82 000 噸巴拿馬型散貨船的焊接生產(chǎn)設(shè)計(jì)

摘要：本文對(duì)諾頓82 000噸巴拿馬型散貨船的焊接設(shè)計(jì)進(jìn)行了闡述，通過(guò)在焊接信息建模、生產(chǎn)設(shè)計(jì)圖紙上焊接信息的表達(dá)以及套料圖上焊接坡口的表達(dá)三個(gè)方面加以改進(jìn)，以提高焊接設(shè)計(jì)的正確性。同時(shí)通過(guò)系統(tǒng)的自動(dòng)提取來(lái)大幅減少圖面上焊接信息的遺漏和錯(cuò)誤表達(dá)。

關(guān)鍵詞：焊接設(shè)計(jì)；焊接建模；焊接信息表達(dá)

1 引言

諾頓82 000噸巴拿馬型散貨船是我司自行進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)計(jì)的第一型船舶。作為廣州地區(qū)最大型、現(xiàn)代化水平最高的船舶總裝制造廠，龍穴造船技術(shù)中心一開(kāi)始就以高標(biāo)準(zhǔn)的要求來(lái)定位自己，學(xué)習(xí)采用上海外高橋的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)結(jié)合我司目前的實(shí)際情況，采用了全新的船舶設(shè)計(jì)軟件AVEVA MARIN 12.0來(lái)進(jìn)行建模、焊接設(shè)計(jì)、套料及出圖。

2 背景和目的

焊接是船體建造的關(guān)鍵工序，焊接工時(shí)約占船體建造總工時(shí)的30%～40%，焊接成本約占船體成本的1/3左右。

以往的焊接坡口設(shè)計(jì)，主要為設(shè)計(jì)人員在生產(chǎn)設(shè)計(jì)藍(lán)圖和套料圖上手工添加焊接坡口信息，因此焊接信息的準(zhǔn)確性完全依靠設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)。由于所添加的坡口信息只是單純的符號(hào)，不能直觀的判斷坡口信息的正確性，無(wú)法保證其準(zhǔn)確性。

因此，要提高焊接設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性必須使焊接坡口信息模型化，在出生產(chǎn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖和套料圖時(shí)通過(guò)系統(tǒng)的自動(dòng)提取來(lái)保證焊接信息的準(zhǔn)確性，從而給現(xiàn)場(chǎng)施工人員清晰的指導(dǎo)，并能在生產(chǎn)結(jié)束后及時(shí)、準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)焊接物量，進(jìn)而為公司以后的工時(shí)制定、任務(wù)包分配提供有效、準(zhǔn)確的技術(shù)支持。

3 焊接信息的建模

利用AVEVA MARIN軟件，將各種不同類型的焊接坡口分別進(jìn)行數(shù)字編碼，通過(guò)輸入坡口代碼來(lái)對(duì)每條對(duì)接焊縫的坡口形狀、坡口角度及其所采用的焊接方法來(lái)進(jìn)行建模。在以后的生產(chǎn)設(shè)計(jì)出圖和套料出圖時(shí)，可通過(guò)軟件直接對(duì)坡口信息進(jìn)行提取。

3.1 焊縫坡口的建模

結(jié)構(gòu)建模完成后，需考慮分段的裝配流程，因?yàn)檠b配順序在一定程度上決定了焊接方法的選擇。根據(jù)公司的編碼規(guī)則，應(yīng)用AVEVA MARIN 軟件中的Assembly Planning模塊，對(duì)分段中所有零件進(jìn)行自動(dòng)編碼。

此時(shí)，設(shè)計(jì)人員根據(jù)焊接專業(yè)設(shè)計(jì)人員的意見(jiàn)，將每條板縫的焊接方法，所開(kāi)坡口大小及坡口朝向，全部輸入軟件數(shù)據(jù)庫(kù)中。這樣在坡口建模后的剖視圖上，焊縫的焊接方法及坡口大小可通過(guò)字母來(lái)查看；坡口的朝向以顏色來(lái)區(qū)分，紫色代表坡口開(kāi)在視圖可見(jiàn) ，紅色代表坡口開(kāi)在視圖不可見(jiàn)面，非常方便坡口建模后的檢查校對(duì)。詳見(jiàn)圖2和圖3。

3.2 角焊縫焊腳的建模

對(duì)于一般角焊縫的焊腳大小，由設(shè)計(jì)人員按焊接規(guī)格表輸入到模型中，以便于后期物量的統(tǒng)計(jì)。焊腳建模選項(xiàng)截圖，如圖4所示。

4 焊接信息的表達(dá)

完成焊接建模后，系統(tǒng)將在剖切面上自動(dòng)顯示相應(yīng)焊接代碼（參見(jiàn)圖1），為方便工人識(shí)別，設(shè)計(jì)人員再使用公司二次開(kāi)發(fā)的WELDANNO工具將焊接代碼轉(zhuǎn)化成成焊接符號(hào)，并標(biāo)注到結(jié)構(gòu)圖上，即可實(shí)現(xiàn)建模和圖面表達(dá)的一致性，如圖5所示。

4.1 對(duì)接焊縫的表達(dá)

4.1.1 普通焊縫的表達(dá)

按公司的指導(dǎo)文件《船體焊接原則工藝規(guī)程》中對(duì)焊縫符號(hào)的規(guī)定，對(duì)焊縫進(jìn)行表達(dá)，如圖6所示。

4.1.2 一條焊縫上有幾段坡口的表達(dá)

除了按規(guī)定用相應(yīng)的焊縫符號(hào)來(lái)表達(dá)外，還需根據(jù)實(shí)際情況增加詳細(xì)坡口剖圖的表示，如圖7所示。

4.1.3 全焊透焊縫、水密焊段的表達(dá)

4.2 角焊縫的表達(dá)

4.2.1 普通角焊縫的表達(dá)，如圖10、圖11所示。

4.2.2 一條角焊縫上有幾種不同大小的焊腳的表達(dá)

按CSR規(guī)范中焊接部分的要求，對(duì)某些主要支持構(gòu)件的兩端部處和其上其他部位的角焊型式的要求不同，因此產(chǎn)生了不同的焊腳大小，在圖面上需要將不同焊腳詳細(xì)的表達(dá)出來(lái)，如圖12所示。

5 套料圖紙上對(duì)坡口信息的表達(dá)

通過(guò)套料圖上焊接坡口信息的表達(dá)，可檢查切割指令上坡口信息是否和套料圖紙上坡口信息一致。

5.1 以往的套料模式及其弊端

以往焊接信息并沒(méi)有進(jìn)行建模，而是由設(shè)計(jì)人員直接在生產(chǎn)設(shè)計(jì)圖紙上添加，套料人員再按生產(chǎn)設(shè)計(jì)圖紙上所標(biāo)明的焊接信息添加到套料圖上，如圖13所示。這個(gè)過(guò)程需要花費(fèi)大量的人力和物力，并且經(jīng)常產(chǎn)生很多問(wèn)題，比如坡口遺漏、坡口開(kāi)錯(cuò)等?，F(xiàn)在套料圖對(duì)坡口的表達(dá)如圖14所示。

5.2 現(xiàn)在的套料模式及表達(dá)

為了避免以往套料模式的弊端，現(xiàn)在我們將所有的焊接信息全部利用AM軟件進(jìn)行建模。焊接信息模型化后，模型成功分解時(shí)， HULL NESTING在進(jìn)行板材套料時(shí)就可以自動(dòng)提取并表達(dá)模型中的坡口信息，反映在套料圖上即為坡口代碼。如此在套料圖上坡口信息表達(dá)上就實(shí)現(xiàn)了完全自動(dòng)化。坡口代碼是我司二次開(kāi)發(fā)自定義編輯的，其含義詳見(jiàn)圖15。

6 取得的效果和改進(jìn)需求

6.1 取得的效果

（1） 通過(guò)焊接信息模型化及WELDANOT工具開(kāi)發(fā)，基本實(shí)現(xiàn)焊接信息由純手工表達(dá)至半自動(dòng)表達(dá)的一個(gè)轉(zhuǎn)變，尤其在套料圖上實(shí)現(xiàn)了完全自動(dòng)表達(dá)。通過(guò)這樣的設(shè)計(jì)方法，基本上避免了設(shè)計(jì)圖紙與套料圖紙上的坡口不一致、坡口漏開(kāi)等問(wèn)題；同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)施工人員也能更清楚的了解到每條焊縫的焊接方法、坡口的朝向，以及每條角焊縫應(yīng)燒焊腳的大小，避免了以往由施工人員直接看焊接規(guī)格表來(lái)確定焊腳大小的弊端，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖紙表達(dá)的完整性和一致性。

（2） 焊接信息模型化后通過(guò)套料模塊HULL NESTING生成的切割指令中就含有坡口信息。由此機(jī)器就可以根據(jù)指令直接切割出坡口，這將大大縮短以往手工切割坡口的時(shí)間并提高坡口的精度和準(zhǔn)確性。

（3）焊接建模后AM AVEVA軟件中的WELD模塊就可以根據(jù)不同的焊接方法來(lái)提取焊接長(zhǎng)度。由此可以清晰計(jì)算出焊材量，通過(guò)焊材消耗量來(lái)得到工時(shí)。以埋弧焊為例：

M=S×L

式中：M為埋弧焊需消耗焊材量；S為每米埋弧焊實(shí)際消耗焊材量；L為AM系統(tǒng)提取的埋弧焊總長(zhǎng)度。

T=M/T1

T為總工時(shí)；T1為每小時(shí)消耗的焊材量。

6.2 改進(jìn)的需求

（1）目前的焊接標(biāo)注工具WELDANNO屬半自動(dòng)化工具，需設(shè)計(jì)人員在圖面上逐個(gè)點(diǎn)擊添加焊接符號(hào)，希望在以后能夠?qū)崿F(xiàn)焊接坡口符號(hào)標(biāo)注的自動(dòng)化。

（2）由于同一種焊接方法在不同板厚、不同坡口等情況下存在一定物量的差異，要得到一個(gè)符合實(shí)際生產(chǎn)需求的焊材統(tǒng)計(jì)，尚需就利用AM系統(tǒng)在Weld模塊上進(jìn)行細(xì)化、深入的研究。

7 體會(huì)與總結(jié)

通過(guò)將焊接設(shè)計(jì)模型化，基本避免了以往純手工焊接設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題，大大提高了其正確性。通過(guò)AVEVA MARIN設(shè)計(jì)軟件的模型庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)，使生產(chǎn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖和套料圖中的坡口信息可以直接提取，從而保證了坡口信息的一致性和正確性。由于諾頓82 000噸散貨船為首次采用該設(shè)計(jì)模式，難免存在一些漏洞，相信經(jīng)過(guò)實(shí)船檢驗(yàn)后，能清晰反饋該設(shè)計(jì)模式的優(yōu)越性，為以后焊接設(shè)計(jì)提供良好的借鑒。

【參考文獻(xiàn)】

[1] Software Customisation Guide. Aveva marine.