船體外板三角加工樣板制作及輥壓線求取工藝

單炳田， 陳華康

(友聯(lián)船廠(蛇口)有限公司，廣東 深圳 518054)

船體外板按其形狀一般可分為平直板、單曲度板和雙曲度板。船體外板加工是船體建造和修理的重要工序，對于雙曲度板，一般是用油壓機或輥彎機先加工出一個方向的曲度(一般為曲度大的方向)，再用水火加工工藝加工出另一個方向的曲度。在進行船體外板加工之前，需要在板材上畫出輥壓線，作為油壓機或輥彎機在板材上的加工位置和方向。實踐證明，輥壓線確定的結(jié)果會直接影響板材成形質(zhì)量，以及后續(xù)水火彎板加工的工作量。

1 外板加工時存在的問題

我廠在外板加工時存在以下2個問題：①修船外板加工時的樣板多為用扁鐵敲制的單個橫曲樣條，而單個橫曲樣條僅能反映外板的橫向彎曲，僅能用于有橫向曲率單曲外板的加工，不能反映出外板的縱向彎曲與扭度。外板加工完成后各肋骨單個樣條的組合不能反映出外板的真實形狀，外板壓型加工扭度與縱向彎曲偏差沒有參考的基準線，無法檢驗外板加工完成后的準確度，往往在外板上船裝配時才發(fā)現(xiàn)偏差和錯誤，難以追溯出現(xiàn)偏差與錯誤的原因。②修造船同時存在外板加工時，由于輥壓線找得不準確，加工成型的外板扭度和縱向彎曲度與樣板有較大差別，往往需要二次火工校正，既費時又費力。

為了解決上述外板加工精度問題，可采用三角樣板對加工成型的外板進行檢驗，即在原來單個樣條適中位置加裝一條立柄，該立柄是縱向彎曲與扭度的基準，用一粉線或鋼絲在立柄視準面一邊串聯(lián)起各個三角樣板，可準確檢測加工成型后外板的偏差。三角樣板具有單個樣條與樣箱的組合功效，不僅起到輕便看樣加工的作用，并且具有檢測縱向彎曲與扭曲度的功能。同時，可以利用該三角樣板在外板展開圖上求取輥壓線，解決了某外板展開軟件給出的輥壓線不準確的難題。

2 三角樣板的制作

2.1 三角樣板的組成

每個三角樣板由一個直立的柄與橫向肋骨扁鋼樣條組成，在直立柄上有一個縱向彎曲刻度與視準面，三角樣板示意圖如圖1所示。外板經(jīng)過加工成型后，三角樣板按一定縱向傾斜角度直立其上，這些柄的視準面一邊就在空間形成一個平面。把每個柄上的縱向彎曲刻度連接起來成一直線，肋骨樣條與加工成型后的外板相貼合，即說明外板橫向彎曲與縱向彎曲符合船體型線要求，三角樣板拉線檢驗加工成型后的外板示意圖如圖2所示。

圖1 三角樣板示意圖

圖2 三角樣板拉線檢驗加工成型后的外板示意圖

2.2 三角樣板制作過程

1)三角樣板立柄高度及與外板夾角求取示意圖如圖3所示。在圖3中一塊外板適中的位置，作一直線和各肋骨型線相交，該直線作為三角樣板立柄的基準，并在該直線與外板兩端縫FR124.5+228和FR122.5-288交點上各取值500 mm，作為兩端縫三角樣板縱向彎曲的刻度基準。以立柄一側(cè)所在平面剖切外板，按照求取外板縱縫實長的方法求取立柄所在平面與外板交線的實長。由肋骨間縱向長度、兩端縫剖切面高度值(500 mm)，放樣求得外板中間各肋骨縱向彎曲的高度值(FR123為504 mm，F(xiàn)R124為502 mm)。量取樣板與外板剖切線的夾角，即樣板在剖切線位置與外板的夾角。

圖3 三角樣板立柄高度及與外板夾角求取示意圖

2)在圖3中截取每個肋位的肋骨型線及其上立柄的高度，然后以肋骨型線為基準，畫出每個肋骨的扁鋼樣條，并連同其上的立柄(可以帶一小段，上部接同一長度)，用3～5 mm厚的鋼板數(shù)控切割，然后將立柄按給出的高度值接長，在適當位置加撐，即可得到每個肋位的三角樣板。當然，肋骨樣條也可按給出的數(shù)值用扁鋼敲取。為了便于識別樣板的上下口，可以將每個樣板的上口統(tǒng)一削斜(如圖1所示)。另外，該數(shù)值稍加改動也可用于活絡(luò)樣板的調(diào)節(jié)制作。

3 外板輥壓線的求取

輥壓線的準確對外板加工起到至關(guān)重要的作用，如果該線找得不準確，加工出的外板扭度和縱向彎曲度與三角樣板相比偏差必然大，只能用火工去校正偏差較大的扭度和縱向彎曲度，而火工過多，外板的縱向板邊容易起波浪變形，而且使板材變得又脆又硬，易引起外板裝配困難及質(zhì)量問題。

下面以FR123與FR124為例，分別介紹利用CAD和現(xiàn)場求取輥壓線的詳細步驟和方法。兩相鄰肋位公切線求取示意圖如圖4所示。

圖4 兩相鄰肋位公切線求取示意圖

3.1 利用CAD在外板展開圖上求取輥壓線

1)分別復(fù)制FR123和FR124三角樣板的肋骨型線和立柄線，使2個立柄與肋骨型線于交點C重合。

2)用3點畫圓弧命令分別在FR123和FR124肋骨型線上重新擬合出肋骨型線(用圓弧畫出的肋骨型線與原樣條曲線畫的肋骨型線偏差很小，精度完全可以滿足輥壓線的要求)。

3)使用公切線命令，畫出2個圓弧的公切線，與FR123和FR124型線分別相切于A點和B點，公切點A和B即是輥壓線上的點。

4)使用弧長標注命令，量出FR123肋骨型線上口到切點A的弧長為816 mm，F(xiàn)R124肋骨型線下口到切點B的弧長為785 mm。

5)在外板展開圖上，沿著FR123肋骨線從上口板邊向下量取816 mm，與肋骨線的交點即為切點A。同時，沿著FR124肋骨線從下口板邊向上量取785 mm，與肋骨線的交點即為切點B。則A、B兩點的連線即為外板在該位置上的輥壓加工線。

6)用相同方法，可求出FR122.5-288到FR123之間輥壓加工線FG，和FR124到FR124.5+228之間的輥壓加工線DE。在外板展開圖上畫出兩相鄰肋位的輥壓線示意圖如圖5所示。

圖5 在外板展開圖上畫出兩相鄰肋位的輥壓線示意圖

3.2 現(xiàn)場求取輥壓線的步驟和方法

先把制作好的相鄰肋骨的2個三角樣板立柄視準面一邊對齊，使立柄與肋骨型線交點C重合。然后把重合的2個三角樣板放置在一個平臺面上，2個三角樣板肋骨型線分別與該平面各有一接觸切點，肋骨型線FR123與平臺面切點為A，肋骨型線FR124與平臺面切點為B，A和B為兩肋骨型線的公切點，也是輥壓線上的點。再把2個三角樣板分別放置在需要加工的外板對應(yīng)肋位上，對齊邊縫點滾動樣條，在外板FR123和FR124肋位上按弧長錄取A、B點，并標明。2個肋骨型線公切點A與B的連線即為外板在該位置上的輥壓加工線。

由圖5可知，輥壓線的角度從后往前是變化的，并不平行，說明該板是雙曲度板(如果輥壓線平行則為單曲度板)。所以，應(yīng)先按圖5在外板上畫出兩肋位之間的輥壓線，壓型時壓刀平行于輥壓線，并用單個三角樣板檢驗局部外板成型的橫向曲度。等整張板壓型后，則用多個三角樣板拉線檢驗板的縱向曲度。對于雙曲度板，一般先根據(jù)該張鋼板的縱向曲度值來判斷冷彎后是否需要進行熱彎加工。根據(jù)經(jīng)驗，當外板厚度≤22 mm，長度≥5 m，且縱向曲度<25 mm時，一般冷加工后可不必進行火工熱彎；當外板縱向曲度≥25 mm，且板厚較大時，冷加工后必須用火工加工出縱向曲度。而對于單曲度板，當外板厚度≤20 mm，且單塊外板上肋骨橫向曲度≤20 mm時，可以利用鋼板自身的彈性直接上船貼靠結(jié)構(gòu)裝配，不必冷壓加工。由此判斷，1AW-2S外板的縱向曲度只有4 mm，因此冷加工后不需要火工熱彎。

4 結(jié)束語

船體外板三角加工樣板制作及輥壓線求取工藝是根據(jù)相關(guān)理論知識，并結(jié)合實踐經(jīng)驗總結(jié)而來，是尋找外板輥壓線和加工檢驗扭勢外板行之有效的方法。通過此工藝可以快速準確地找出外板輥壓線，從而達到提高外板加工效率，減少返工的目的。同時，也可為同行在外板放樣加工時提供一定的經(jīng)驗和借鑒。