磁性工裝與螺栓式卡瑪?shù)耐茝V應(yīng)用

林仁志 鄭樂濱 張先進(jìn)

（廣船國際工法研究所）

0 引言

“工欲善其事，必先利其器”。隨著造船業(yè)行情持續(xù)走低，提質(zhì)增效已成為各船企的一致性共識。閉關(guān)鎖國，閉門造車，不利于公司的發(fā)展。

目前船舶制造中，裝配作業(yè)普遍延續(xù)著零幾年，甚至九十年代時(shí)的作業(yè)習(xí)慣，裝配時(shí)采用碼板、大錘、大量的點(diǎn)焊等工作。裝配效率低、勞動負(fù)荷大、生產(chǎn)成本高、環(huán)境污染等對作業(yè)人員身體傷害較大，與日韓等先進(jìn)船企的造船技術(shù)無法相比。傳統(tǒng)的工裝，已不太適應(yīng)當(dāng)前行業(yè)的發(fā)展，急需做出改變。要多向外部環(huán)境學(xué)習(xí)，引進(jìn)先進(jìn)的工藝，技術(shù)，方法。提升生產(chǎn)效率，改善施工作業(yè)環(huán)境。新型工裝的研究革新，推廣應(yīng)用已成為各船企的必修科目。

1 新型工裝的推廣與應(yīng)用

船舶建造合攏新工藝主要通過簡易的工裝，快速便捷的實(shí)現(xiàn)拼板、分段合攏的對接校平，可以有效提高拼板、分段合攏的效率，降低材料及人工成本，改善工人勞動條件。通過不斷地向先進(jìn)船廠和先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)學(xué)習(xí)，并經(jīng)過不斷溝通和試驗(yàn)，引進(jìn)了磁性工裝和螺柱式裝配卡碼。經(jīng)過近兩年的實(shí)船建造試用，通過不斷改進(jìn)完善，船舶建造合攏裝配新工藝已具備實(shí)際應(yīng)用和推廣的條件。

1.1 磁性工裝

磁性工裝根據(jù)現(xiàn)場試用及改進(jìn)，目前主要方便使用的有小件搬運(yùn)磁鐵、直角定位和防倒塌工具、磁力壓碼、磁力線型調(diào)節(jié)器、磁力拼板器、防雨水磁鐵等。

1.1.1 小件搬運(yùn)磁鐵

見圖1，主要使用在下料階段，現(xiàn)場可以方便的將余廢料移開，無需彎腰，使用簡單，現(xiàn)場應(yīng)用較為普遍。傳統(tǒng)方法需采用割刀先切割出一個(gè)缺口，再用手拉出來，由于切割的缺口較小，很容易掉到下方的胎架內(nèi)，給清理工作帶來不便。

1.1.2 直角定位和防倒塌工裝（輕型裝和重型裝）

見圖2，主要使用在小合攏制作區(qū)域，對于較小的零件，現(xiàn)場使用比較方便，也可以省去用角尺測量垂直度，現(xiàn)場應(yīng)用較為廣泛。傳統(tǒng)作業(yè)方法需要使用角尺測量，且需要兩人配合作業(yè)，存在傾倒的可能性。

1.1.3 磁力線型調(diào)節(jié)定位器（輕裝型和重型裝）

見圖3，主要使用在小合攏區(qū)域，能夠有效快速調(diào)節(jié)骨材橫向?qū)ξ换蜃冃蔚膯栴}，經(jīng)常與直角定位和防倒塌工具配合使用。右下圖為傳統(tǒng)作業(yè)方法，需先焊接碼板，再使用三角楔和錘子完成對位，如果變形較多，焊接碼板數(shù)量將也要增多，且效率較低。

1.1.4 磁力壓碼（輕裝型和重型裝）

見圖4，主要使用在小合攏區(qū)域，無需點(diǎn)焊和錘擊，能夠調(diào)節(jié)縱骨高度方向的變形，傳統(tǒng)方法是點(diǎn)焊七字碼或門字碼的碼板配合使用三角楔及大錘進(jìn)行調(diào)節(jié)。

選取1車位研究對象，測試運(yùn)行狀態(tài)下的車內(nèi)噪聲，按照標(biāo)準(zhǔn)《GB 14892-2006 城市軌道交通列車噪聲限值和測量方法》的要求，沿著1車車體中軸線，分別在1車的客室前部、中部、后部布置噪聲測點(diǎn)，測點(diǎn)高度距離地板1.2m，方向朝上。

1.1.5 磁力拼板器

見圖5，主要使用在小合攏區(qū)域，該工裝針對于薄板拼板效果較好。單人操作，簡單方便，無碼腳。傳統(tǒng)方法基本采用大錘敲擊或用七字碼進(jìn)行調(diào)平，效率低、存在碼腳。

1.2 螺柱式裝配卡碼

1.2.1 卡碼樣式及裝配

螺柱式裝配卡碼是在裝配面焊接螺柱，通過螺栓緊固卡碼進(jìn)行裝配。現(xiàn)場需將兩端固定，每隔3～4m加一個(gè)長排，以控制焊縫橫向收縮。

1.2.2 螺柱的焊接

使用專門的螺柱焊接設(shè)備進(jìn)行焊接，螺柱與母材接觸位置需使用瓷環(huán)襯墊。螺柱焊接是將螺柱一端與板材表面接觸，先在螺柱和母材之間引弧，待接觸面熔化后，對螺柱施加一定壓力，將螺柱端浸入熔池，并將液態(tài)金屬部分?jǐn)D出接頭，形成再結(jié)晶的塑性連接或再結(jié)晶和重結(jié)晶混合連接接頭的焊接的方法。

1.2.3 卡碼的安裝

螺栓焊接到位后，安裝專用卡碼，上方需增加墊片和螺母，采用活動扳手調(diào)整螺母的松緊來調(diào)節(jié)拼板縫兩側(cè)鋼板的平整度。裝配完畢后，整體效果，基本每個(gè)活絡(luò)卡碼需使用2～3個(gè)螺栓，長卡碼需要4～6個(gè)。

圖1 搬運(yùn)工裝

圖2 定位工裝

圖3 調(diào)節(jié)定位工裝

1.2.4 卡碼的拆除

拼板縫焊接完成后，需對卡碼進(jìn)行拆除，先將螺母擰出來，專用卡碼取出后，螺柱端部有凹槽，利用折彎方式將螺栓折斷，碼腳較小，再對鋼板上的螺栓余高磨平，無需補(bǔ)焊，整個(gè)作業(yè)流程完畢。普通焊接碼板方式留下碼腳較大,碳刨易傷到母材，需補(bǔ)焊處理

1.2.5 螺柱式卡碼優(yōu)勢

如表1所示，相比較，螺柱式裝配卡碼的材料成本提高了，但補(bǔ)焊、打磨工作量減少了。綜合成本稍高，但每生產(chǎn)一條10m的焊縫，可節(jié)省約3.75h，生產(chǎn)效率提升了。在質(zhì)量方面，該工裝由于采用碰焊固定，減少了傳統(tǒng)焊接對母材的損傷，拆除后打磨容易，工作量較少。而傳統(tǒng)的卡碼拆除需要?dú)飧睢⑻寂僖约把a(bǔ)焊修補(bǔ)打磨等工作。工序相對于傳統(tǒng)卡碼減少了許多，也避免了對母材的損傷，減少了碼腳數(shù)量，能有效保證表面質(zhì)量。

2 新型工裝推廣應(yīng)用的社會與經(jīng)濟(jì)效益

2.1 社會效益

圖4 壓碼工裝

圖5 拼板工裝

表1 螺柱式卡碼與焊接卡碼對比表

工裝主要目的是輔助我們更好的建造船舶，新型的工裝能給施工人員提供快捷高效、方便舒適、安全可靠的作業(yè)方式。另外，磁性工裝以及螺柱式裝配卡碼兩類工裝，其中都能減少燒焊，減少對環(huán)境的污染，更是對施工作業(yè)人員的一種保護(hù)。其符合了未來船廠“以人為本、工裝化、自動化、綠色造船、快樂造船”的發(fā)展理念，為提升造船工裝技術(shù)水平與船廠形象、改善施工工人工作條件、增強(qiáng)企業(yè)向心力提供了硬件基礎(chǔ)。

2.2 經(jīng)濟(jì)效益

從經(jīng)濟(jì)角度看，螺柱式裝配卡碼活絡(luò)卡碼相比焊接卡碼，成本降低18%，但工效提高了近4倍。另外，活絡(luò)卡碼碼腳不需要補(bǔ)焊，提高了母材表面質(zhì)量。磁性工裝的使用，改善施工人員的施工環(huán)境，降低施工人員的事故風(fēng)險(xiǎn)，減少了燒焊造成是成本及人工成本的提高，它的投入將從提升造船效率中得到可觀回報(bào)。

3 結(jié)束語

經(jīng)過對上述兩類新型工裝-磁性工裝及螺柱式裝配卡碼的綜合分析，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際使用情況，新型船用工裝適用于當(dāng)前現(xiàn)代船舶建造的需要，結(jié)構(gòu)簡單、輕便。實(shí)踐證明，這些新型工裝是經(jīng)濟(jì)高效、安全可靠的，是適應(yīng)現(xiàn)代造船模式并可以替代傳統(tǒng)操作方式的新型工裝?，F(xiàn)已廣泛運(yùn)用到生產(chǎn)中并取得了顯著成效?，F(xiàn)代造船以“降本增效、綠色造船”理念為指導(dǎo)。,越來越多的新型實(shí)用的工裝將會得到推廣使用,為船舶整體建造技術(shù)水平的提高翻開新的篇章。

圖6 螺柱式裝配卡碼

圖7 螺柱式卡碼裝配示意圖

圖8 螺柱焊后效果圖

圖9 螺柱式卡碼裝配效果圖

圖10 螺柱拆除及磨平后

圖11 常規(guī)卡碼拆除及磨平后