列工作管理图表 用于指导船体结构预装焊作业 以及为生产管理提供数据 一 图表种类及其特征造船方法不同时 这部分图表的数目有增有减 一般有以下两种情况 1 分段装焊结束直接送往船台装配时 其工作管理图表有 l 分段装配图 2 分段装焊流程图 3 部件装配图 4 肘板图 5 胎架型值数据表 6 分段结构装配长度统计表7 分段焊接长度统计表 8 分段明细表 9 分段预舾装清册 10 管系安装图 11 分段涂装图册 2 分段装焊结束 经过大型分段或总段组装 再送往船台装配时 工作管理图表有 l 大型分段 或总段 组装图 2 分段装配图 3 分段装焊流程图 4 分段部件装配图 5 分段肘板图 6 胎架型值数据表 7 大型分段 或总段 组装定位图 8 大型分段 或总段 散装零 部件图 9 分段结构明细表 10 分段装配长度统计表 另外编制大型分段或总段装配长度统计表 11 分段焊接长度统计表 另外编制大型分段或急段焊接长度统计表 12 分段预舾装清册 13 管系综合布置图 14 分段涂装图册 为了便于现场施工 工作图应满足以下要求 1 一个结构物由几个工位制造时 应按工位绘制表示该工位施工内容的工作图 2 装配图的结构图形 一律按装配面绘制 3 一律用船体生产设计编码系统进行图面标注 同时应尽量使用工艺符号进行图面标注 4 图面只表示本工序或工位有关的施工内容 但要达到操作者不看其他图纸就能施工的要求 5 图纸尺寸的大小 应便于携带和现场使用 但图面应能表达清晰 以避免误读而引起误操作 因此 对图面的表示 可采用简化表示法与结构节点详图相结合的绘制方法 6 图中除画出一般的结构详图外 还必须表示完整的工艺参数 构件连接形式 扶强材末端形状 泄水孔 空气孔 通焊孔 型材贯通切口详图和焊脚尺寸等 二 工作管理图的格式和内容1 大型分段 或总段 组装图大型分段组装图 按工序作业要求应画出该分段的结构详图和有关的全部施工内容 同时 在大型分段 总段 组装图中 还应记载下述内容 l 组装分段明细表 分段编码 分段名称 分段尺寸 数量和重量等 2 施工要求 l 分段组装流程 2 分段焊接顺序 3 分段完工技术要求 4 分段临时加强方法 5 分段翻身吊运注意事项 2 大型分段 总段 组装定位图因为它是在大型分段 总段 组装过程中解决分段定位同题的工作图 所以图面中各分段均可用粗实线表示 只对定位测量部分详尽地进行绘制 此外 在图中还应列出测量的几何关系数据表和测量技术要求 3 大型分段 总段 散装零 部件图从方便生产管理出发 把大型分段 总段 组装过程中散装的零 部件汇集起来绘制成专业的工作图 这种图面除了应详细地表示散装零 部件的规格尺寸以外 还应将与散装零 部件相关的连接件及其连接情况表示清楚 4 分段装配图为了表示分段的详细结构和作业要求 应绘制分段平面图 各内部骨架剖面图和详细节点图 并在图面上标明内部构件规格尺寸 构件代码 焊脚尺寸和各种工艺参数等在分段装配图中 还应记载的内容1 装配技术要求 2 焊接技术指示 坡口类型 焊接方法 缓焊位置指示和焊接程序 3 分段检验方法和技术要求指示 4 余量要求 余量数值 加放位置和切除阶段 5 吊运指示 吊点布置 吊环尺寸和翻身方法 6 其他金属件和开孔指示 脚手架附件 工艺孔和临时通风孔等 5 分段装焊流程图为了简明地表示分段的装焊顺序 采用框图的形式表示分段的装焊工艺流程 每个框内标明一项作业内容再用箭线按工艺流向把各项作业内容连接起来 形成完整的分段装焊流程图 6 部件装配图部件装配图包括拼板 T型部件 肋骨框架 组合梁和箱机座等装焊工作图 它是以分段为单元 把一个分段的所有部件绘成一份装焊工作图 7 肘板图肘板图是以分段为单元 将全部肘板绘成一份工作图 其绘制方法如图7 16所示 应包括肘板代码 绘图比例和各种基本尺寸 同时还应编制肘板明细表 肘板名称 编码 数量和规格 8 胎架型值数据表用来制造专用胎架或调整通用胎架工作曲面的型值表 实用中有多种表格形式 推荐其中一种表格形式如表7 3所示 12 分段重量重心表该表以分段为单元 汇集各零 部件的重量和重心位置计算得到的 它只按分段各零 部件的理论重量进行计算 不考虑切割余量 减轻孔 临时加强和吊环等的重量 其作用主要是 l 校核分段重量与车间或船台的起重能力是否适应 2 提供分段重心坐标 以决定吊环的安装位置 3 为船台 船坞 滑道铺墩提供重量分布 4 校核和修正详细设计的船体结构重量重心数据 绘制沿船长分布的重量分布曲线分段重量重心表的格式 如表7 6所示 11 分段装配长度统计表它是提供管理数据的一种管理表 装配长度就是装配每个零 部件时各构件与相关结构的接触长度 12 分段焊接长度统计表它是以分段为单元 以零 部件为单位编制的焊接作业管理表 13 分段钢材备料表它是统计分段使用钢材的管理表 按品种 规格给出板材和型材的重量 作为计算钢材利用率和订货的资料 14 油漆面积表按油漆种类分别计算分段内各种油漆的表面积 并编制成油漆面积表 用于计算油漆用量和涂漆工时 15 辅助设施工作图包括吊运设施 临时加强 脚手架附件 工艺孔和临时通风孔等辅助设施的布置 在大型分段 总段 组装图和分段装配图的施工指示中表示不清楚时 应对其进行布置设计 并单独绘制辅助设施工作图 16 分 总 段预舾装清册分 总 段预舾装清册的编制是把各系统舾装件的安装进行有组织的分散 使平行作业面扩大 达到缩短船台和造船周期 改善现场劳动条件 提高产品质量的目的 这是生产设计的主要内容之一 7 5零件加工的生产设计内容 一 号料切割图表1 套料图它是将船体构件合理布置在钢材上的套料指示图 用于订货 绘制投影底图和获取数控切割信息l 套料图的形式按使用要求不同而不同 一般有板材构件和型钢构件两种套料图 2 套料图的记载事项各厂的记载虽不完全相同 但一般如下各项内容 1 各工位或各种结构的套料图系列编号 2 材料名称 编号以及与钢料备料表的关系 3 材料订货的分类 4 配置构件的数量 3 绘制套料图的注意事项 l 节省钢材 套料时应首先布置大型构件 然后在剩余部分布置小型构件 若不得已剩下余料时 应使其形成整块 以便重新利用 2 简化构件图形 这种图主要用于指示构件套料的布置位置 没有必要画出结构详图 3 套料图的构件面 图上表示的构件面就是号料作业面 必须使它和构件装配面保持一致 以免产生错误 4 绘制套料图时 应注意构件种数和数量 不得发生构件遗漏和数量的差错 2 投景底图投影号料用的负片 一般分为在塑料薄膜上按l 10钢板边框内绘制的构件单件图或按套料图绘制的套料底图两类 投影号料时还要施工单和复印底图 施工单上记有钢材编号 尺寸 材质 加工系列和底图编号等 号料时应检查记录钢材和施工单是否致 此外 施工单也是指示加工流程的资料 复印底图用于检查号料作业有否遗漏 它还作为号料的完工记录 投影底图应记载如下事项 l 构件名称构件方向的指示 2 加工指示 3 号料准线和底图定位要点的指示 4 管理记号和余料记号的