精度控制在船體生產設計中的應用

張建勇

摘 要：近年來， 中國造船業發展迅速，但與日韓等造船強國相比，造船技術水平卻有著一定的差距，精度控制是其中的一個重要方面。精度控制技術在世界各國船舶生產中得以廣泛應用，為了與時俱進，縮小與國際船舶生產水平的差距，必須提高和加強精度控制技術在船舶建造中的應用，才能有效降低船舶生產成本，提高船舶建造質量，從而推動我國現代化造船的發展。本文對精度控制在船體生產設計中的應用進行研究。

關鍵詞：精度控制;船體;生產設計;應用

引言

據調查顯示：在船體建造過程中，裝配時的主要作業僅占總裝配工時的1/6，而用于調整作業的工時占1/2，作業后的清理占1/3。因此，船廠應用船體建造精度控制方法的目標是最大限度地消除調整作業量，減少清理工作量，以節約生產工時，并節省材料和能源。因此可以說，研究船舶建造精度控制技術具有重要意義。

一、精度控制與船體生產設計的關系

船體生產設計是船舶設計的組成部分，是指在詳細設計的設計基礎上，按照現代科學管理的要求，根據工廠的生產條件和技術水平，以合理的總體建造方針為指導，根據工藝階段和施工區域繪制工作圖，管理圖表以及提供其他信息，用以指導和組織生產的設計過程。是指導生產的唯一有效依據。其內容多數與船體建造精度控制相關聯，包括：（1）零件尺寸切割精度。（2）零件余量，補償量的加放要求，余量切除的工藝階段。（3）零件加工、裝配精度要求。（4）板縫布置及其余量、補償量的加放。（5）焊接工藝要求，包括焊接方式、焊縫坡口、裝配間隙等。（6）中組立大型板架制作的數據和角度的精度控制。（7）大組拼板與劃線的精度及檢驗線設置。（8）艏、艉大線型分段的控制。（9）縱、橫槽型壁精度控制。（10）分段組裝，總段合攏，船臺合攏的精度控制。因此，船體建造精度控制所涉及的工藝技術要求，很多在船體生產設計階段予以體現實施。

二、船舶建造特點與船舶精度控制概念

（一）船舶建造的特點

船舶建造具有以下特點：①船體建造的周期長、工序多，導致累計誤差較大;②船體構件大，其形狀尺寸允許的偏差，相對構件本身尺寸的比例很小;③船體建造過程中受力、受熱情況復雜，導致變形情況無法預測，想要掌握構件在切割、冷熱加工、焊接、矯正、轉運和沖砂過程中的彈塑性與熱塑性變形規律更加困難;④建造過程中自動化程度不高，導致人為操作誤差難以控制。

（二）船舶建造精度控制概念

船舶建造精度控制是以科學的管理方法和先進的建造工藝相結合，以先進的建造工藝為基礎，通過科學的管理對船體建造進行全過程的尺寸精度分析和控制，以最大限度地減少現場修整工作量，縮短建造周期，降低建造成本。

三、船舶建造的精度控制

（三）船舶建造精度控制的內容

船舶精度控制主要包括船舶建造前技術準備和建造過程控制，技術準備是指在船舶生產設計時充分考慮船舶建造過程中的收縮和變形，通過添加收縮補償量和反變形量來減小焊接收縮及變形對船體精度的影響;建造過程控制是指對板材下料、零件加工、構件裝配、分段總組、總段合攏每一個制作工位，按照精度控制的要求進行數據檢測和統計，并將上一道工位數據提供給下道工位，以作為下道工位正確施工的依據，尤其是在總組及合攏階段達到模擬搭載和快速脫鉤的目的。

（二） 船舶精度控制在船舶建造中的意義

船舶精度控制在船舶建造中的意義主要有：第一通過對構件添加反變形，減少構件因加工、焊接和吊裝產生變形而進行矯正的工作量;第二通過補合理的補償量的設置，各種部件，結構件和分段的尺寸精度都相應提高了，減少加工和建造過程中的二次切割、打磨、開坡口等工作，從而提高生產效率、降低生產成本;第三通過設置檢驗線方便現場施工，同時提高施工準確度;第四通過對施工數據全面的檢測，及時發現問題，及時處理問題，減小對后道工序的影響，降低處理問題的施工難度;第五通過對施工數據的統計和分析，為下道工序提供施工依據，降低施工差錯的出現，提高施工效率;第六通過精度控制的積累為先進的工藝技術的推廣打好基礎。

四、精度控制的具體方法

（一）增加反變形

增加反變形主要有兩個方面：一是在易產生較大變形區域的構件下料時添加反變形量，利用反變形量來補償變形所帶來的誤差;二是在分段胎架數據中添加反變形，即在分段易產生變形的區域的胎架數據中增加一定與變形反方向的量，從而抵消此區域的變形。胎架的高度要大于1200mm，為支撐座安裝及精度控制提供方便;胎架的強度要符合設計要求，確保其質量安全可靠;在進行分段焊接前，必須封固好胎架，從而有效地限制分段變形。反變形數據在施工過程中有十分重要的作用，因此，在進行施工時，要嚴格的控制反變形數據，由于分段的形式不同，其反變形設置方法也不相同，在施工過程中，要根據實際情況，選擇合理的反變形數據設置方式，從而為施工質量提供保障。

（二）加放補償量

補償量是指對零件、工件和小分段由于加工、裝焊以及火工矯正等多道工序，所產生的辨析及收縮進行定量分析后，加放的工藝量值。補償量按照建造工藝可分為切割補償量、加工補償量、裝配補償量和焊接補償量等。補償量不需要在分段建造過程中割除，它將在船舶建造過程中消耗。補償量的確定是船體精度控制技術中的核心內容，精度控制的最終目的就是用補償量來代替余量，補償量的加放恰當與否，將直接關系到船體精度控制的成敗。

（三）檢驗線設置

檢驗線是船舶建造過程中定位的基準線，包括分段肋檢線、縱向對合線、水平檢驗線、合攏口100mm檢驗線等，在分段建造和檢測過程中，檢驗線降低了施工難度，提高了施工精確度。檢驗線一般設置在分段殼板上，在劃線后確定檢驗線后，用洋沖打點膠帶保護的形式將檢驗線保護起來，作為后續分段定位檢測的依據，在必要時需用雙面尺將結構面檢驗線反到便于測量的一面。管理人員要認真的記錄劃線數據和施工數據，對數據進行認真的分析，從而為船體建造精度控制提供理論依據。

（四）現場數據檢測及分析

建造過程中對切割加工、裝配、分段合攏和總段合攏等各工序中按著相應的技術規范實施精度控制檢測。通過精度控制人員對現場施工各零件外形尺寸、定位尺寸、焊后尺寸、平整度、垂直度等船舶精度參數的檢測、記錄，在發現和解決施工中存在的問題的同時，將造成問題的原因查找出來，避免類似問題的重復出現。另外通過對現場施工數據的整理分析，制作出船臺合攏模擬搭載圖，在分段合攏時可以在上船臺前將分段余量切割并開設好坡口，達到無余量上船臺快速合攏的目的。

（五）精度標準的訂立

船舶制造領域是有別于其他制造領域的特色領域，其對精度的需求極高。因此，平日里提及的精度控制工作，實際上就是實效性強的科學管理與前衛船舶制造技術的互相融合的結晶，凝聚了造船人的智慧和經驗。對船舶制造領域來講，高效精度標準的實現要求造船廠有精湛的技巧、先進的生產設施以及實效性強的管理準則。另外，目前的船舶制造領域均在權衡船舶制造的成本難題。因此，在精度標準的訂立階段需要權衡該要素，技術人員在生產設計階段應從大局的視角出發來進行船舶設計。

五、結束語

總之，隨著造船技術的不斷升級和發展，對船體生產設計的要求越來越高。在船體生產設計中應用精度控制技術，推行無余量造船，不僅實現了對整個船體生產過程的有效控制，還能有效降低船舶生產成本，加快船體建造速度，提高生產效率，提高我國造船業在國際市場的核心競爭力。

參考文獻：

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