雙斜切片段精度控制技術(shù)

王冠，曹嶺，周慶一

(上海外高橋造船有限公司，上海 200137)

在曲型分段的制作過程中，雙斜切片段是最難控制的一種。雙斜切片段就是在縱、橫兩個方向上具有雙重曲度的片段，精度控制難度高，現(xiàn)場制作時頻繁的出現(xiàn)種種問題，嚴(yán)重影響分段的制作精度和制作周期。目前針對雙斜切片段的精度還沒有形成切實(shí)可行的控制工藝措施，為此，考慮通過在分段各階段對雙斜切片段的工藝與控制措施進(jìn)行分析與效果驗(yàn)證，形成一套雙斜切片段精度控制工藝技術(shù)。

1 加工階段主要問題及控制措施

1.1 曲外板加工

1)根據(jù)外板線型不同，在施工之前首先需確認(rèn)所加工外板的船號及零件號，準(zhǔn)備相對應(yīng)外板號的樣板(圖1)及樣箱(圖2)，并且確認(rèn)樣板樣箱是否損壞；樣板制作時，需做好4個標(biāo)記：兩側(cè)的余量線標(biāo)記、等高線標(biāo)記以及中心線標(biāo)記(圖3)。如有需要使用活絡(luò)樣板的，需提前先制作活絡(luò)樣板，然后才能進(jìn)行施工。

圖1 樣板

圖2 樣箱

圖3 樣板標(biāo)記

2)機(jī)器壓彎階段，注意連續(xù)測量外板的線形，待外板壓彎結(jié)束后用樣板和樣箱對加工線形進(jìn)行檢查(圖4)，偏差控制在±3 mm以內(nèi)。

圖4 壓彎精度檢查現(xiàn)場

3)水火彎板階段，首先把加工件吊運(yùn)至火工平臺上將位置調(diào)整到位，然后按照外板上的劣勢線進(jìn)行火工(圖5)。

圖5 曲外板火工現(xiàn)場

4)在火工時對曲外板的艏艉端進(jìn)行反變形加放，見圖6。

圖6 曲外板彎板反變形的加放

5)火工結(jié)束后使用樣板或樣箱對線形進(jìn)行檢查(圖7)，確定扭勢、橫向彎曲、縱向彎曲、標(biāo)高、箱底水平的偏差，對于超過精度控制標(biāo)準(zhǔn)的位置需進(jìn)行二次火工，直到偏差控制在±3 mm以內(nèi)。

圖7 火工精度檢查現(xiàn)場

6)外板火工結(jié)束，線形矯正無誤后，對于存在余量的外板需劃出余量線(圖8)，并按照相關(guān)要求對余量進(jìn)行切割(圖9)。全部完工后按工藝進(jìn)行吊裝，分類規(guī)范擺放。

圖8 劃余量線現(xiàn)場

圖9 余量切割現(xiàn)場

1.2 線型肋骨加工

1)線型肋骨在制作前，需施工校平線(圖10)，對沒有校平線的板材需手工劃線，確保校平線100%施工。

圖10 校平線施工現(xiàn)場

2)線型肋骨面板的制作需保證面板壓彎精度，壓彎注意曲率的控制，壓彎量做大5%(圖11)，以抵消壓彎后的回彈，但不可壓彎過大。壓彎后的面板需利用樣板進(jìn)行精度全檢。

圖11 面板壓彎反變形設(shè)置

3)線型肋骨在裝配時，首先需對腹板進(jìn)行墊平，然后裝配筋板及面板，注意在腹板裝配時在腹板板縫靠面板側(cè)加放反變形，如圖12所示，電焊前確認(rèn)整體校平線的直線度(考慮反變形影響)，無誤后進(jìn)行電焊施工，燒焊時需嚴(yán)格按照焊接順序及焊接工藝進(jìn)行施工。

圖12 腹板板縫反變形的加放

4)在電焊施工完成后，按照標(biāo)準(zhǔn)±2 mm對肋骨進(jìn)行火工矯正(圖13)，通過校平線檢驗(yàn)火工矯正是否到位。

圖13 火工矯正現(xiàn)場

5)火工矯正后，在線型肋骨下口方向往上施工下口定位基準(zhǔn)線。注意，肋骨下口基準(zhǔn)線施工時需考慮肋骨下口余量值。

1.3 加工階段管理要求

1)加工在外板冷熱加工及線型肋骨的火工矯正環(huán)節(jié)，必須保證線形調(diào)整到±3 mm以內(nèi)，自檢確認(rèn)后報(bào)精度檢查。

2)在外板及線型肋骨堆放時，需按照線型分類擺放，后續(xù)的運(yùn)輸過程中盡量不要堆壓，防止因時間過長產(chǎn)生變形；如若后道反饋?zhàn)冃屋^大，加工需進(jìn)行確認(rèn)，必要時協(xié)助進(jìn)行矯正。

3)下口基準(zhǔn)線的施工必須保證尺寸施工準(zhǔn)確，線條清晰，對余量值、理論值及實(shí)際值進(jìn)行目視化標(biāo)記。

4)加工此類重點(diǎn)片段的各施工環(huán)節(jié)需報(bào)精度檢查。

2 組立階段主要問題及控制措施

2.1 地線網(wǎng)格線

1)確認(rèn)地線網(wǎng)格線完好無損，檢查不銹鋼片及樣沖點(diǎn)是否清晰可見，必要時重新開設(shè)地線網(wǎng)格線。

2)按不銹鋼片上的樣沖標(biāo)記彈出地線網(wǎng)格線。

2.2 地線施工

1)嚴(yán)格按照地線標(biāo)準(zhǔn)值規(guī)范施工地線，保證地標(biāo)的完整性(圖14)。

圖14 地線施工示意

2)地線施工完成后必須進(jìn)行精度報(bào)驗(yàn)，精度檢查合格后方可進(jìn)入下一道工序。

2.3 胎架設(shè)置

1)胎架高度超過1.5 m必須正確使用連接桿，保證胎架的穩(wěn)定性及垂直度。

2)對于外板伸出胎架1 m以上時需使用臨時胎架進(jìn)行支撐。

3)胎架高度設(shè)置前，需對胎架水平基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行確認(rèn)，保證水平基準(zhǔn)點(diǎn)的偏差在±1 mm以內(nèi)，基準(zhǔn)點(diǎn)統(tǒng)一后，高度設(shè)置時必須與設(shè)計(jì)胎架設(shè)置高度一致。

4)胎架設(shè)置完成后進(jìn)行精度報(bào)驗(yàn)，只有經(jīng)精度檢查合格后方可吊板進(jìn)入下一道工序。

2.4 拼板

1)拼板時以第一塊板為基準(zhǔn)進(jìn)行定位，嚴(yán)格保證端點(diǎn)的地線重合度(圖15)以及端點(diǎn)的高度坐標(biāo)值(圖16)，允許偏差極限為±3 mm，后續(xù)第二塊主板拼板，均以此為基準(zhǔn)依次施工。

圖15 第一塊板定位示意

圖16 高度坐標(biāo)值確認(rèn)

2)對外板與胎架的接觸情況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)接觸不良情況，嚴(yán)禁對胎架高度進(jìn)行調(diào)整，確認(rèn)設(shè)計(jì)胎架圖及胎架高度無誤后及時進(jìn)行火工二次處理。

3)拼板過程中嚴(yán)格保證無余量邊端面直線度，控制標(biāo)準(zhǔn)為±2 mm。

4)拼板結(jié)束，焊接前對外板水平進(jìn)行調(diào)整，保證水平在±3 mm以內(nèi)，達(dá)標(biāo)后剛性固定四周，并對拼板焊前主尺寸進(jìn)行自檢，確認(rèn)后進(jìn)行精度報(bào)驗(yàn)，待精度檢查合格后方可進(jìn)行施焊。

5)電焊施工時嚴(yán)格按照焊接工藝及焊接順序進(jìn)行燒焊，減少焊接變形及收縮。

6)焊接結(jié)束后對拼板進(jìn)行背燒，釋放焊接應(yīng)力，保證外板線形，背燒后對拼板焊后主尺寸進(jìn)行自檢并在主板上目視化標(biāo)記，同時對外板胎架接觸率進(jìn)行二次檢查及調(diào)整，保證胎架接觸率在95%以上。

2.5 二次劃線

1)二次劃線前再次確認(rèn)首部及上口地線重合度，首部端面直線度。

2)沿板邊開設(shè)艏部基準(zhǔn)線，上下口方向同步施工，確認(rèn)無誤后施工樣沖。

3)以無余量邊為基準(zhǔn)，參照二次劃線圖進(jìn)行劃線。用卷尺沿船長及船寬方向依次撥點(diǎn)，分散延長量計(jì)入劃線尺寸。將余量線、焊接保留線、肋骨定位基準(zhǔn)線劃出，使用鴨嘴筆、墨斗、樣條最終完成劃線。

4)根據(jù)理論尺寸數(shù)值、端部補(bǔ)償量以及分散延長量，換算出余量邊實(shí)際余量，劃出余量線并敲上樣沖。(注：余量線需通長施工)

5)根據(jù)余量線往上口150 mm施工外板下口線型肋骨的定位基準(zhǔn)線(圖17)，此基準(zhǔn)線需通長整體施工。

圖17 肋骨定位基準(zhǔn)線施工

6)按照圖紙余量尺寸，將下口長出的余量進(jìn)行切割，按照標(biāo)準(zhǔn)余量值進(jìn)行保留。

7)根據(jù)裝配圖標(biāo)注內(nèi)部構(gòu)件板厚方向、構(gòu)件號、構(gòu)件角度和余量/補(bǔ)償量等信息。

8)劃線結(jié)束后進(jìn)行自檢確認(rèn)，無誤后進(jìn)行精度報(bào)驗(yàn)，待檢查合格后方可進(jìn)行下一步裝配。

2.6 裝配階段

1)肋骨裝配時原則上以下口對位線進(jìn)行定位，綜合考慮上口情況，保證肋骨端差，對位線(圖18)偏差控制在±2 mm以內(nèi)。

圖18 對位線對合

2)線型肋骨裝配時需用角度尺進(jìn)行定位，角度尺在測量時需保證與肋骨腹板垂直，裝配過程中需保證肋骨角度偏差在0.2°以內(nèi)(如圖19)，對于肋骨尺寸較大的，可適當(dāng)增加斜撐進(jìn)行角度固定。

圖19 線型肋骨定位角度示意

3)內(nèi)部材趾端的精度控制，線型肋骨裝配完成后，需對肋骨趾端進(jìn)行拉線確認(rèn)(如圖20)，保證其在同一平面，不能出現(xiàn)短的現(xiàn)象，趾端控制在0～5 mm以內(nèi)。

圖20 趾端拉線確認(rèn)

4)裝配過程中如遇到線型肋骨線形不良，偏差較大的必須將肋骨斷開進(jìn)行調(diào)整；偏差較小的采用火工進(jìn)行矯正，嚴(yán)禁將外板硬拉與肋骨貼合，整個裝配過程必須嚴(yán)格保證外板整體線形。

5)裝配完成后，對上口肋位甲板企口位置尺寸進(jìn)行確認(rèn)，對長出的肋板進(jìn)行切割，保證肋板上口與甲板企口平齊。

6)裝配完成后進(jìn)行自檢確認(rèn)，無誤后進(jìn)行精度報(bào)驗(yàn)，利用全站儀采用三維的方式進(jìn)行檢查，待檢查合格后方可進(jìn)行焊接。

2.7 精度管理要求

1)片段裝配時，只需對構(gòu)件進(jìn)行基本的點(diǎn)焊定位，裝配完成，對片段整體進(jìn)行水平、尺寸、間距等基礎(chǔ)精度管理項(xiàng)目的自檢，調(diào)整到位后進(jìn)行焊前定位檢查。

2)根據(jù)定位數(shù)據(jù)對片段進(jìn)行修正，嚴(yán)禁野蠻施工及假修，修正完成后進(jìn)行自檢，確認(rèn)是否修正到位，確認(rèn)無誤后進(jìn)行精度報(bào)驗(yàn)，同時提交定位數(shù)據(jù)自檢單。

3)片段整體完工后必須對大肋位進(jìn)行背燒釋放應(yīng)力，對片段變形位置進(jìn)行火工矯正，背燒距離超過2M的進(jìn)行劃線，嚴(yán)格按照規(guī)定溫度及劃線規(guī)范施工，控制外板合攏口的整體線形。

2.8 脫胎擺放階段

1)片段脫胎擺放前，根據(jù)擱墩布置圖用石筆在片段上大致劃出擱墩擺放的位置，偏差控制在20 mm以內(nèi)。

2)片段上門架前需保證兩個門架的水平在同一水平基準(zhǔn)面。

3)片段上門架后必須嚴(yán)格按其線形給片段做好相應(yīng)的支撐固定(圖21)。

圖21 支撐固定

4)因片段線形較大，運(yùn)輸過程中必須保證其平穩(wěn)性，防止運(yùn)輸變形。

3 結(jié)論

如上，便形成了一套完整的雙斜切片段精度控制工藝。通過在生產(chǎn)中的實(shí)施和驗(yàn)證，雙斜切片段的整體完工精度有了很大的提升，流往總組階段后，修正工作量明顯減少，開刀率由原來的50%降低到了15%以內(nèi)，提高了建造效率。此工藝可推廣到所有類型船舶雙斜切片段的建造中，將原來在后道工序的問題通過規(guī)范施工及修正前移來解決，既可降低后道的返修工作量，縮短建造周期，還可有效控制成本。但雙斜切片段在吊運(yùn)、過程運(yùn)輸、翻身等環(huán)節(jié)還是存在一定的變形，而且有一些不可控的因素。針對雙斜切片段過程變形的精度控制研究還有很多的工作要做，今后將加大力度繼續(xù)開展改善此瓶頸問題的研究，提高雙斜切片段的建造精度。