無碼裝配工裝在分段組立階段的應(yīng)用

何開平 梁俊民 梁劍明 馮勝坤

摘 ? ?要：本文分析了當(dāng)前船舶建造分段組立過程中大量使用碼板裝配的缺陷，提出了無碼裝配工裝的應(yīng)用原則，介紹了組立階段各工序應(yīng)用無碼裝配工裝的方法。

關(guān)鍵詞：船舶建造;分段組立;無碼裝配

中圖分類號：U671.4 ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A

Abstract： This paper analyzes the defects in the block assembly by means of large number of fixed plates in shipbuilding process， puts forward the application principle of uncensored assembly tooling， and introduces the method of applying uncensored assembly tooling in each process of block assembly stage.

Key words： Shipbuilding; Block assembly; Uncensored assembly

1 ? ? 前言

船舶建造組立階段施工過程中，存在大量裝配作業(yè)。采用焊接臨時裝配碼板的傳統(tǒng)施工方式，焊接工作量大，還產(chǎn)生大量的批補磨工作，耗費人力物力，也不利于質(zhì)量的控制和效率的提升。在如何減少不必要的工作量，提高施工質(zhì)量和效率方面，各造船企業(yè)均在積極采用各類提質(zhì)增效的新工藝、新技術(shù)和新工裝，而無碼裝配輔助工裝的應(yīng)用無疑是有效手段之一。

2 ? ?傳統(tǒng)裝配使用碼板施工存在的問題

裝配作業(yè)是造船的重要流程工序，裝配作業(yè)效率的高低、質(zhì)量控制的好壞，均對后道工序的施工產(chǎn)生直接的影響。在傳統(tǒng)的船舶建造工藝流程中，對于板材的拼接、型材的安裝、部件的裝配、上胎板的拼縫等，往往需要采用大量的臨時性裝配碼板，并借助鐵錘、鐵楔、撬桿、花籃、油頂?shù)葌鹘y(tǒng)工具進行輔助作業(yè)，其存在以下問題：

（1）采用焊接裝配碼板的方式，在裝配過程中產(chǎn)生大量碼腳;

（2）產(chǎn)生的大量碼腳需要處理，增加批補磨工作，耗費人工多;

（3）在拆除碼腳過程中，容易對母材造成損傷;

（4）碼腳過多不僅打磨疤痕多、處理不完整，還可能影響外觀美觀性;

（5）工藝方式落后，裝配作業(yè)效率低下，施工周期長、耗能多，增加建造成本。

在當(dāng)前造船環(huán)境下，這種落后的施工工藝方法，已不能滿足要求，必須改進和優(yōu)化，應(yīng)用更為高效環(huán)保的無碼裝配工裝。

3 ? ?無碼裝配工裝的應(yīng)用

3.1 ?應(yīng)用原則

無碼裝配工裝，包括磁性無碼工裝和非磁性無碼工裝兩大類：磁性無碼工裝，主要是指利用強力磁鐵的磁性取代原有焊接的固定方式，實現(xiàn)調(diào)節(jié)、固定等裝配輔助作業(yè)，免去了焊接、打磨等無效作業(yè)，降低勞動強度，提高生產(chǎn)效率;非磁性無碼工裝，是指利用夾頭、螺栓、鐵楔或采用充氣方式等實現(xiàn)連接固定，代替焊接固定方式，從而實現(xiàn)調(diào)節(jié)、固定等裝配輔助作業(yè)的工藝裝備。

無碼裝配工裝的應(yīng)用，要符合以下原則：

（1）采用非焊接的形式，避免碼腳的產(chǎn)生;

（2）具有典型性和通用性，應(yīng)用范圍廣，并且可重復(fù)使用;

（3）操作簡單、便于搬運、能快速組裝，利于現(xiàn)場應(yīng)用;

（4）使用過程中不對母材造成損傷，不產(chǎn)生多余的手尾工作。

3.2 ?無碼裝配工裝的應(yīng)用

無碼裝配工裝，在船體裝配中，主要應(yīng)用于：板材拼接對接定位高低差調(diào)整;型材裝配定位;型材裝配間隙縮小、部件固定等工序上。

3.2.1 ?板縫對接定位

（1）小組立拼板

對于小組立拼板施工，往往是采取在拼板另一側(cè)臨時焊接7字碼板，并使用鐵楔和鐵錘捶打進行調(diào)整板縫高低差（見圖1），效率比較低下。

為了能夠?qū)崿F(xiàn)快速裝配、減少碼腳的批補磨，在小組立拼板施工中采用磁性工裝：在拼板縫較低一側(cè)放置磁鐵部件，通過磁力控制開關(guān)使磁鐵部件與板件貼合固定;在拼板縫另一側(cè)采用撬桿或液壓千斤頂頂壓，使板件達到拼板的精度要求，通過磁性工裝實現(xiàn)小組立拼板工序無碼裝配（見圖2）。

（2）大組立上胎拼板

大組立上胎拼板施工，由于板件內(nèi)部型材等結(jié)構(gòu)件已安裝，在胎上進行板縫對接定位時往往需要焊接大量裝配卡碼（見圖3），產(chǎn)生大量的碼腳。

為了減少碼腳，在大組立上胎板的板縫對接定位中應(yīng)用組合壓碼工裝：主要應(yīng)用于比較平直無明顯變形區(qū)域。工裝由掛板、壓板、頂板和螺栓組成，將工裝掛板從拼板縫間隙穿過，再用頂板、壓板組合連接成一個整體，并通過螺栓進行調(diào)整（見圖4）。

3.2.2 ?型材裝配固定

在型材裝配過程中，一般是采取焊接臨時卡碼或斜支撐進行固定的，甚至是在母材的型材裝配線位置兩側(cè)焊接卡碼作為擋板，然后吊裝型材到相應(yīng)位置卡在擋板兩側(cè)（見圖5），裝配過程產(chǎn)生大量碼腳。

考慮到各種型式的型材，如球扁鋼、角鋼、T排等的裝配固定作業(yè)要求，以及小組立和大組立的工序流程特點，采取了既具有多樣性又具有通用性的磁性工裝，主要有三種形式：第一種是通過磁力控制磁器開關(guān)，將磁鐵部件分別與母材、型材貼合使型材固定;第二種是通過磁力控制磁器開關(guān)，將磁鐵部件與母材貼合固定，另一端不與型材通過磁鐵部件固定，并在型材兩側(cè)交替放置磁性工裝來達到穩(wěn)固型材的目的;第三種是通過構(gòu)件可調(diào)的方式，將帶有磁鐵部件的上端部分在一定角度范圍內(nèi)調(diào)整，以兼顧具有角度的型材的定位（見圖6）。

同時，對于局部區(qū)域型材的裝配固定，還可以采用帶螺栓固定的無碼固定工裝進行固定。工裝由內(nèi)構(gòu)件防傾支架、板邊夾頭、夾緊螺桿等組成，通過防傾支架及螺桿配合夾緊內(nèi)構(gòu)件，（見圖7），與磁性工裝配合使用互相補充。

3.2.3 ?結(jié)構(gòu)裝配對線

當(dāng)型材、壁板框架、肋板部件在裝配固定后，還需要進一步的檢查和調(diào)整對線，以確保結(jié)構(gòu)按裝配線進行定位。一般采取的措施是在結(jié)構(gòu)一側(cè)焊接卡碼，再用鐵楔敲打并將結(jié)構(gòu)對位調(diào)整（見圖8）。

為了減少焊接及碼腳的產(chǎn)生，在結(jié)構(gòu)裝配對線工序應(yīng)用帶有頂推桿的磁性工裝：頂碼上安裝有推桿裝置，通過調(diào)整工裝上的旋鈕實現(xiàn)推桿的伸縮，從而調(diào)整型材的裝配位置;定位安裝時無需點焊卡碼，無需打磨焊疤及補焊，安裝效率較高，適用性較強（見圖9）。

3.2.4 ?型材裝配壓梁

在小組立和大組立階段，型材裝配過程中調(diào)整型材與母材的角焊縫間隙，使用裝配門架等輔助工裝是必不可少的。一般是通過焊接并借助油頂?shù)裙ぞ哌M行壓梁，焊接的方式不僅容易損傷母材，還產(chǎn)生大量碼腳（見圖10）。

為了減少輔助工裝的反復(fù)制作及不必要的碼腳處理，應(yīng)用磁性工裝和相應(yīng)T排壓梁輔助工裝。磁性工裝主要有兩種形式：一種是參考傳統(tǒng)的裝配方法，并采用磁鐵固定的方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)焊接的固定的方式，即在型材的兩側(cè)通過磁力控制磁器開關(guān)，將磁鐵部件與平母材貼合固定，并在型材上端正中位置采用液壓桿頂壓或螺桿旋轉(zhuǎn)頂壓的方式進行作業(yè);另一種是在型材的一側(cè)，通過磁力控制磁器開關(guān)將磁鐵部件與母材貼合固定，并采用撬桿下壓的方式進行作業(yè)（見圖11）。

同時，進一步根據(jù)T排與球鋼成井字形的結(jié)構(gòu)特點，應(yīng)用T排無碼裝配通用工裝：工裝下端開口形式與球鋼形狀一致，并借助鐵楔進行固定;上端通過可拆橫桿連接，并借助千斤頂進行頂升，在不改變原先裝配流程的基礎(chǔ)上實現(xiàn)無碼裝配;工裝在高度方向和左右方向均可以調(diào)節(jié)，能滿足不同規(guī)格的 T排結(jié)構(gòu)的裝配。通過非磁性裝配工裝和磁性輔助裝配工裝的配合使用，取代傳統(tǒng)焊接門型碼的方法，基本可實現(xiàn)大組立階段上胎板T排無碼裝配（見圖12）。

3.2.5 ?部件裝配固定

在船舶分段建造過程中，船體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的縱壁板以及肋板結(jié)構(gòu)，一般在小組階段就拼裝形成片體部件。在片體部件上胎裝配過程中往往需要在片體上焊接臨時斜撐加強材以防止片體部件傾倒，因而會在船體上殘留大量碼腳（見圖13）。

為了減少該類焊接式加強安裝所產(chǎn)生的碼腳，應(yīng)用一種可重復(fù)利用的免焊接的無碼裝配斜撐加強工裝：該工裝主要由兩端的卡蘭部件和中間連接桿組成，其中兩端卡蘭部件可緊固連接在板材、球扁鋼、T型材等結(jié)構(gòu)上;卡蘭在不工作時能夠輕松穿進型材，而在工作時卡蘭可以夾住并緊固型材;中間連接桿上設(shè)置可調(diào)節(jié)的螺桿，通過旋轉(zhuǎn)螺桿實現(xiàn)工裝長、短距離的調(diào)整，卡蘭與連接桿之間采用螺栓活動連接。將卡蘭設(shè)計成適用于球扁鋼、角鋼及T型材等三種形式（見圖14）。

4 ? ? 效益分析

（1）經(jīng)濟效益

使用無碼裝配工裝直接減少了碼板的使用，節(jié)約了材料成本及工時成本。以一件12 m組件的板縫對接定位為例，僅對接縫裝配就可直接節(jié)約成本約1650.4元。

（2）社會效益

應(yīng)用無碼裝配工裝，減少了焊接作業(yè)及焊接塵粉的產(chǎn)生，降低能源消耗及對環(huán)境的污染。同時，減少了碼板拆除和批補磨工作以及對母材的損傷，提高建造質(zhì)量和效率。

5 ? ?結(jié)束語

無碼裝配工藝相對于傳統(tǒng)的焊接式的裝配工藝來說，是一次工藝技術(shù)的革新和突破。采用先進的磁性工裝，以及簡易的非磁性無碼裝配工裝進行配合使用，磁性工裝和非磁性工裝既互相補充，又充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，從工藝技術(shù)上簡化了施工操作流程，大幅降低施工人員的勞動強度，改善現(xiàn)場施工環(huán)境，具有良好的應(yīng)用前景。

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