• 浅析船舶建造精度管理与控制
    发布日期:2018-08-07

      一、船舶建造与船舶精度管理

      1、船舶建造的特点

      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、弯曲加工、装配和焊接等一系列的工序生产过程。钢材预处理后被加工成零件,然后组装成部件、分段,再在铸铁平台总组成总段,然后在船坞搭载合拢成主船体。船舶建造具有以下施工特点:①船体建造的周期长、工序多,累计误差比较大;②船体结构大,其形状尺寸允许的误差,相对机加工较大,但相对本身尺寸的误差很小;③船体建造过程中的变形情况复杂,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比较困难;④建造过程中大多是手工制作,手工误差难以控制。但可以提高基准工具(如检验平板等)的精度,来降低误差。

      2、船体建造精度管理

      船体建造精度管理是当代造船的重大之一,也是船厂现代化管理的重要内容。它是以船体建造精度标准为基本准则,通过管理方法与的工艺技术手段,对船体建造进行全过程的尺寸精度分析与控制的一门技术。船体建造精度管理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,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,以提高建造质量。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义

      造船精度控制是现代造船的一项关键的技术,精度控制技术即是在各个生产环节中采取的工艺技术、准确的检测手段,以船舶建造精度标准为基本准则,以数量统计为理论基础,以补偿量取代余量为核心,并且采取一系列的技术管理措施,对船舶的建造进行全过程的尺寸精度分析和控制。船体制造精度控制技术的源头是生产设计。从生产设计开始,对船体零部件的尺寸精度进行控制,从而额定限度的减少分段制造、分段总组及坞内搭载装配工作量,实施外场无修割、少修割,一次定位,装配、搭载,缩短船舶建造的周期,从而取得降低船舶建造成本的综合性效果。

      2、船舶建造精度控制的发展过程

         造船精度控制经历了一个不断发展、完善与提高的过程。其工艺技术,归结为以下3个发展阶段。

      (1)分段上船台(船坞)前进行预修整,以适应船台或船坞装配的尺寸精度要求。上世纪五十年代末,前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,从而地减少了船台装配的现场修整作业。

      (2)对平直分段进行建造全过程的尺寸精度控制,与曲面分段预修整尺寸精度控制相结合。上世纪七十年代,   一些造船发达   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,并对船体平行肿体的平直分段按精度计划从分段制造到船台装配进行的精度控制。

      (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,通过的现场实测数据的积累与统计分析及理论计算,掌握了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、分段一个的补偿量及船台装配的调整量,并了计算机辅助补偿量确定系统。

      这3个发展阶段反映了   造船精度控制技术所采用的3种工艺方法。目前,   船厂大都已达到了   阶段水平,有些船厂已达到第三阶段水平,有些   船厂基本实现精度控制的自动化,这是造船精度管理的新的发展方向。

      国内从上世纪六十年代中期开始引入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。

      3、船舶精度控制在船舶建造中的意义

      船舶精度控制在船舶建造中的意义主要为:

      一,能船体的主尺寸和线形误差在允许范围内,船舶的载重量及航速,从而保护船东的利益;   ,能够控制船体结构错位在允许范围之内,船舶的强度和   ;第三,额定限度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;第四,提高船体分段下船坞的定位效率,缩短造船的周期;第五,提高钢材的利用率,降低材料成本;第六,能够减少结构修割,高空作业平地做,工作的环境,生产工人的   和健康;第七,能够减少修割和返修,降低能源消耗,能够节约能源,减少环境污染;第八,能够控制接缝间隙在合理范围之内,有利于船舶焊接质量,从而船舶航行的   。

      三、船体分段精度控制

      1、船体分段精度控制的发展趋势

      通过对资料的分析,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;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、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CIMS系统中,是造船CIMS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,其子系统对精度控制系统的约束与需求等。

      系统的研究、数据积累与分析的成果,可出相应的软件,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。

      2、船体分段精度控制的可行性分析

      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   的稳定性,这样才能稳定余量和补偿量标准。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,应用的TRIBON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(额定间隙可达25mm且不超过板厚),这样可以弥补分段精度的控制偏差,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。


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