減搖鰭裝備鰭葉外板線型表面品質的改進

石釗銘，于洪海

(海裝重慶局，重慶 400021)

【基礎理論與應用研究】

減搖鰭裝備鰭葉外板線型表面品質的改進

石釗銘，于洪海

(海裝重慶局，重慶 400021)

針對總裝廠反應的減搖鰭裝備鰭葉外板線型表面品質不高的情況，通過借鑒同行業類似產品的成功經驗，找到了提高減搖鰭裝備鰭葉外板線型品質的有效措施是采用胎架輔助焊接加工。實施改進措施后，保證了焊接品質，使鰭葉外板線型表面誤差得到明顯控制，鰭葉外板表面品質得到較大改善，鰭葉的總體品質得到提高。

減搖鰭； 鰭葉；外板線型；質量改進

減搖鰭是現今運用最為廣泛的減搖設備。相對于其他減搖設備，減搖鰭在減搖性能、適宜船舶噸位范圍、綜合性價比等多方面具有優勢[1-5]。目前，這種減搖設備已經可以運用于排水量從幾百噸到上萬噸，航速從低航速到全航速的各類艦艇。鰭葉是減搖鰭的重要組成部件，也是橫搖抵抗力矩的直接生成部件[6-10]。鰭葉外板的加工品質直接決定了減搖鰭裝備的減搖性能。因此，鰭在加工時，鰭葉的表面品質控制顯得尤為重要。

某廠是國內減搖鰭設備的定點生產廠家，自20世紀70年代開始，已生產了各型號減搖鰭數百套。從近年交付的產品中，由于減搖鰭鰭的曲面面積大、弧度要求高以及焊接打磨過程人為因素，導致總裝廠曾反應減搖鰭裝備鰭葉表面凹凸不平、表面線型與設計線型符合度不高，線型誤差較大等問題。以上問題雖對艦船的安全性和作戰性能未造成實際影響，但仍說明了減搖鰭裝備本身的品質還有待提高。

1 現狀調查與原因分析

以該廠加工的8個減搖鰭的鰭葉為樣本，測量并記錄樣本在根部、梢部和中間檔位置的外板平均線型誤差和最大線型誤差。測量統計情況見圖1及圖2。

圖1 平均線型誤差(mm)

圖2 最大線型誤差(mm)

從圖中可以看出，目前生產的減搖鰭設備鰭葉最大線型誤差超過了3 mm,這說明鰭葉的線型品質水平確實不夠好。

針對該問題，從人、機、料、法、環、測各個方面進行全面分析，對各影響因素對問題的影響情況進行逐一核查。核查過程中發現，鰭葉外板焊接前最大誤差不超過0.5 mm，焊接后最大誤差超過了3 mm，這說明問題出現在外板焊接過程中。在排除了人員技能、設備配置以及環境因素等非關鍵影響因素后，造成鰭葉外板線型品質較低的主要原因為鰭葉外板與骨架的組焊工藝不合理。

進一步原因分析發現該廠的鰭葉焊接方式與舵葉和船舶曲面分段的焊接方式和組焊工藝順序完全不同。船舶曲面分段的焊接采用了專用工裝輔助，而目前鰭葉的焊接為直接焊接。在目前的組焊方式中，采用機械拉壓方式與骨架貼合，這會破壞外板線型，見圖3。

圖3 目前的外板組焊方式

在目前的組焊方式中，采用了強拉、硬敲外板和骨架等機械拉壓方式將外板與鰭葉骨架進行強制貼合，這毫無疑問會破壞已經經過精確放樣的外板線型，使得還未施焊前，外板的線型已經失真。而在施焊過程中，在無任何控制措施的情況下，已經產生誤差的外板在焊接應力作用下，可能還會產生同向變形，使得線型誤差進一步迭加加大，最終造成焊接工步完成后的鰭葉外板處出現較大的線型誤差。

2 措施探索與實施

根據已知的這些實際情況，到船廠實地調研了舵葉和小型曲面分段的焊接加工方法，了解到曲面外板的線型可以通過設計胎架輔助焊接加工來保證焊接件品質。

根據該廠目前的設備配備情況和減搖鰭產品的實際結構構成，結合新的工藝思路，以在制某型號減搖鰭為試驗產品，重新擬定了鰭的加工工藝路線，重新編制了工藝卡、驗收記錄表等全套工藝文件。實行先裝焊胎架，在胎架檢驗合格后以胎架線型為基礎，放樣制作鰭的曲面外板，用檢驗樣板檢驗合格，保證鰭外板線型與檢驗樣板線型及胎架相吻合，然后在經檢驗合格的曲面外板上裝焊鰭內部骨架和其他零件，最后進行封板焊接的工藝流程。胎架及胎架輔助焊接的鰭葉見圖4和圖5。

圖4 胎架

圖5 胎架上焊接的鰭葉外板

3 結果檢查與驗證

以試點型號減搖鰭已經組焊接完成的4只鰭葉根部、梢部和中間檔位置三處作為檢驗點，對該4只鰭的外板線型品質進行全面檢驗。鰭葉加工誤差位置較大的中間檔位置的測量結果見表1。改進前后鰭葉外板的表面品質對比情況見圖6及圖7。

表1 工藝改進后的鰭葉外板線型誤差統計

圖6 改進前的鰭葉外表面

圖7 改進后的鰭葉外表面

可以看出，經過改進，減搖鰭裝備鰭葉外板線型最大誤差有了較大幅度的降低。新工藝方法加工的鰭表面平滑，無明顯凹坑，無明顯打磨與機械敲擊痕跡。因此，新工藝方法加工的鰭不僅線型誤差得到了控制，表面外觀品質也得到改善。

4 結論

針對減搖鰭設備鰭葉外板線型表面品質不高的問題，從人、機、料、法、環、測各個方面進行全面分析，對各影響因素對問題的影響情況進行逐一核查，確定了造成鰭葉外板線型品質較低的主要原因為鰭葉外板與骨架的組焊工藝不合理，通過胎架輔助焊接的方式，鰭葉的外板表面線型誤差得到明顯控制，鰭葉外板表面外觀品質有較大程度改善，鰭葉的總體品質得到提高。

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[3] 張安國.船舶減搖鰭控制系統的仿真研究[D].大連:大連海事大學，2010.

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[6] 陸洋,夏飛,張萬里.某型運輸船減搖鰭裝置安裝工藝研究[J].中國修船，2015，28(1)：36-39.

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(責任編輯 楊繼森)

Research on Improvement of Linear Shape Quality of Fin Stabilizer’s Fin Outer Plate

SHI Zhao-ming, YU Hong-hai

(Chongqing Bureau of Naval Equipment Department, Chongqing 400021, China)

According to that linear shape quality of fin stabilizer’s fin outer plate is poor represented by assembly plant, the reasons are analyzed, and the fundamental cause of the problem is determined, and the measures about improving linear shape quality of fin stabilizer’s fin outer plate are found by drawing on the successful experience of similar products in the same industry. After the improvement measures were implemented, the linear error of fin outer plate was obviously controlled, and this improves the overall quality level of fin leaf.

fin stabilizer; fin leaf; outer plate linear shape; quality improvement

2016-12-05；

2017-01-15 作者簡介：石釗銘(1987—)，男，工程師，主要從事機械設備設計與制造研究。

10.11809/scbgxb2017.05.039

format:SHI Zhao-ming, YU Hong-hai.Research on Improvement of Linear Shape Quality of Fin Stabilizer’s Fin Outer Plate[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2017(5):169-171.

U667.4

A

2096-2304(2017)05-0169-03

本文引用格式：石釗銘，于洪海.減搖鰭裝備鰭葉外板線型表面品質的改進[J].兵器裝備工程學報，2017(5):169-171.