淺談船體生產(chǎn)設(shè)計(jì)精度控制技術(shù)

彭秉龍+王忠偉

（大連中遠(yuǎn)船務(wù)工程有限公司 遼寧省大連市 116023）

摘 要：近幾年船舶市場不景氣，控制成本輸出同時(shí)使企業(yè)效益最大化成為市場競爭力的法寶之一，而船舶精度控制技術(shù)在這方面起到了舉足輕重的作用，因?yàn)樗粌H能縮短船舶建造周期同時(shí)降低成本，并且能提高船舶質(zhì)量，在船舶建造中起到了重要的地位。本文就船體生產(chǎn)設(shè)計(jì)精度控制技術(shù)進(jìn)而分析。

關(guān)鍵詞：船體；設(shè)計(jì)；精度控制

引言

船體建造精度控制技術(shù)以船體建造精度標(biāo)準(zhǔn)為基本衡量準(zhǔn)則，通過利用現(xiàn)代科學(xué)管理技術(shù)手段，對船舶建造過程中的尺寸精度控制，以此來不斷健全精度控制體系、建立精度管理體制、完善精度檢測手段和方法并提出精度控制目標(biāo)及其計(jì)劃等。

一、精度控制計(jì)劃

編制精度計(jì)劃不僅是船體精度控制的重要環(huán)節(jié)和核心所在，也是整個(gè)控制工作系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的樞紐。生產(chǎn)設(shè)計(jì)、工藝準(zhǔn)備和施工實(shí)施階段的精度控制，都應(yīng)該嚴(yán)格按照精度計(jì)劃的原則和要求執(zhí)行，這樣才能最終達(dá)到實(shí)現(xiàn)船體建造的精度目標(biāo)。

在船體分段建造精度管理體系中，精度計(jì)劃的主要任務(wù)是確定補(bǔ)償量值和加工工藝方法，編制出船體精度管理計(jì)劃的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，提出船體建造各階段的精度管理要求。補(bǔ)償量加放是否合理恰當(dāng)，直接關(guān)系到船體精度控制的成敗，而尺寸鏈理論是研究產(chǎn)品各零部件之間尺寸關(guān)系的一種有效的方法。

1.1尺寸鏈在精度設(shè)計(jì)中的的應(yīng)用

計(jì)算尺寸鏈就是為了正確地確定尺寸鏈中各環(huán)的尺寸和公差，并合理分配公差。通常有以下用法。

正算法。已知組成環(huán)的基本尺寸和極限偏差，求封閉環(huán)的基本尺寸和偏差，主要用于驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否正確。

中間算法。己知封閉環(huán)及組成環(huán)的尺寸和偏差，求某一組成環(huán)的尺寸和偏差。主要用于工藝上，進(jìn)行基準(zhǔn)面換算和確定工序尺寸。

反算法。己知封閉環(huán)的基本尺寸和極限偏差以及組成環(huán)的基本尺寸，求組成環(huán)的偏差，主要用于精度設(shè)計(jì)方面。

求取補(bǔ)償量的工作，實(shí)際上就是先進(jìn)行各項(xiàng)系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的合成，然后將合成誤差的負(fù)值取為預(yù)留的補(bǔ)償值，對加工過程中的尺寸進(jìn)行校正，以保證合攏精度，達(dá)到無余量上船臺的目的。具體做法是，由后一道工序向前一道工序提出具體的精度要求，即船臺（船塢）總裝向總段制作提出具體要求，總段向分段提出具體要求，分段向部件提出具體要求，最后落實(shí)到零件上規(guī)定出具體的要求。要求包括下料、余量的切割范圍、初余量設(shè)計(jì)值，余量切割時(shí)機(jī)、具體補(bǔ)償值的大小等。

1.2補(bǔ)償量的分配

尺寸的精度補(bǔ)償就是在基本尺寸的基礎(chǔ)上新增一個(gè)值，供船體建造各工序配合使用，并最終在滿足工件配合尺寸精度要求的基礎(chǔ)上被各道工序彌合。增加的量值被稱為補(bǔ)償量。

以一維補(bǔ)償量的分析為例，設(shè)總補(bǔ)償量為A，系統(tǒng)誤差的補(bǔ)償量為X，隨機(jī)誤差的補(bǔ)償量為Y，總補(bǔ)償量為： ，式中ai各工藝階段補(bǔ)償量的平均值，即零件加工、零件裝配、部件裝配、組件裝配、分段裝配、總段裝配以及船臺（塢）合攏補(bǔ)償量；n、m各工序內(nèi)系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的項(xiàng)數(shù)。

1.3補(bǔ)償量的計(jì)算

在確定補(bǔ)償量時(shí)以焊接收縮變形因素為主。本來，在確定補(bǔ)償量的時(shí)候，應(yīng)該全面考慮各種不同的因素對工件變形的影響，但由于船舶建造過程中的影響因素太多，并且錯(cuò)綜復(fù)雜，而焊接收縮變形及量值較其他因素影響大，所以目前從簡化問題及由此尚能滿足工程要求的角度出發(fā)，考慮因素時(shí)主要考慮焊接收縮變形。

二、船體分段建造中的精度控制

2.1過程中的精度控制

在船體分段建造的精度控制中，每個(gè)階段都要進(jìn)行嚴(yán)格的精度控制，這樣既能保證本建造階段的精度滿足要求，同時(shí)也為下一個(gè)建造階段的精度控制打下良好的基礎(chǔ)。在各階段中，其每個(gè)工序的精度控制程序應(yīng)該包括，典型工藝流程、精度控制點(diǎn)、精度標(biāo)準(zhǔn)與檢驗(yàn)。現(xiàn)分別表述如下。

①典型工藝流程。在每個(gè)工序的精度控制過程中，應(yīng)確定一個(gè)合理的工藝流程。合理的工藝流程既能夠使施工人員按照統(tǒng)一的程序進(jìn)行產(chǎn)品的生產(chǎn)，也有利于保證產(chǎn)品的精度與質(zhì)量。②精度控制點(diǎn)。精度控制點(diǎn)明確了影響產(chǎn)品精度與質(zhì)量的主要因素，使施工人員能夠在生產(chǎn)過程中自行對產(chǎn)品精度進(jìn)行控制，保證產(chǎn)品的精度與質(zhì)量。③精度標(biāo)準(zhǔn)與檢驗(yàn)。精度標(biāo)準(zhǔn)是精度控制過程中檢驗(yàn)的基礎(chǔ)，是檢驗(yàn)產(chǎn)品精度的參照物，同時(shí)也是保證下道工序精度的前提。

2.2精度控制過程中的數(shù)據(jù)測量

在船舶建造精度管理中測量一般歸結(jié)為大、中尺寸的測量，與一般尺寸工件的測量相比，船舶建造中的測量難度較大。在影響大尺寸工件制造誤差的多種因素中，測量誤差占有最大的成分，同時(shí)，測量手段的選擇也受到很大的限制。要提高造船精度和造船質(zhì)量，必須要有可靠的檢測工具和較高的測量水平，開發(fā)合適的先進(jìn)測量技術(shù)，是加快造船業(yè)發(fā)展步伐的有效途徑。

2.3對反饋數(shù)據(jù)的分析

在得到反饋數(shù)據(jù)以后，應(yīng)及時(shí)選用合適的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、統(tǒng)計(jì)、分析，修正補(bǔ)償量，更好地達(dá)到指導(dǎo)生產(chǎn)的作用。常用的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法有如下幾種。

①正態(tài)分布。正態(tài)分布是具有兩個(gè)參數(shù)μ和σ的連續(xù)型隨機(jī)變量的分布，第一個(gè)參數(shù)μ是服從正態(tài)分布的隨機(jī)變量的均值，第二個(gè)參數(shù)σ是此隨機(jī)變量的標(biāo)準(zhǔn)差，所以正態(tài)分布記作N（μ，σ）。服從正態(tài)分布的隨機(jī)變量的概率規(guī)律為取μ鄰近的值的概率大，而取離μ越遠(yuǎn)的值的概率越??；σ越小，分布越集中在μ附近，σ越大，分布越分散。②直方圖。即用一系列等寬不等高的長方形來表示數(shù)據(jù)。寬度表示數(shù)據(jù)范圍的時(shí)間間隔，高度表示在給定間隔內(nèi)數(shù)據(jù)出現(xiàn)的頻數(shù)，變化的高度形態(tài)表示數(shù)據(jù)的分布情況。根據(jù)直方圖提供的信息，可以推算出數(shù)據(jù)分布的各種特征值和過程能力指數(shù)以及過程的不合格品率等，為質(zhì)量改進(jìn)提供信息。③控制圖。在過程中，異常因素對產(chǎn)品的質(zhì)量變異影響的程度是很大的?？刂茍D是一種用于判斷過程正常還是異常的統(tǒng)計(jì)工具，可以有效區(qū)分過程的波動是固有的還是異常因素所引起的，為質(zhì)量管理從傳統(tǒng)的質(zhì)量檢驗(yàn)階段發(fā)展到統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制階段提供了有效的工具。④因果圖。主要用于分析質(zhì)量特性（結(jié)果）與可能影響質(zhì)量特性的因素的（原因）的一種工具，可以將許多可能的原因歸納成原因類別與子原因，畫成形似于魚刺的圖，通過對這些因素進(jìn)行全面系統(tǒng)地觀察與分析，找出其因果關(guān)系，從而把握現(xiàn)狀、尋找措施解決問題。⑤散布圖。是研究成對出現(xiàn)的數(shù)據(jù)（每對數(shù)據(jù)在平面直角坐標(biāo)系中與一個(gè)點(diǎn)一一對應(yīng)），即兩組變量之間相關(guān)關(guān)系的圖示技術(shù)。散布圖可以進(jìn)行定性分析，也可以進(jìn)行定量分析（回歸分析）。⑥調(diào)查表。即適用于收集數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，又適用于非數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；是用于收集和記錄數(shù)據(jù)的一種表格形式，便于按統(tǒng)一的方式收集數(shù)據(jù)并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算和分析。調(diào)查表用于對事物或項(xiàng)目的調(diào)查，需明確調(diào)查的基本要求、目的、類型和方式等。

三、結(jié)束語

造船技術(shù)中最重要的一項(xiàng)技術(shù)就是船體建造精度控制技術(shù)。船體建造精度控制技術(shù)的核心內(nèi)容是精度控制，而船體精度控制的難點(diǎn)之一是分段變形問題。通過船廠的實(shí)踐，作者認(rèn)為在船體分段預(yù)制過程中所采取的防變形措施總體來說是比較成功的，對工程的順利進(jìn)行和質(zhì)量的保證等方面起到了積極作用。但是對于能夠成功地靈活應(yīng)用船體建造精度控制技術(shù)，需要較長的時(shí)間并且是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程。

參考文獻(xiàn)：

[1]周宏，蔣志勇，馬曉平.基于質(zhì)量控制的艦船建造精度管理探討[J].造船技術(shù).2001（06）

[2]胡日強(qiáng).船體建造精度控制關(guān)鍵技術(shù)研究[D].大連理工大學(xué)2007

[3]葉家瑋編.船體建造測量及數(shù)據(jù)處理技術(shù)[M].華南理工大學(xué)出版社，2001

[4]李沁溢.國外先進(jìn)船體建造技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨向[J].造船技術(shù).2007（05）