對胎架通用性工藝及精度控制研究

摘 要：隨著公司多元化發展，承接的產品類型不斷增多，車間工位逐顯緊張，胎架制作量加大，對胎架的通用性工藝及精度控制研究顯得尤為重要。主要從胎架設計、胎架工位布局、胎架通用性工藝及流程制定、輔助工裝制作等方面進行研究，目的就是提高胎架的通用性，優化胎架設置，滿足公司生產進度需求，改進胎架制作工藝，提高精度控制水平和現場工作效率。

關鍵詞：胎架通用性;精度控制;胎架優化;工作效率

中圖分類號：U671.4

文獻標識碼：A

1 前言

胎架作為產品建造的工作臺，在造船行業使用最為普遍，胎架分為曲面及平直胎架兩種類型，作為為分段板件支撐、分段保型及控制焊接變形的有力工具。隨著公司建造產品類型逐漸增多，包括風電發電基礎項目、橋梁鋼結構、吊機、油輪及中型散貨船等分段的制作。按照設計及工藝要求，每個產品制作過程中需要制作胎架，如按常規操作會耗費大量工裝材料及制作工位場地，影響產品的工期，而且工作效率降低，不利于公司的長久發展。如何提高胎架的通用性和統籌規劃是目前急需解決的問題，主要從胎架設計、胎架工位布局、胎架反變形加放、胎架通用工藝及流程制定、輔助工裝制作等方面進行研究，提高胎架通用性，減少重復的修割及制作胎架，合理利用施工場地，減少胎架材料浪費，提高工作效率。

2 胎架通用性研究及優化

2.1 胎架設計優化

（1）平直底部胎架優化

底部分段胎架在之前設計時，每個樁頭前后間距均為800 mm，如單個228分段所需立柱數量達132個，費工費時;經過現場測量數據收集、分析，減少樁頭數量同樣可保證安全和精度，因此將胎架內部空擋位置取消樁柱，兩檔肋位設一個樁頭，單個分段約減少接近59%的樁頭，降本增效明顯。

（2）舷側胎架優化 舷側胎架之前設計時樁頭間距為800 mm*800mm;對其進行優化改進，將間距修改成1600mm*1600 mm，胎架內部空擋位置取消樁柱，保留合攏口及板縫區域位置樁柱

（3）中型油船及散貨船分段胎架優化

對于公司承接的中型油船及散貨船分段建造，因其結構和尺寸不同，重新設置新的胎架。為了節約工裝成本，根據分段建造形式對原有胎架進行優化，對胎架設置樁柱進行減樁處理，優化方案比原設計胎樁數量減少40%-50%，節約了生產成本，提高了現場的工作效率，且建造精度也達標;平直框架在通用胎架上建造，使通用胎架起到了共用性作用，既節省材料又做到場地的通用性，克服了內場建造胎位緊張問題。

2.2 胎架工位布局優化

（1）根據現場施工環境、設備能力及分段建造形式，對內場分段制作工位進行梳理，合理策劃工位的使用，便于施工有序開展，特別是對平直分段胎架進行了簡化，由原來的一個或兩個共用的胎架，簡化成多個相似共用的胎架，提高工位的利用率。工位劃分如圖l所示。

（2）各區域工位按照胎架布置場地實施

主甲板分段之前有三個胎架工位，現優化成兩個工位;槽壁分段由原來的四個分段胎位，優化成一個通用胎位;對于平直分段由之前的多個胎架工位，優化成三個工位;底部及舷側建造共用胎位;首部分段802/803/805四個胎位，優化成一個通用胎位;對于平直拼板件及橋梁建造，根據各自特點在15跨專門設置大拼板區及橋梁項目建造通用區。

2.3 胎架反變形加放優化

（1）底板分段胎架優化

通過對現場分段施工過程的數據收集，重點對焊接變形量較大的區域進行監控，如對平直底部L2-L-6縱區域胎架，加放0-8 mm的反變形量。

（2）機艙分段胎架優化

機艙分段平臺板薄，焊接及火調容易產生變形，特別是141分段首口T梁位置焊后變形較大，整改難度大，因此對其焊前、焊后數據進行收集，確定其反變形加放位置及反變形值;對141分段局部區域，對其加放胎架反變形：首口第一排胎樁從右舷L-7至左舷L6區域，加放5mm反變形;從FR18肋位位置胎樁開始過渡，胎樁從右舷L-7至左舷L6區域，加放5mm反變形;對機艙其他142和152、162*172分段變形區域，加設了反變形值。

2.4 胎架通用性工藝及精度控制檢驗

2.4.1 胎架通用性工藝制定

（1）根據現場生產需求，規范現場管理使現場施工順暢，生產效率提升，制定了胎架通用性工藝。首先，確定胎架通用性使用范圍：適用于平直板件上胎架使用支柱式胎架精度控制和檢驗要求。

（2）胎架制作控制精度標準及檢驗方法（見表1）。

（3）工藝要求及使用范圍

①胎架四周支柱做好水平標記并打上洋沖印，胎架支柱、模板的剛性和結構完整性要符合設計要求，對較高的支柱要進行支撐加強;

②胎架樁柱設置范圍，控制在板件上胎在胎架內或伸出胎架區域400 mm范圍內;胎架制作要注意板厚差及上胎板反變形位置樁柱高度的控制;

③上個片體框架或分段脫胎后，對胎架水平進行復查，對局部樁柱偏高的往下修低，偏低位置超過3mm的加鐵片增加樁柱高度;

④上胎板測量板件的水平度，測量數據滿足精度要求后采用卡碼固胎。

（4）制作要求

通用性胎架使用時不允許隨意修改，確保胎架制作的完整性。對于局部加放反變形的樁柱位置，可采用加設小鐵片升高或降低胎架水平數據;通用胎架前期要策劃長期使用的適當的位置，避免短期使用拆除浪費材料，增加人工成本。

2.4.2胎架報驗流程圖的制定

為了促使現場胎架報驗作業規范化、標準化，制定相對應的施工流程，見圖2所示。

2.5 輔助工裝制作

設計了一種胎架輔助工裝，主要用于船舶建造過程中底部分段轉圓弧外板定位，提高板件定位及胎架通用性;另一種輔助工裝為可調式圓筒通用胎架，主要用于圓筒式結構在制作裝配過程中前后、左右調節及固定。3胎架通用性研究成果

（1）設計方面對樁柱數量進行了優化，將常規的樁頭800 mm*800 mm的間距進行了改進。在保證安全和精度制作的前提下，對于內部不受力胎架的間距進行加大，對底部、舷側分段合計29個分段胎架進行了優化，單個底部分段樁頭減少接近40%-50%，效果明顯;

（2）對公司各區域胎架工位進行了梳理，確定常規散貨船分段各類型建造區域，將平直底部、舷側、主甲板、槽壁以及首部分段工位進行了通用改進;另外在13、14垮小合攏車間制作了箱體平臺胎架，用于制作公司所用產品的平直組件。除了常規船舶的平直小組在該區域制作外，風電基礎導管、橋梁工作箱以及錨腹板單元也在該工位上制作，胎架通用性發揮了作用;

（3）對反變形數據進行了收集及優化：胎架制作階段按照收集的數據確定胎架樁高，使胎架制作一次成型、循環利用，減少胎架的多次報驗，同時保證了焊后分段精度;另外，平直框架制作也可放在通用胎位上，節省了小合攏制作場地，也保證了小組件制作的精度;

（4）確定了胎架通用工藝，制定了胎架檢驗流程：對不同產品確定了胎架通用工藝要求，并確定了胎架控制關鍵點和非關鍵點。對于關鍵點（縱橫交叉結構處、線型產品的四周模板）提高制作和檢驗要求;對于其他非關鍵點保證光順即可;通過區別對待現場施工更加精確快捷;制定了胎架檢驗流程，對于各自責任一目了然，更有利于提高工作效率;

（5）設計了一批胎架輔助工裝，并申請了實用型專利，用于現場板件定位及調節，從而減少胎架的重復修割，提高了工作效率.

4 胎架通用性實施及精度控制的效益

（1）設計上對胎架的優化，現場實施后進行了固化，為后續產品設計提供了經驗，減少了胎架制作的成本投入;反變形的數據收集和研究，助力公司產品基礎數據庫的建立更加完善，為后續工藝方案制定、精度策劃提供了理論基礎;

（2）胎架通用性的實施，現場騰出部分空間給予曲面分段制作，解決了胎位緊張的問題，緩解了生產場地不夠用的難題;胎架通用性節省了大量的工裝材料，從單個平直段需要胎架材料184 m減少到56 m，工裝材料建造成本大大降低;

（3）胎架通用性工藝的實施，對小組件、中合攏制作精度都提供了便利。傳統的船舶產品與非船產品交叉進行建造，周期及轉換更加順暢，精度也得到提高，建造質量得到保障，得到業主及船東認可;

（4）設計的優化、工藝的改進、精度的提高，減少了現場胎架制作帶來的焊接、打磨粉塵、氣體等對環境的污染，減少了動能的使用，提高了綠色施工、節能減排的效果，促進公司職業健康安全環保方針有效落實。

5 結束語

本文通過對胎架通用性實施及精度控制研究，解決了現場生產緩慢、胎架工位周轉緊張問題，工裝材料制作成本大大節約，分段建造精度得到有效控制，生產效率得到提高，為公司承接多元化產品提供便利。

參考文獻

[1]JNS船舶建造精度標準.江門市南洋船舶工程有限公司，2017.

[2]黃浩.船體工藝手冊（第三版）[M].北京：國防工業出版社，2013.