磁性工裝與螺栓式卡瑪?shù)耐茝V應用

林仁志 鄭樂濱 張先進

（廣船國際工法研究所）

0 引言

“工欲善其事，必先利其器”。隨著造船業(yè)行情持續(xù)走低，提質增效已成為各船企的一致性共識。閉關鎖國，閉門造車，不利于公司的發(fā)展。

目前船舶制造中，裝配作業(yè)普遍延續(xù)著零幾年，甚至九十年代時的作業(yè)習慣，裝配時采用碼板、大錘、大量的點焊等工作。裝配效率低、勞動負荷大、生產成本高、環(huán)境污染等對作業(yè)人員身體傷害較大，與日韓等先進船企的造船技術無法相比。傳統(tǒng)的工裝，已不太適應當前行業(yè)的發(fā)展，急需做出改變。要多向外部環(huán)境學習，引進先進的工藝，技術，方法。提升生產效率，改善施工作業(yè)環(huán)境。新型工裝的研究革新，推廣應用已成為各船企的必修科目。

1 新型工裝的推廣與應用

船舶建造合攏新工藝主要通過簡易的工裝，快速便捷的實現(xiàn)拼板、分段合攏的對接校平，可以有效提高拼板、分段合攏的效率，降低材料及人工成本，改善工人勞動條件。通過不斷地向先進船廠和先進生產技術學習，并經過不斷溝通和試驗，引進了磁性工裝和螺柱式裝配卡碼。經過近兩年的實船建造試用，通過不斷改進完善，船舶建造合攏裝配新工藝已具備實際應用和推廣的條件。

1.1 磁性工裝

磁性工裝根據(jù)現(xiàn)場試用及改進，目前主要方便使用的有小件搬運磁鐵、直角定位和防倒塌工具、磁力壓碼、磁力線型調節(jié)器、磁力拼板器、防雨水磁鐵等。

1.1.1 小件搬運磁鐵

見圖1，主要使用在下料階段，現(xiàn)場可以方便的將余廢料移開，無需彎腰，使用簡單，現(xiàn)場應用較為普遍。傳統(tǒng)方法需采用割刀先切割出一個缺口，再用手拉出來，由于切割的缺口較小，很容易掉到下方的胎架內，給清理工作帶來不便。

1.1.2 直角定位和防倒塌工裝（輕型裝和重型裝）

見圖2，主要使用在小合攏制作區(qū)域，對于較小的零件，現(xiàn)場使用比較方便，也可以省去用角尺測量垂直度，現(xiàn)場應用較為廣泛。傳統(tǒng)作業(yè)方法需要使用角尺測量，且需要兩人配合作業(yè)，存在傾倒的可能性。

1.1.3 磁力線型調節(jié)定位器（輕裝型和重型裝）

見圖3，主要使用在小合攏區(qū)域，能夠有效快速調節(jié)骨材橫向對位或變形的問題，經常與直角定位和防倒塌工具配合使用。右下圖為傳統(tǒng)作業(yè)方法，需先焊接碼板，再使用三角楔和錘子完成對位，如果變形較多，焊接碼板數(shù)量將也要增多，且效率較低。

1.1.4 磁力壓碼（輕裝型和重型裝）

見圖4，主要使用在小合攏區(qū)域，無需點焊和錘擊，能夠調節(jié)縱骨高度方向的變形，傳統(tǒng)方法是點焊七字碼或門字碼的碼板配合使用三角楔及大錘進行調節(jié)。

選取1車位研究對象，測試運行狀態(tài)下的車內噪聲，按照標準《GB 14892-2006 城市軌道交通列車噪聲限值和測量方法》的要求，沿著1車車體中軸線，分別在1車的客室前部、中部、后部布置噪聲測點，測點高度距離地板1.2m，方向朝上。

1.1.5 磁力拼板器

見圖5，主要使用在小合攏區(qū)域，該工裝針對于薄板拼板效果較好。單人操作，簡單方便，無碼腳。傳統(tǒng)方法基本采用大錘敲擊或用七字碼進行調平，效率低、存在碼腳。

1.2 螺柱式裝配卡碼

1.2.1 卡碼樣式及裝配

螺柱式裝配卡碼是在裝配面焊接螺柱，通過螺栓緊固卡碼進行裝配?，F(xiàn)場需將兩端固定，每隔3～4m加一個長排，以控制焊縫橫向收縮。

1.2.2 螺柱的焊接

使用專門的螺柱焊接設備進行焊接，螺柱與母材接觸位置需使用瓷環(huán)襯墊。螺柱焊接是將螺柱一端與板材表面接觸，先在螺柱和母材之間引弧，待接觸面熔化后，對螺柱施加一定壓力，將螺柱端浸入熔池，并將液態(tài)金屬部分擠出接頭，形成再結晶的塑性連接或再結晶和重結晶混合連接接頭的焊接的方法。

1.2.3 卡碼的安裝

螺栓焊接到位后，安裝專用卡碼，上方需增加墊片和螺母，采用活動扳手調整螺母的松緊來調節(jié)拼板縫兩側鋼板的平整度。裝配完畢后，整體效果，基本每個活絡卡碼需使用2～3個螺栓，長卡碼需要4～6個。

圖1 搬運工裝

圖2 定位工裝

圖3 調節(jié)定位工裝

1.2.4 卡碼的拆除

拼板縫焊接完成后，需對卡碼進行拆除，先將螺母擰出來，專用卡碼取出后，螺柱端部有凹槽，利用折彎方式將螺栓折斷，碼腳較小，再對鋼板上的螺栓余高磨平，無需補焊，整個作業(yè)流程完畢。普通焊接碼板方式留下碼腳較大,碳刨易傷到母材，需補焊處理

1.2.5 螺柱式卡碼優(yōu)勢

如表1所示，相比較，螺柱式裝配卡碼的材料成本提高了，但補焊、打磨工作量減少了。綜合成本稍高，但每生產一條10m的焊縫，可節(jié)省約3.75h，生產效率提升了。在質量方面，該工裝由于采用碰焊固定，減少了傳統(tǒng)焊接對母材的損傷，拆除后打磨容易，工作量較少。而傳統(tǒng)的卡碼拆除需要氣割、碳刨以及補焊修補打磨等工作。工序相對于傳統(tǒng)卡碼減少了許多，也避免了對母材的損傷，減少了碼腳數(shù)量，能有效保證表面質量。

2 新型工裝推廣應用的社會與經濟效益

2.1 社會效益

圖4 壓碼工裝

圖5 拼板工裝

表1 螺柱式卡碼與焊接卡碼對比表

工裝主要目的是輔助我們更好的建造船舶，新型的工裝能給施工人員提供快捷高效、方便舒適、安全可靠的作業(yè)方式。另外，磁性工裝以及螺柱式裝配卡碼兩類工裝，其中都能減少燒焊，減少對環(huán)境的污染，更是對施工作業(yè)人員的一種保護。其符合了未來船廠“以人為本、工裝化、自動化、綠色造船、快樂造船”的發(fā)展理念，為提升造船工裝技術水平與船廠形象、改善施工工人工作條件、增強企業(yè)向心力提供了硬件基礎。

2.2 經濟效益

從經濟角度看，螺柱式裝配卡碼活絡卡碼相比焊接卡碼，成本降低18%，但工效提高了近4倍。另外，活絡卡碼碼腳不需要補焊，提高了母材表面質量。磁性工裝的使用，改善施工人員的施工環(huán)境，降低施工人員的事故風險，減少了燒焊造成是成本及人工成本的提高，它的投入將從提升造船效率中得到可觀回報。

3 結束語

經過對上述兩類新型工裝-磁性工裝及螺柱式裝配卡碼的綜合分析，結合現(xiàn)場實際使用情況，新型船用工裝適用于當前現(xiàn)代船舶建造的需要，結構簡單、輕便。實踐證明，這些新型工裝是經濟高效、安全可靠的，是適應現(xiàn)代造船模式并可以替代傳統(tǒng)操作方式的新型工裝。現(xiàn)已廣泛運用到生產中并取得了顯著成效?，F(xiàn)代造船以“降本增效、綠色造船”理念為指導。,越來越多的新型實用的工裝將會得到推廣使用,為船舶整體建造技術水平的提高翻開新的篇章。

圖6 螺柱式裝配卡碼

圖7 螺柱式卡碼裝配示意圖

圖8 螺柱焊后效果圖

圖9 螺柱式卡碼裝配效果圖

圖10 螺柱拆除及磨平后

圖11 常規(guī)卡碼拆除及磨平后