船體生產設計在分段制作中的處理運用

杭昊

摘 要：船體的結構設計和建造是一個非常復雜而且工程量龐大的過程，而船體分段制作則是龐大工程中最基礎的部分，分段制作質量以及效率直接影響到整船的建造周期。本文就船體生產設計在分段制作階段的處理運用淺談下自己的理解，希望能夠促進設計與現場更好的融合，真正做到設計指導生產。

關鍵詞：生產設計;分段制作;處理運用

1船體結構設計的基本內容

船體結構設計的主要分為三個階段：基本設計、詳細設計和生產設計。

1.1基本設計

基本設計即預算報告的生成，這是船體結構設計的第一步，需要將最初的規劃方案呈現出來，主要包括設計框架的構建和技術標準的分析。首先要做出船體結構的草圖，在草圖的基礎上根據預案和技術水平選擇各部件的材料、型號，并形成一個相對成熟的預算報告。

1.2詳細設計

詳細設計主要是對船體結構細節的設計，使設計出的船體結構符合實際需求，明確所需材料的具體型號，形成一個符合要求并具有安全性、實用性的方案，并報船級社審批。

1.3生產設計

最后的生產設計即將詳細設計方案轉換為滿足實際生產需要的指導性文件以及施工圖的過程，即設計語言轉化為生產語言，使得施工順利進行并充分的完成預想的設計方案。

2船體結構生產設計階段圖紙的主要構成

主要分為指導性文件和施工圖兩大類，其中指導性文件包含分段劃分圖、分段搭載網絡圖、分段余量檢驗線分布圖、船體節點手冊等;施工圖包含分段工作圖、分段型材下料圖、分段板材套料圖、分段零件明細表、分段拼板圖、分段加工圖、分段材料清單、分段焊材定額表、分段組立圖、分段焊縫追溯圖、分段預密性試驗圖等。總的來說，各船廠結合自身的工位特點，按工位出圖，實現流水劃分段制作是大勢所趨。

3船體生產設計在分段制作流程中的運用

3.1分段的裝配制作流程策劃

生產設計開始出圖之前，設計主管會根據分段劃分圖對分段進行分類，并對不同類型分段進行制作流程策劃，包含小組立、中/大組立階段的片體劃分以及安裝順序，擬出策劃初稿并召集生產部門相關人員進行開會討論并形成會議紀要，修改分段模型并繪制分段裝配流程圖，此圖包含在分段工作圖中下發，同時也作為設計員進行生產設計出圖的指導文件，設計員根據裝配流程圖的要求在設計軟件中編寫對應船體結構的流向代碼并在下料圖紙中進行生成。

3.2分段結構零部件流向化管理

生產設計結合船廠的實際資源以及工位布置，將分段制作的涉及的每道工序轉化為對應的代碼，在分段制作板材以及型材下料階段，根據下料圖上顯示的零件流向代碼，在對應零件上進行代碼標識，集配人員根據零件上標識的流向代碼將零件流入分段制作的各個工序，

根據代碼標識的排列順序實現各工序間的轉序對接。

3.3分段板材套料合理性優化

板材套料切割作為分段制作的先行工序，包含零件數控切割以及坡口過渡斜開設等零件端部邊緣的處理加工作業。從前板材切割多數注重材料利用率而忽視的材料的切割效率以及零件下料質量，導致大量的過橋切割造成的零件損傷，超長的切割行程，導致板材在切割過程中產生變形，大大的降低了零件切割的精度，為后道工序的制作留下隱患。生產設計鑒于現場生產的經驗教訓以及跟現場生產的有效溝通與反復試驗，提出了“小件套料”的優化方案，即板材套料圖中基本只套主要構架板材零件，分段結構中常規的肘板、補板等小規格零件不直接參與主板套料，將主板套料后產生的余料進行編號，選取合適的編號余料用小型切割機進行小規格零件的切割，這樣大大提升了分段板材套料切割的效率，同時也提高了零件的下料質量與精度，減少后道工序的返工。

3.4分段制作板縫的合理化布置與坡口形式設計

前面提到，詳細設計是針對船體結構細節的設計，但對于結構板縫的布置，詳細設計基本上還只局限于區分板厚區間，顯示有具體板厚差位置的焊縫，生產設計階段則是對分段各板架進行整體板縫排板布置，還考慮到如下幾點：

（1）排板縫的寬度盡可能做到統一，或者減少不同寬度的種類，提高鋼材的請購效率以及板材的利用率。

（2）減少或避免T字型拼板縫，確保拼板縫焊后可以均勻收縮。若確實要布置多處T字型拼板縫，可以將整塊板架分成多部分進行預拼，將T字型接頭位置板縫最后拼接，對應拼接縫開設C02氣體保護焊打底埋弧自動焊填充蓋面的坡口形式，減少拼板翻身次數，同時也盡可能的使用高效設備進行焊接。

（3）針對厚板區域，盡可能減少板縫布置，若確實要布置拼板縫，需要考慮雙面坡口的設計，根據船廠的實際焊接設備參數，選取合理的坡口角度和正反坡口深度及其留根大小，在保證焊縫質量的前提下盡可能的降低焊接填充量和焊接變形。

（4）中/大組立階段片體組裝板/結構接縫，需要根據分段的裝配流程圖，確定坡口的開設形式，原則上要減少仰焊，盡量采用平焊以及橫焊的坡口形式。

3.5曲面加工件的數據優化

在船體分段劃分中，有相當比重的線型分段，其大多分布在船體首尾以及舭部舷側等部位，曲面加工的類型也按加工方法主要分為型材肋骨冷彎加工，筒體三/四星輥卷圓，單曲外、面板液壓機利用加工樣冷加工，雙/三曲線型外板液壓機利用加工樣冷加工+火工處理。按照不同的加工方法生產設計人員提供不同的加工數據。

（1）型材肋骨冷彎加工，設計人員主要提供逆直線數據，根據肋骨的線型變化幅度，確定逆直線的段數以及型值間隔，確保現場劃出的肋骨曲線與盡可能與肋骨實際線型貼合。

（2）筒體卷圓主要考慮到加工設備對卷圓板寬度內徑板厚等參數的制約，生產設計人員需提前深入生產調研加工能力，優化加工件規格，壓頭的加放量等參數，盡量確保現場加工能力的最大化利用。

（3）單曲外、面板的加工，在生產設計前期優化模型的時候，需盡可能的將單曲的曲線優化成規格不多的近似內徑，根據船廠的經驗積累，提前準備相應規格內徑的加工樣，這樣可以大大提高單曲板的加工精度和加工效率。

（4）雙/三曲線型外板的加工，設計人員一般考慮提供加工樣箱數據，模擬出外板加工后的曲面扭勢，現場利用加工樣箱進行外板加工，優先冷加工扭勢大的方向，后利用火工加工扭勢小的方向。針對雙/三曲扭勢特別大的，設計人員需要考慮將板片劃小加工，減少單塊板的加工線型，降低其加工難度。

3.6組件/分段吊裝耳板嵌入結構設計

分段制作以及安裝過程離不開吊裝作業，一般做法為吊耳設計，隨著分段制作節奏加快以及制作質量的要求的不斷提高，一部吊耳可以以分段框架開孔貼重磅板的形式來實現，需要設計人員根據已經固化的分段裝配流程，結合生產資源，考慮分段片體的吊裝方案并在結構上開孔布置吊點，根據設計要求考慮后期是否封堵。這種做法的好處可以大大降低吊耳的安裝成本，減少后續拆除吊耳對分段油漆的破壞，提高了艙室結構施工的完整性。

3.7關于線型分段的建造方法以及相應方法需要的設計支持

根據分段外板線型可以簡單將分段劃為平面分段和曲面分段，其中曲面分段的制作難度從零件加工，曲面板骨材劃線裝配，還是后續中、大組階段片體的安裝精度與焊接等方面，都大大高于平面分段，目前關于曲面分段有如下幾種建造方法。

（1）制作正切胎架，此方法根據分段正切狀態外板型值確定支撐豎直高度并按照1米*1米間距（一般情況）分布支撐位置完成胎架制作，此方法優點是結構安裝吊線定位方便，技術只需要提供相應胎架型值，利于精度控制;缺點是胎架制作型值較高，制作人工花費較多，除活絡胎架外，一般不可重復利用，分段制作成本大。

（2）另外一種方法，主要是針對帶甲板的曲面分段，可以利用甲板為基面反造，先安裝分段內部框架結構，最后外板散貼或者預拼成若干片后逐個散貼，此方法的優點是節約的胎架的制作成本，技術需要提供相應主框架的地樣數據，主框架定位難度低;缺點是外板散貼后與內部結構多為仰焊，焊接難度大，外板線型精度不易控制，分段制作收尾時間長。

（3）制作斜切/雙斜切胎架，此方法根據分段外板曲面線型走勢，將曲面分段盡可能平躺制作，此方法優點是利于分段外板線型的精度控制，同時有能降低胎架的型值，降低胎架的制作工作量，且利于人員施工安全;此方法的難點在于需要技術提供詳盡的結構劃線數據以及安裝角度，準確的分段投影地樣數據，主框架板角以及硬檔位置的現場吊線控制數據以及控制方法，要求設計人員對于精度控制的理解要求能力較高。

結語：綜上所述，船體生產設計細化到現場生產的各個環節，本文僅僅是個人一些工作經驗的總結。結合船廠各自的特定，從設計走進生產，再從生產回歸設計，需要長期的實踐總結與沉淀，才能逐漸形成適合船廠自身的生產設計流程。

參考文獻：

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