橫向干貨補給裝置升降導軌制造加工及安裝工藝

劉榮忠，齊 斌，劉 健

（滬東中華造船（集團）有限公司，上海 200129）

0 引言

海上橫向干貨補給裝置是利用安裝在補給船上高約16 m的補給門架通過升降傳動裝置將懸掛補給貨物的補給發(fā)送頭從補給甲板上升至門架頂，再通過搭設于補給船和接收船之間的高架索將貨物傳送至接收船，實現(xiàn)海上船與船之間貨物輸送的裝置。補給發(fā)送頭在安裝于補給門架上長達15 m的導軌內上下滑動，導軌為“工”字鋼形狀，成對布置，與補給門架通過焊接方式連接，安裝焊接精度難以控制。超長升降導軌的設計、制造和安裝的好壞直接影響補給發(fā)送頭的升降運行，進而影響裝置的海上作業(yè)。本文從導軌布置及功能特點分析其制造、安裝技術難點，研究制定導軌制造加工精度，將超長導軌分三段制造，通過對制造、加工全過程進行監(jiān)控及變形控制，并對補給門架建造提出防變形要求，最終以嚴格的工藝措施確保超長導軌安裝到補給門架上后不影響補給發(fā)送頭的上下運行。

1 導軌布置及制造安裝難點分析

1.1 導軌布置

橫向干貨補給裝置[1]門架上設置2對（4根）導軌，左右舷各1對，每根導軌長15 525 mm，具體布置如圖1所示。導軌為“工”字鋼外形，補給發(fā)送頭通過位于兩根導軌之間的滑塊上下滑動帶動貨物運行，滑塊與導軌配合面長度為756 mm，寬度為216 mm。

圖1 補給門架導軌布置示意圖（單位：mm）

1.2 導軌制造及安裝難點分析

根據(jù)導軌功能特點分析導軌制造及安裝技術難點：1）導軌外形雖為“工”字鋼，根據(jù)尺寸考察無相應的市場品，必須使用厚板拼裝；2）拼裝的導軌很難保證工作面的粗糙度及安裝后平行度和直線度等，必須留足夠的余量進行機加工；3）整根導軌長度達15 525 mm，無法整根進行機加工，必須分段，且應一一配對加工；4）超長導軌上門架定位焊接時，直線度、平行度難以保證，擬使用滑塊工裝配合進行。

2 導軌設計

2.1 導軌分段及編號

導軌數(shù)量4根，兩兩成對布置，左右舷各1對，編號為左舷1號導軌和2號導軌，右舷3號導軌和4號導軌，見圖1。每根導軌長度為15 525 mm，考慮到一般機加工設備能力，將導軌分為3段進行制造、加工和安裝，并進行相應編號，如1號導軌的3段分別編為“1上”、“1中”、“1下”。為了減小分段后的導軌安裝時接頭對滑塊的沖擊影響，成對的2根導軌分段接縫錯開設置，如圖2所示。

圖2 導軌分段及編號圖（單位：mm）

2.2 導軌加工精度設計

依據(jù)導軌功能及特點，對導軌加工精度進行設計（圖3）：1）滑塊寬度為216 mm，兩端與導軌間隙各2 mm，設定導軌與滑塊接觸的兩個面加工尺寸為）滑塊在導軌上滑動接觸，設定導軌與滑塊的接觸面粗糙度為6.3；3）導軌“工”字鋼工作底面與端面垂直度要求不大于0.3 mm；4）導軌安裝焊接端加工后應在同一平面內，平面度不大于0.3 mm；5）導軌長度方向加工后直線度要求不大于1/1 000。

2.3 導軌余量及毛坯制造精度設計

根據(jù)導軌加工設計方案，導軌制造時需在各加工面上留有足夠的加工余量，導軌加工余量布置見圖4中陰影部分。由2塊50 mm×165 mm（厚×寬）鋼板作為“工”字鋼端板，一塊30 mm×210 mm（厚×寬）鋼板作為中間腹板拼焊成導軌毛坯。

圖3 導軌精加工圖（單位：mm）

圖4 導軌毛坯制造及余量分布圖（單位：mm）

導軌毛坯拼焊時，同樣要求從裝配精度和焊接工藝上控制變形量，以免超差影響導軌加工[2]。拼裝精度方面要求：1）兩端板內口間距為）拼裝后導軌直線度要求不大于3/1 000，每段導軌總的直線度偏差不大于5 mm；3）導軌兩端板端面共面，平面度要求不大于3 mm[3]。導軌兩端板與腹板采用不對稱焊接坡口，焊接前預熱至120℃～150℃。

導軌毛坯制造及余量分布見圖4。

2.4 導軌安裝精度設計

導軌上門架安裝后需保證中間的滑塊上下運行平穩(wěn)、順暢，無卡滯和沖擊現(xiàn)象。安裝精度設定為：1）導軌定位時確保配對導軌的滑塊配合面之間距離為）每根導軌分段連接處配合面與配合面在一個平面內，平面度不大于0.3 mm；3）保證兩配對導軌的A面和B面共面，平面度不大于2 mm，如圖5所示；4）兩配對導軌安裝后直線度和平行度要求不大于1 mm。

圖5 導軌安裝典型圖（單位：mm）

3 導軌制造

3.1 下料及刨邊

按照設計的導軌毛坯及余量圖下料，面板（板厚50 mm）毛坯寬度為165 mm，長度方向每端各加放10 mm余量；腹板（板厚30 mm）毛坯寬度為210 mm+2 mm（補償量），同樣在長度方向每端各加放10 mm余量。注意下料時應考慮留出刨邊時加工余量，導軌余量分布圖中所留的余量為機加工余量，不包括刨邊所需余量。零件下料后按焊接坡口要求刨邊。

3.2 裝配

裝配前先進行劃線，在“工”字梁的兩塊面板上劃出腹板裝配線，注意不是面板的中心線，見圖4。利用工裝夾具將面板及腹板按照導軌毛坯圖定位尺寸夾緊固定好，同時裝上零件3肘板，再在零件3的對稱位置安裝工藝肘板（可以在零件3肘板的基礎上隔檔安裝），以減小焊接變形。

3.3 焊接

導軌毛坯裝配[3]完成后按照如下步驟進行焊接：1）焊接前清除焊接部位雜物和水漬，將焊接件預熱到120℃～150℃；2）工裝夾具焊接；3）工藝肘板和零件3肘板點焊；4）腹板和面板之間焊接，注意采用對稱、退焊法施焊，控制焊接變形；4）完成零件3肘板焊接。

3.4 消除焊接應力處理及編號

導軌焊接完成后拆除工藝肘板，采用電加熱方式進行低溫退火消除焊接應力，溫度為350℃～450℃，保溫時間不小于2 h。退火處理后應按照導軌毛坯精度要求進行檢查，如果發(fā)現(xiàn)還存在局部變形，可進行局部火工矯正直至滿足要求。

導軌制造完成后按照導軌布置及編號要求一一對應編號后送機加工。

4 導軌加工

制造完成后的導軌毛坯件已按照導軌布置及編號要求進行了編號，機加工前應根據(jù)編號區(qū)分每根導軌的每段導軌毛坯件，并按照導軌加工圖（圖3）先加工基面，根據(jù)加工出的基面劃出各加工位置加工余量，檢查確定合理后加工導軌。注意導軌焊接端的余量應留待補給門架上船后，根據(jù)現(xiàn)場實測兩根導軌安裝面的間距來確定，以免補給門架制造和安裝過程中超差影響導軌的安裝。加工時應注意導軌的配對性（1號導軌與2號導軌配對，3號導軌與4號導軌配對）[3]。導軌加工后應滿足圖3導軌加工圖中尺寸及精度要求，并保證每段導軌長度方向直線度≤1/1 000。

5 導軌安裝

5.1 導軌安裝準備

5.1.1 滑塊工裝制作

考慮到導軌安裝時直線度和平行度難以保證，采用鋼板及銅襯套制作滑塊工裝1件，工裝外形尺寸與實物（圖6）完全一致。導軌上門架定位及焊接過程中將滑塊工裝置于導軌間，并上下滑動可隨時檢查與導軌的間隙，確保導軌平行度和直線度。

圖6 滑塊示意圖

5.1.2 干貨補給門架制造要求

干貨補給門架是導軌安裝的基礎，導軌安裝的好壞很大程度上取決于補給門架制造質量[2]。對補給門架建造精度要求（圖7）：1）兩配對導軌安裝面間距公差控制要求為）參照CSQS中艙口圍制造直線度要求，兩導軌安裝面直線度控制在每3 m長度上偏差不超過4 mm；3）導軌安裝側面與底面垂直，垂直度不大于2 mm；4）在門架中間墻板兩端各加放2.5 mm反變形量，減小焊接過程中收縮引起的變形。

圖7 門架制造精度要求（單位：mm）

在門架裝配制造過程中對門架進行過程測量及控制，基本要求為：1）門架部件在胎架上裝配完成后（焊接前）應按照圖7要求劃出導軌安裝對稱中心線，并測量數(shù)據(jù)D1、D2、D3、D4填入門架制造安裝數(shù)據(jù)測量記錄表（表1，每間隔500 mm測量1次）中，930焊接前加放了5 mm的補償值，故裝配時測量理論數(shù)據(jù)D1=D2=467.5 mm，D3=D4=467.5 mm；2）門架結構焊接，注意控制焊接變形，焊接過程中應時刻按照門架制造、安裝數(shù)據(jù)測量表監(jiān)控數(shù)據(jù)，隨時調整焊接工藝；3）焊接完成后再次按照圖7要求測量檢查，并將測量的D1、D2、D3、D4填表，要求理論值為：D1=D2=465 mm，D3=D4=465 mm。

表1 門架制造、安裝數(shù)據(jù)測量表

5.1.3 門架上船安裝后數(shù)據(jù)測量

干貨補給門架制造完成后上船定位安裝，安裝完成后再次按照圖7要求，在門架上劃出左、右導軌安裝對稱中心線，劃線完成后從01甲板面開始往上每隔500 mm測量D1、D2、D3、D4值，理論值為D1=D2=465 mm，D3=D4=465 mm，并將測量結果填表后交技術部門，由技術部門對數(shù)據(jù)進行處理后確定導軌安裝面加工余量，然后通知機加工部門完成導軌最后加工。

5.2 安裝導軌

補給門架上船后，將按要求加工好的導軌按照編號一一對應吊裝到門架上，按圖5導軌安裝典型圖調整好位置后（必要時可加調整墊片）點焊定位各段導軌，定位時注意將滑塊工裝件放入兩根導軌之間。在導軌高度方向不同的位置測量導軌與滑塊工裝的間隙，控制各方向間隙為2 mm，考慮導軌焊接后收縮變形可以將間隙各增加1 mm[2]。焊接導軌，焊接時注意間斷、對稱焊接控制變形，并不斷地上下滑動滑塊工裝，檢查滑塊工裝與導軌之間的間隙。焊接完成后再上下滑動滑塊工裝，在不同的位置檢查與導軌之間的間隙，確保滿足要求后拆除滑塊工裝，在導軌與滑塊的接觸面上涂牛油保護，等待安裝補給發(fā)送頭。

6 結論

通過對導軌布置及功能特點分析入手，合理設計了導軌毛坯余量和制造控制精度，并制定了嚴格的加工控制精度和安裝技術要求，據(jù)此完成了橫向干貨補給裝置導軌安裝，確保了裝置正常運行。本文介紹的超長導軌制造安裝工藝還可為其他大型直線運行設備導軌制造及安裝提供借鑒。本裝置設計的導軌與門架為焊接式安裝，焊接變形對導軌的安裝精度影響很大，且不易調整，建議后續(xù)對超長型導軌螺栓安裝方式進行深入研究。