精度造船基準(zhǔn)線技術(shù)研究及實(shí)用

趙 爽

（中國船級社實(shí)業(yè)公司，天津分公司，天津 300457）

0 引言

船舶裝配過程中，零部件種類繁多、形式多樣、工序復(fù)雜、精度要求相對較高。高效準(zhǔn)確地傳遞精度信息和裝配基準(zhǔn)對于提高船舶建造效率與精度品質(zhì)有著重要作用?；鶞?zhǔn)線作為船舶裝配的特有語言，旨在通過線對點(diǎn)、線對線、線對面的相交、夾角、相貫、距離等要素，快捷準(zhǔn)確地傳遞裝配基準(zhǔn)與精度信息?；鶞?zhǔn)線施工技術(shù)，涉及裝配技術(shù)、焊接技術(shù)、設(shè)計(jì)技術(shù)、精度管理技術(shù)，貫穿于設(shè)計(jì)、下料、加工、組立、涂裝、搭載、舾裝等船舶建造的主要環(huán)節(jié)，對船舶建造的全過程尺寸控制、效率提高起著穿針引線的作用，對基準(zhǔn)線施工技術(shù)進(jìn)行細(xì)致研究有重要意義[1-3]。

1 精度基準(zhǔn)線技術(shù)研究

1.1 名詞定義

基準(zhǔn)線：通過統(tǒng)一的規(guī)劃布置，以相同的基準(zhǔn)、尺寸、方案在規(guī)定的施工階段加放到零部件、分段、總段上，具有一定規(guī)律，為后工序提供裝配基準(zhǔn)及偏差的標(biāo)記，基準(zhǔn)線可以是能提供裝配基準(zhǔn)及精度信息的點(diǎn)組、線段或點(diǎn)線組合體，可以是具有一定精度的、可用的數(shù)切機(jī)噴線或二次劃線。

輔助基準(zhǔn)線：零件、構(gòu)件、部件在同一方向的尺寸基準(zhǔn)有且僅能有一個，即基準(zhǔn)線有且只能有一個，但為了便于施工及傳遞精度信息，需根據(jù)基準(zhǔn)線及理論尺寸勘劃出若干輔助線，即輔助基準(zhǔn)線。

輔助基準(zhǔn)線有如下特點(diǎn)：

1）其相對基準(zhǔn)線的尺寸為理論尺寸；

2）裝配時，可以作為裝配基準(zhǔn)；

3）同一分段可以有若干條輔助基準(zhǔn)線；

4）其與基準(zhǔn)線距離發(fā)生沖突時，以基準(zhǔn)線位置為準(zhǔn)；

5）輔助基準(zhǔn)線的堪劃僅能以基準(zhǔn)線位置為基準(zhǔn)。

1.2 基準(zhǔn)線的分類

按照基準(zhǔn)線的基本使用形式，基準(zhǔn)線可以分為對合線、校直線、100M.K線、網(wǎng)絡(luò)線等。地樣角尺線是特殊的基準(zhǔn)線，地樣線與地樣點(diǎn)是特殊的輔助基準(zhǔn)線，詳見表1。

表1 基準(zhǔn)線分類及使用要求

表1 基準(zhǔn)線分類及使用要求（續(xù)）

1.3 在船體建造過程中應(yīng)用基準(zhǔn)線施工的目的

基準(zhǔn)線施工的基本目的：以簡單高效的手段，提供裝配基準(zhǔn)與零部件精度信息，提高生產(chǎn)效率、控制尺寸偏差[4]，具體作用如下：

1）簡潔明了的提供裝配基準(zhǔn)，方便裝配實(shí)施；

2）精度信息傳遞的載體，直觀體現(xiàn)來料尺寸偏差，便于后工程提前制定方案，預(yù)防誤作發(fā)生；

3）拼板、片體預(yù)制、組立裝配、船臺合攏的尺寸控制基準(zhǔn)；

4）焊接收縮值、尺寸偏差的測量基準(zhǔn)；5）精度管理過程中，過程控制的重要手段。

1.4 基準(zhǔn)線應(yīng)用程序

基準(zhǔn)線的應(yīng)用跨專業(yè)、跨區(qū)域，涉及各道制造工序，故理清基準(zhǔn)線實(shí)施思路為首要任務(wù)。基準(zhǔn)線要從船舶制造企業(yè)精度策劃階段進(jìn)行總體規(guī)劃，設(shè)計(jì)階段在數(shù)切指令、M.K線劃線圖中加放相關(guān)信息，各生產(chǎn)階段按要求使用、堪劃、修正基準(zhǔn)線，以達(dá)到船舶制造全過程尺寸控制目的[5]。

1.4.1 生產(chǎn)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)人員在生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段根據(jù)各類基準(zhǔn)線的設(shè)置原則在施工圖紙中設(shè)置基準(zhǔn)線，指導(dǎo)生產(chǎn)過程中基準(zhǔn)線的勘劃和傳遞使用：

在板材下料《數(shù)切套料圖》中編入各類基準(zhǔn)線的噴線信息，使數(shù)切零件在下料的同時完成絕大部分基準(zhǔn)線的數(shù)噴勘劃；

在分段結(jié)構(gòu)圖和劃線圖中同樣要體現(xiàn)基準(zhǔn)線位置，并且以基準(zhǔn)線為基準(zhǔn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)尺寸標(biāo)注，以便分段裝配時，快速準(zhǔn)確定位小中組及片體；

型材端部基準(zhǔn)線與輔助基準(zhǔn)線應(yīng)在型材下料圖中體現(xiàn)，以便控制型材下料、預(yù)制及下道工序裝配時的定位控制。

1.4.2 鋼料加工

基準(zhǔn)線的勘劃：鋼加工作為船體生產(chǎn)的第一個階段，應(yīng)該負(fù)責(zé)所有基礎(chǔ)基準(zhǔn)線的勘劃工作。在此階段主要存在兩種劃線方式：數(shù)控切割機(jī)數(shù)噴劃線；手工劃線。

數(shù)控切割機(jī)數(shù)噴劃線依據(jù)與數(shù)切下料指令，屬全自動機(jī)器劃線，劃線準(zhǔn)確性取決于設(shè)計(jì)階段零件放樣是否正確以及數(shù)控設(shè)備的劃線精度。船體結(jié)構(gòu)95%以上的板材下料均為數(shù)控切割下料。此階段噴劃的基準(zhǔn)線在后續(xù)各個階段要得到充分的利用并不斷的進(jìn)行矯正。

手工劃線，型材號料采用的是手工號料方式，在手工號料時應(yīng)根據(jù)型材下料單進(jìn)行手工下料，同時需根據(jù)型材下料圖勘劃端頭的100M.K.線。

基準(zhǔn)線的使用：

1）板材成型加工階段，要使用加工線、折角線等，便于更好地控制加工精度和找準(zhǔn)加工方法；

2）型材整形加工階段，要使用逆直線、100檢查線、復(fù)樣噴線等，便于控制加工精度；

3）自動焊拼板階段，要使用對合線、100檢查線等，便于控制平板的外形尺寸和方正度；

4）同時加工成型后要修正100檢查線、對合線。

1.4.3 分段組立階段

基準(zhǔn)線的使用：

1）小組立階段，拼板使用對合線和100檢查線，扶強(qiáng)材裝配要使用檢查線，組合型材預(yù)制要使用對合線和校直線；

2）中組立階段，要使用對合線和100檢查線；

3）分段組立階段，應(yīng)二次勘劃位置線和基準(zhǔn)線為基準(zhǔn)裝配中組、片體及型材，其與主板面基準(zhǔn)線對位偏差要求≤2mm，與位置線對位精度要求小于等于1mm。

基準(zhǔn)線的堪劃：

1）FCB劃線階段，劃線人員按照劃線圖要求勘劃各結(jié)構(gòu)定位基準(zhǔn)線（偏差要求≤2mm），并準(zhǔn)確勘劃板口100M.K（偏差≤1mm）；

2）中組立焊后測量后，根據(jù)測量尺寸勘劃100M.K線并確認(rèn)端差，以便分段組立時與主板面100M.K線配合使用。

3）分段焊后測量后，應(yīng)根據(jù)測量結(jié)果及《分段100M.K線布置詳圖》要求勘劃100M.K線，以供總組、搭載階段使用。

1.4.4 總組階段

基準(zhǔn)線的使用：分段總組階段，應(yīng)以相鄰分段100M.K距離及其與地樣基準(zhǔn)線重合度為基準(zhǔn)定位分段，并控制分段尺寸。

基準(zhǔn)線的堪劃：

1）總組前，應(yīng)按照《總組地樣線圖》勘劃總組地樣線，并布墩；

2）總組焊后測量后，應(yīng)根據(jù)測量結(jié)果修正100M.K線位置（或根據(jù)要求勘劃網(wǎng)絡(luò)線），以便塢內(nèi)搭載階段使用。

1.4.5 塢內(nèi)搭載

塢內(nèi)階段，應(yīng)以相鄰分段100M.K距離及其與地樣基準(zhǔn)線重合度為基準(zhǔn)定位分段，并管理分段尺寸。

2 精度基準(zhǔn)線在項(xiàng)目中的應(yīng)用舉例

國內(nèi)某公司76000噸散貨船項(xiàng)目船體制造過程中，全面的采用了基準(zhǔn)線的實(shí)施。項(xiàng)目初期其策劃了詳細(xì)的基準(zhǔn)線設(shè)置的原則要求，對設(shè)計(jì)階段設(shè)置哪些基準(zhǔn)線做出明確規(guī)定，對這些基準(zhǔn)線在生產(chǎn)過程中何時勘劃、如何勘劃以及勘劃的精度標(biāo)準(zhǔn)給出要求，對各類基準(zhǔn)線如何傳遞使用給予相關(guān)說明。下面就此項(xiàng)目中基準(zhǔn)線實(shí)施的一些過程給予闡述。

2.1 在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行了如下基準(zhǔn)線的設(shè)置

小中組階段零部件裝配設(shè)置100檢查線，使從材的裝配更方便和準(zhǔn)確。

針對肋骨冷彎機(jī)加工的型材，設(shè)計(jì)逆直線；對于需設(shè)置2段以上逆直線的曲率較大的型材，另外設(shè)計(jì)數(shù)控噴線加工樣，用于檢驗(yàn)其加工精度。

帶線型的組合型材（如：機(jī)艙和艏艉部肋骨、貨艙區(qū)艏艉區(qū)域縱骨等），腹板上設(shè)計(jì)檢驗(yàn)線（校直線）。

需小組拼接成型的部件（如：底邊艙或頂邊艙框架、艙口端梁、艏艉和機(jī)艙分段強(qiáng)肋骨等）設(shè)計(jì)對合線。

精度基準(zhǔn)線（如：肋檢線、中心線、縱剖線、水線）在數(shù)切零件上設(shè)計(jì)噴線；同時在主板或胎板劃線圖中明確；曲面胎架外板劃線尺寸標(biāo)注應(yīng)基于地樣十字線。為了細(xì)化分段精度基準(zhǔn)線設(shè)置情況，繪制了“船體對合網(wǎng)絡(luò)線圖”。

用于分段裝配階段實(shí)用的分段合攏口100檢查線也在下料階段噴線（數(shù)切件）或手工劃線。

2.2 在小中組階段基準(zhǔn)線的應(yīng)用

利用校直線進(jìn)行組合型材焊后線性的矯正。帶線型的組合型材在進(jìn)行面板和腹板的組合焊接時，由于焊接收縮影響會發(fā)生腹板的拱彎變形，在沒有校直基準(zhǔn)線的情況下很難檢驗(yàn)腹板的拱彎變形量，也就難以矯正其線型。設(shè)置并預(yù)先勘劃了校直線后，此步工作變得簡單了很多，只要用粉線檢查校直線的直線度，就能判斷出型材的變形量，通過火攻矯正型材的腹板，使其校直線的直線度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求也就完成了組合型材的加工。

利用100檢查線使小中組從材和主材的組合更加簡單和準(zhǔn)確；在沒有此類100檢查線的情況下，從材安裝端差的控制累積誤差大，過梁孔處的從材定位要首先了解更多的圖紙信息（縱骨規(guī)格、節(jié)點(diǎn)形式等），依據(jù)100檢查線安裝避免了上述麻煩，裝配施工操作更簡便。如圖1小中組基準(zhǔn)線應(yīng)用示意。

圖1 小中組100檢查線應(yīng)用示意

FCB拼板和縱骨裝焊工位同樣利用100檢查線簡化了施工操作，提升了裝焊精度。在主板拼板過程中利用單板數(shù)切噴線，保證此噴線一致，有效地控制了拼板精度；對拼焊完成的主板重新勘劃了100檢查線，為后道工序（縱骨裝配）提供裝配基準(zhǔn)線；縱骨裝配時只需保持縱骨和主板基準(zhǔn)線一致，就能有效控制端差精度，減少累積誤差。拼板、片體預(yù)制100檢查線應(yīng)用示意如圖2所示。

圖2 拼板、片體預(yù)制100檢查線的應(yīng)用示意

2.3 分段大組立階段基準(zhǔn)線的應(yīng)用

分段大組階段階段，結(jié)構(gòu)裝配主要使用了端部100檢查線，控制裝配端差精度，減少累積誤差；子分段之間定位使用了網(wǎng)絡(luò)線，此網(wǎng)絡(luò)線是在子分段焊接結(jié)束后，根據(jù)子分段的精度狀況優(yōu)化后進(jìn)行勘劃，對網(wǎng)絡(luò)線定義了XY坐標(biāo)的三個方向，對子分段的精度誤差進(jìn)行了充分限制，保證子分段之間組合時累積誤差小。分段制作完成后，根據(jù)測量結(jié)果，勘劃出整個分段的網(wǎng)絡(luò)線，為后續(xù)的總組、搭載提供基準(zhǔn)線依據(jù)。分段組立階段端部100檢查線應(yīng)用示意如圖3所示。

圖3 分段組立階段端部100檢查線的應(yīng)用示意

2.4 分段總組搭載階段基準(zhǔn)線的應(yīng)用

地樣線作為總組、搭載定位和精度檢驗(yàn)的基礎(chǔ)應(yīng)由精控班首先繪劃。分段總組搭載定位以網(wǎng)絡(luò)線（肋檢線、中心線、縱剖線、水線）、100mm檢查線為依據(jù)。以地樣線、網(wǎng)絡(luò)線、檢查線為依據(jù)進(jìn)行分段定位，如圖4所示。以100檢查線為依據(jù)對裝配間隙進(jìn)行修整，如圖5所示。

圖4 以地樣線、網(wǎng)絡(luò)線、檢查線為依據(jù)進(jìn)行分段定位

圖5 以100檢查線為依據(jù)對裝配間隙進(jìn)行修整

3 總結(jié)

相比于數(shù)據(jù)庫、人工、測量表單等信息傳遞手段，基準(zhǔn)線具有數(shù)據(jù)直觀、易操作、準(zhǔn)確快捷、成本低、附加勞動量小等優(yōu)點(diǎn)，基準(zhǔn)線將成為造船過程控制的重要依據(jù)?；鶞?zhǔn)線策劃工作繁瑣復(fù)雜，是基準(zhǔn)線實(shí)施的重點(diǎn)工作。

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