船體建造精度控制關(guān)鍵技術(shù)研究

張文杰

【摘 要】近年來，中國(guó)造船業(yè)有很大的進(jìn)步，但與其他國(guó)家相比，造船技術(shù)水平卻有著明顯的差距，主要體現(xiàn)在精度管理方面。精度管理水平的高低直接影響船舶的建造質(zhì)量以及船廠的經(jīng)濟(jì)效益。因此，中國(guó)要想成為造船強(qiáng)國(guó)，跟上時(shí)代發(fā)展的步伐，就必須在船舶建造中推行精度管理體系，以此來保證船舶的建造質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。本文對(duì)船體建造精度控制進(jìn)行了概述，并且闡述了船體建造精度控制的關(guān)鍵技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】船體建造；精度控制；關(guān)鍵技術(shù)

控制精度和質(zhì)量是造船企業(yè)管理的一個(gè)重要組成部分。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，以及管理科學(xué)化、現(xiàn)代化的要求，精度管理在造船企業(yè)管理中的地位和作用越來越顯得重要。有關(guān)精度管理的理論和方法的探索，也越來越豐富和深化，全面采用精度控制技術(shù)是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化造船的“里程碑”。以精度控制為核心的船體建造精度管理，是以船體建造精度標(biāo)準(zhǔn)為基本準(zhǔn)則，通過科學(xué)的管理方法與先進(jìn)的工藝技術(shù)手段，對(duì)船體建造進(jìn)行全過程的尺寸精度分析與控制，以達(dá)到最大限度減少現(xiàn)場(chǎng)修整工作量，提高工作效率，降低建造成本，保證產(chǎn)品質(zhì)量的目的。對(duì)船體精度管理體系的研究，是船體建造過程中與其相關(guān)技術(shù)得以實(shí)施的基礎(chǔ)，也是整個(gè)中國(guó)造船業(yè)發(fā)展的瓶頸環(huán)節(jié)。因此船舶精度控制技術(shù)是提高船舶質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本的主要手段。

一、船體精度管理的內(nèi)容

精度的控制技術(shù)是造船技術(shù)中的一門綜合性技術(shù)。船舶精度控制技術(shù)是實(shí)現(xiàn)造船模式轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)，該技術(shù)的合理實(shí)施也是其他相關(guān)技術(shù)得以應(yīng)用和發(fā)展的關(guān)鍵所在。因此，船舶精度控制技術(shù)是縮短造船周期、降低造船成本、提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段之一，同時(shí)也是開拓船舶市場(chǎng)的重要輔助手段。

船體建造精度管理，實(shí)質(zhì)上也是一個(gè)綜合性的過程管理。船體設(shè)計(jì)精度管理是保證產(chǎn)品質(zhì)量的起點(diǎn)，而船體建造精度管理是精度管理的關(guān)鍵所在，輔助技術(shù)工作是精度管理的基礎(chǔ)，質(zhì)量檢驗(yàn)是精度管理工作得以成功實(shí)施的保證。積極開展精度管理技術(shù)的研究，收集各種數(shù)據(jù)，盡快形成標(biāo)準(zhǔn)化，形成完善的精度控制體系，是解決船舶精度及質(zhì)量控制的當(dāng)務(wù)之急。從某種意義上說，產(chǎn)品的精度取決于管理水平，要建立精度控制隊(duì)伍與質(zhì)保體系，還要進(jìn)一步抓緊基礎(chǔ)工作，形成并完善標(biāo)準(zhǔn)化，提高精度控制水平。

船體建造精度控制技術(shù)的核心內(nèi)容是精度控制，這種技術(shù)是“精度”的定量表示，是一個(gè)量化的技術(shù)。也就是說，如果應(yīng)用精度控制技術(shù)，那么從下料開始，直到船臺(tái)合攏的一系列加工過程中，只要按照正常的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)工藝，在每道工序完成后，其生產(chǎn)精度就能夠滿足下道工序的要求，而不用進(jìn)行兩次修整，這種先進(jìn)的造船技術(shù)，在國(guó)外的一些船廠中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，能夠大大提高船廠的生產(chǎn)效率，提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。成功應(yīng)用船體建造精度管理技術(shù)，使得原先定性地給下料板材、型材預(yù)留的余量，變?yōu)槎浚ň_計(jì)算出補(bǔ)償量）。所有這一切均需要投入大量的人力、物力，并且是一個(gè)漫長(zhǎng)的過程，是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程。目前，已經(jīng)有一部分船廠能夠在生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段就將精度控制的信息反映在圖紙上，將精度控制值、補(bǔ)償值和各種各樣的信息反映在船舶放樣零件上，可實(shí)現(xiàn)所有零件、部件和分段的精度控制。如今，國(guó)內(nèi)的精度控制水平已經(jīng)能夠達(dá)到無余量下料、全船分段無余量上船臺(tái)合攏的階段。

二、船體建造精度控制關(guān)鍵技術(shù)

建造過程中的精度控制技術(shù)，是指從制造開始后，在加工、裝配、分段合攏和總段合攏等各工序中按著相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范實(shí)施精度控制技術(shù)，主要有兩方面的內(nèi)容一是各工序中的精度檢測(cè)與評(píng)估。二是出現(xiàn)超差問題時(shí)的對(duì)策。具體有以下的內(nèi)容：

1.加工工序的精度控制技術(shù)

切割切割技術(shù)己達(dá)到自動(dòng)化加工水平。對(duì)各類機(jī)器的檢測(cè)和修整、補(bǔ)充機(jī)器用消耗品，定期抽樣檢查零件的切割精度等是這段工序的精度控制的主要內(nèi)容。對(duì)策主要是調(diào)整機(jī)器的加工精度和培訓(xùn)作業(yè)人員的技術(shù)水平等。曲面加工曲面成型技術(shù)基本屬于手工作業(yè)水平。對(duì)成品的成型尺寸和焰道熱加工的溫度控制檢驗(yàn)等是這段工序的精度控制的主要內(nèi)容。對(duì)策主要是使作業(yè)工人掌握水火彎板基本變形機(jī)理的知識(shí)和提高加工的技術(shù)水平。而研究實(shí)用的水火成型工藝參數(shù)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，直至研制出可應(yīng)用于生產(chǎn)的水火成型自動(dòng)加工設(shè)備等是主要研究工作。

2.裝配工序的精度控制技術(shù)

小組立小組立中的精度控制技術(shù)主要有在橫向構(gòu)件上安裝小骨材的尺寸精度檢測(cè)對(duì)前期工序是否出錯(cuò)的檢驗(yàn)等。對(duì)策是修整超差的變形，報(bào)告前面工序的錯(cuò)誤并調(diào)整因此而出現(xiàn)的錯(cuò)誤，直至返工到前面的工序從新加工。大組立大組立是分段合攏前的最后一項(xiàng)工程。一方面受前期小組立裝配精度的影響，另一方面還要滿足分段合攏的精度要求。大組立中的精度控制技術(shù)主要有檢驗(yàn)縱骨定位精度檢驗(yàn)橫向構(gòu)件的裝配精度檢查焊接坡口的寬度等。對(duì)策是找出裝配中產(chǎn)生誤差的原因，并能分析累積誤差。分段重量、重心位置在分段前的作業(yè)過程中，每完成一道工序，需要檢測(cè)零件、部件、組立等的重量和重心位置能準(zhǔn)確估算的，可以省略測(cè)試。特別是在海洋結(jié)構(gòu)物的建造過程中，空船結(jié)構(gòu)的重量和重心位置的檢測(cè)和修整是必須的。

3.合攏過程的精度控制技術(shù)

由于調(diào)運(yùn)過程產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)變形等原因，使合攏中出現(xiàn)的最大問題是端部的錯(cuò)位現(xiàn)象。對(duì)策是設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)和基準(zhǔn)線，按著定位要領(lǐng)指導(dǎo)書進(jìn)行作業(yè)調(diào)整局部變形。

三、在生產(chǎn)設(shè)計(jì)中精度控制技術(shù)的應(yīng)用

1.補(bǔ)償量系統(tǒng)的應(yīng)用

從零件的下料開始，用補(bǔ)償量代替余量是生產(chǎn)設(shè)計(jì)中精度控制的重要內(nèi)容。補(bǔ)償量系統(tǒng)的研究主要包括有以造船生產(chǎn)中各種加工過程的尺寸測(cè)量為依據(jù)，建立船體零部件加工測(cè)量數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)在此基礎(chǔ)上，開展量化分析，分別建立各類零部件的切割補(bǔ)償量預(yù)測(cè)的數(shù)學(xué)模型、焊接補(bǔ)償量預(yù)測(cè)的數(shù)學(xué)模型、曲面成型補(bǔ)償量預(yù)測(cè)的數(shù)學(xué)模型、合攏裝配補(bǔ)償量預(yù)測(cè)的數(shù)學(xué)模型等。

2.高精度曲面展開技術(shù)的應(yīng)用

高精度曲面展開是完成曲面外板高質(zhì)量加工成型和加工補(bǔ)償量建模的基礎(chǔ)。高精度曲面展開技術(shù)的研究?jī)?nèi)容主要有有限單元方法的應(yīng)用研究單元板的拼接技術(shù)局部收縮量的計(jì)算等。

3.加工方法的確定

加工方法的確定是精度控制技術(shù)應(yīng)用的前提和保證。相反，采用不同的加工工藝方法，相對(duì)應(yīng)的尺寸補(bǔ)償也有所不同。例如，下料切割零件時(shí)，采用等離子制度切割機(jī)或氧乙炔自動(dòng)火焰切割機(jī)或半自動(dòng)火焰切割機(jī)等切割出的零件尺寸有所不同應(yīng)用熱加工使曲面外板成型或冷加工曲面成型的尺寸補(bǔ)償也不一樣。所以，加工方法的確定也是尺寸補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)和依據(jù)。

4.分段的劃分技術(shù)的應(yīng)用

分段的劃分技術(shù)是生產(chǎn)設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容，直接影響產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本等。分段的劃分因受船舶的特點(diǎn)和船廠生產(chǎn)條件等因素影響，而變成為復(fù)雜細(xì)致的技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)的研究?jī)?nèi)容主要有分段重量、重心位置和尺寸的選擇方法生產(chǎn)負(fù)荷的均衡性考慮方法船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的合理性確定方法施工工藝的合理性研究降低材料消耗的技術(shù)等。

四、結(jié)束語(yǔ)

以精度控制為核心的船體建造精度管理，是以船體建造精度標(biāo)準(zhǔn)為基本準(zhǔn)則，通過科學(xué)的管理方法與先進(jìn)的工藝技術(shù)手段，對(duì)船體建造進(jìn)行全過程的尺寸精度分析與控制，以達(dá)到最大限度減少現(xiàn)場(chǎng)修整工作量，提高工作效率，降低建造成本，保證產(chǎn)品質(zhì)量的目的。對(duì)船體精度管理體系的研究，是船體建造過程中與其相關(guān)技術(shù)得以實(shí)施的基礎(chǔ)，也是整個(gè)中國(guó)造船業(yè)發(fā)展的瓶頸環(huán)節(jié)。

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