雙斜切片段精度控制技術

王冠，曹嶺，周慶一

(上海外高橋造船有限公司，上海 200137)

在曲型分段的制作過程中，雙斜切片段是最難控制的一種。雙斜切片段就是在縱、橫兩個方向上具有雙重曲度的片段，精度控制難度高，現場制作時頻繁的出現種種問題，嚴重影響分段的制作精度和制作周期。目前針對雙斜切片段的精度還沒有形成切實可行的控制工藝措施，為此，考慮通過在分段各階段對雙斜切片段的工藝與控制措施進行分析與效果驗證，形成一套雙斜切片段精度控制工藝技術。

1 加工階段主要問題及控制措施

1.1 曲外板加工

1)根據外板線型不同，在施工之前首先需確認所加工外板的船號及零件號，準備相對應外板號的樣板(圖1)及樣箱(圖2)，并且確認樣板樣箱是否損壞；樣板制作時，需做好4個標記：兩側的余量線標記、等高線標記以及中心線標記(圖3)。如有需要使用活絡樣板的，需提前先制作活絡樣板，然后才能進行施工。

圖1 樣板

圖2 樣箱

圖3 樣板標記

2)機器壓彎階段，注意連續測量外板的線形，待外板壓彎結束后用樣板和樣箱對加工線形進行檢查(圖4)，偏差控制在±3 mm以內。

圖4 壓彎精度檢查現場

3)水火彎板階段，首先把加工件吊運至火工平臺上將位置調整到位，然后按照外板上的劣勢線進行火工(圖5)。

圖5 曲外板火工現場

4)在火工時對曲外板的艏艉端進行反變形加放，見圖6。

圖6 曲外板彎板反變形的加放

5)火工結束后使用樣板或樣箱對線形進行檢查(圖7)，確定扭勢、橫向彎曲、縱向彎曲、標高、箱底水平的偏差，對于超過精度控制標準的位置需進行二次火工，直到偏差控制在±3 mm以內。

圖7 火工精度檢查現場

6)外板火工結束，線形矯正無誤后，對于存在余量的外板需劃出余量線(圖8)，并按照相關要求對余量進行切割(圖9)。全部完工后按工藝進行吊裝，分類規范擺放。

圖8 劃余量線現場

圖9 余量切割現場

1.2 線型肋骨加工

1)線型肋骨在制作前，需施工校平線(圖10)，對沒有校平線的板材需手工劃線，確保校平線100%施工。

圖10 校平線施工現場

2)線型肋骨面板的制作需保證面板壓彎精度，壓彎注意曲率的控制，壓彎量做大5%(圖11)，以抵消壓彎后的回彈，但不可壓彎過大。壓彎后的面板需利用樣板進行精度全檢。

圖11 面板壓彎反變形設置

3)線型肋骨在裝配時，首先需對腹板進行墊平，然后裝配筋板及面板，注意在腹板裝配時在腹板板縫靠面板側加放反變形，如圖12所示，電焊前確認整體校平線的直線度(考慮反變形影響)，無誤后進行電焊施工，燒焊時需嚴格按照焊接順序及焊接工藝進行施工。

圖12 腹板板縫反變形的加放

4)在電焊施工完成后，按照標準±2 mm對肋骨進行火工矯正(圖13)，通過校平線檢驗火工矯正是否到位。

圖13 火工矯正現場

5)火工矯正后，在線型肋骨下口方向往上施工下口定位基準線。注意，肋骨下口基準線施工時需考慮肋骨下口余量值。

1.3 加工階段管理要求

1)加工在外板冷熱加工及線型肋骨的火工矯正環節，必須保證線形調整到±3 mm以內，自檢確認后報精度檢查。

2)在外板及線型肋骨堆放時，需按照線型分類擺放，后續的運輸過程中盡量不要堆壓，防止因時間過長產生變形；如若后道反饋變形較大，加工需進行確認，必要時協助進行矯正。

3)下口基準線的施工必須保證尺寸施工準確，線條清晰，對余量值、理論值及實際值進行目視化標記。

4)加工此類重點片段的各施工環節需報精度檢查。

2 組立階段主要問題及控制措施

2.1 地線網格線

1)確認地線網格線完好無損，檢查不銹鋼片及樣沖點是否清晰可見，必要時重新開設地線網格線。

2)按不銹鋼片上的樣沖標記彈出地線網格線。

2.2 地線施工

1)嚴格按照地線標準值規范施工地線，保證地標的完整性(圖14)。

圖14 地線施工示意

2)地線施工完成后必須進行精度報驗，精度檢查合格后方可進入下一道工序。

2.3 胎架設置

1)胎架高度超過1.5 m必須正確使用連接桿，保證胎架的穩定性及垂直度。

2)對于外板伸出胎架1 m以上時需使用臨時胎架進行支撐。

3)胎架高度設置前，需對胎架水平基準點進行確認，保證水平基準點的偏差在±1 mm以內，基準點統一后，高度設置時必須與設計胎架設置高度一致。

4)胎架設置完成后進行精度報驗，只有經精度檢查合格后方可吊板進入下一道工序。

2.4 拼板

1)拼板時以第一塊板為基準進行定位，嚴格保證端點的地線重合度(圖15)以及端點的高度坐標值(圖16)，允許偏差極限為±3 mm，后續第二塊主板拼板，均以此為基準依次施工。

圖15 第一塊板定位示意

圖16 高度坐標值確認

2)對外板與胎架的接觸情況進行檢查，發現接觸不良情況，嚴禁對胎架高度進行調整，確認設計胎架圖及胎架高度無誤后及時進行火工二次處理。

3)拼板過程中嚴格保證無余量邊端面直線度，控制標準為±2 mm。

4)拼板結束，焊接前對外板水平進行調整，保證水平在±3 mm以內，達標后剛性固定四周，并對拼板焊前主尺寸進行自檢，確認后進行精度報驗，待精度檢查合格后方可進行施焊。

5)電焊施工時嚴格按照焊接工藝及焊接順序進行燒焊，減少焊接變形及收縮。

6)焊接結束后對拼板進行背燒，釋放焊接應力，保證外板線形，背燒后對拼板焊后主尺寸進行自檢并在主板上目視化標記，同時對外板胎架接觸率進行二次檢查及調整，保證胎架接觸率在95%以上。

2.5 二次劃線

1)二次劃線前再次確認首部及上口地線重合度，首部端面直線度。

2)沿板邊開設艏部基準線，上下口方向同步施工，確認無誤后施工樣沖。

3)以無余量邊為基準，參照二次劃線圖進行劃線。用卷尺沿船長及船寬方向依次撥點，分散延長量計入劃線尺寸。將余量線、焊接保留線、肋骨定位基準線劃出，使用鴨嘴筆、墨斗、樣條最終完成劃線。

4)根據理論尺寸數值、端部補償量以及分散延長量，換算出余量邊實際余量，劃出余量線并敲上樣沖。(注：余量線需通長施工)

5)根據余量線往上口150 mm施工外板下口線型肋骨的定位基準線(圖17)，此基準線需通長整體施工。

圖17 肋骨定位基準線施工

6)按照圖紙余量尺寸，將下口長出的余量進行切割，按照標準余量值進行保留。

7)根據裝配圖標注內部構件板厚方向、構件號、構件角度和余量/補償量等信息。

8)劃線結束后進行自檢確認，無誤后進行精度報驗，待檢查合格后方可進行下一步裝配。

2.6 裝配階段

1)肋骨裝配時原則上以下口對位線進行定位，綜合考慮上口情況，保證肋骨端差，對位線(圖18)偏差控制在±2 mm以內。

圖18 對位線對合

2)線型肋骨裝配時需用角度尺進行定位，角度尺在測量時需保證與肋骨腹板垂直，裝配過程中需保證肋骨角度偏差在0.2°以內(如圖19)，對于肋骨尺寸較大的，可適當增加斜撐進行角度固定。

圖19 線型肋骨定位角度示意

3)內部材趾端的精度控制，線型肋骨裝配完成后，需對肋骨趾端進行拉線確認(如圖20)，保證其在同一平面，不能出現短的現象，趾端控制在0～5 mm以內。

圖20 趾端拉線確認

4)裝配過程中如遇到線型肋骨線形不良，偏差較大的必須將肋骨斷開進行調整；偏差較小的采用火工進行矯正，嚴禁將外板硬拉與肋骨貼合，整個裝配過程必須嚴格保證外板整體線形。

5)裝配完成后，對上口肋位甲板企口位置尺寸進行確認，對長出的肋板進行切割，保證肋板上口與甲板企口平齊。

6)裝配完成后進行自檢確認，無誤后進行精度報驗，利用全站儀采用三維的方式進行檢查，待檢查合格后方可進行焊接。

2.7 精度管理要求

1)片段裝配時，只需對構件進行基本的點焊定位，裝配完成，對片段整體進行水平、尺寸、間距等基礎精度管理項目的自檢，調整到位后進行焊前定位檢查。

2)根據定位數據對片段進行修正，嚴禁野蠻施工及假修，修正完成后進行自檢，確認是否修正到位，確認無誤后進行精度報驗，同時提交定位數據自檢單。

3)片段整體完工后必須對大肋位進行背燒釋放應力，對片段變形位置進行火工矯正，背燒距離超過2M的進行劃線，嚴格按照規定溫度及劃線規范施工，控制外板合攏口的整體線形。

2.8 脫胎擺放階段

1)片段脫胎擺放前，根據擱墩布置圖用石筆在片段上大致劃出擱墩擺放的位置，偏差控制在20 mm以內。

2)片段上門架前需保證兩個門架的水平在同一水平基準面。

3)片段上門架后必須嚴格按其線形給片段做好相應的支撐固定(圖21)。

圖21 支撐固定

4)因片段線形較大，運輸過程中必須保證其平穩性，防止運輸變形。

3 結論

如上，便形成了一套完整的雙斜切片段精度控制工藝。通過在生產中的實施和驗證，雙斜切片段的整體完工精度有了很大的提升，流往總組階段后，修正工作量明顯減少，開刀率由原來的50%降低到了15%以內，提高了建造效率。此工藝可推廣到所有類型船舶雙斜切片段的建造中，將原來在后道工序的問題通過規范施工及修正前移來解決，既可降低后道的返修工作量，縮短建造周期，還可有效控制成本。但雙斜切片段在吊運、過程運輸、翻身等環節還是存在一定的變形，而且有一些不可控的因素。針對雙斜切片段過程變形的精度控制研究還有很多的工作要做，今后將加大力度繼續開展改善此瓶頸問題的研究，提高雙斜切片段的建造精度。