船舶船体生产设计精度控制技术探讨

[摘 要]船舶精度控制技术是提高船舶质量，降低生产成本的主要手段。国外先进造船国家已经在船舶精度控制方面有所突破，日立造船公司有明工厂已经做到从下料直到大合拢，实现了分段全方位无余量，均以补偿量代替余量，并且已从船体扩展到舾装、管系，达到了全方位无余量。国内精度控制技术也已开展多年，但目前大多数船厂仍然立足于分段无余量上船台，对于从零件下料，即开始以补偿量代替余量的全过程，精度控制技术研究推广程度较差，缺乏对补偿量的理论研究。本论文对船体生产设计精度控制技术进行探讨。

[关键词]船体生产设计 精度控制 方法

中图分类号：F138 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）25-0308-01

一、精度控制技术研究与应用的现实意义

（1）船舶精度控制技术保证船体建造主尺寸和其他参数的误差在允许范围内，从而保证了船舶的最初设计性能和安全，保护了船东的利益，提高了造船企业的知名度和竞争力。

（2）船舶精度控制技术最大限度地提高了钢材的利用率并减少了施工队伍在装配过程的修整量，从而降低了人力和材料成本同时提高了劳动效率。

（3）由于减少了修割和返修量，降低了能源消耗并减少了环境污染。

（4）船舶精度控制技术有利于造船企业拓宽船舶市场的开发，如大型或超大型船舶建造、海洋工程平台等项目。在这个船舶行业市场低迷激荡的时期，高附加值船舶的修理与建造可以使企业在市场的竞争中保有一席之地。

二、施工原则及要求

为控制精度，船体建造过程中需始终按照如下要求进行。

（1）电脑放样线型需光顺。

（2）施工过程中装配必须严格按照船体理论线进行，避免由此造成的错位现象。

（3）对接板板厚差大于等于4mm的须进行板厚过渡。

（4）开设坡口及焊接规格要求应按照本单位的WPS执行。为防止分段整体变形，严格执行焊接工艺标准，合理安排焊接顺序。

（5）板材收缩余量按照1‰放置，分段之间对接缝放50mm余量。

（6）所有结构应进行焊后退火，控制焊接变形和消除应力。

（7）为了保证分段之间对接处的平直度，必要时加梁固定，避免合拢时产生大的应力集中和变形。

（8）可根据具体分段的具体情况进行预舾装。

（9）利用激光仪的配合，保证胎架的制作必须在同一水平面。

三、精度控制要点分析

（1）加工工序的精度控制技术。切割技术己达到自动化加工水平。对各类机器的检测和修整、补充机器用消耗品，定期抽样检查零件的切割精度等是这段工序的精度控制的主要内容。对策主要是调整机器的加工精度和培训作业人员的技术水平等。曲面加工曲面成型技术基本属于手工作业水平。对成品的成型尺寸和焰道热加工的温度控制检验等是这段工序的精度控制的主要内容。

（2）装配工序的精度控制技术。小组立中的精度控制技术，主要有在横向构件上安装小骨材的尺寸精度检测对前期工序是否出错的检验等。对策是修整超差的变形，报告前面工序的错误并调整因此而出现的错误，直至返工到前面的工序从新加工。大组立是分段合拢前的最后一项工程。一方面受前期小组立装配精度的影响，另一方面还要满足分段合拢的精度要求。大组立中的精度控制技术主要有检验纵骨定位、精度检验、横向构件的装配精度检查和焊接坡口的宽度等。对策是找出装配中产生误差的原因，并能分析累积误差。分段重量、重心位置在分段前的作业过程中，每完成一道工序，需要检测零件、部件、组立等的重量和重心位置，能准确估算的，可以省略测试。特别是在海洋结构物的建造过程中，空船结构的重量和重心位置的检测和修整是必须的。

（3）合拢过程的精度控制技术。分段生产制造的周期长，制造过程中焊接工艺实施不当，吊运过程产生的结构变形等原因，使得分段与设计尺寸存在偏差，导致合拢出现问题，常见的问题是端部的错位现象。对策是设置基准点和基准线，按着定位要领指导书进行作业调整局部变形。

综上所述，造船企业须对船体加工、装配、合拢进行控制，以满足船东的建造精度要求。造船企业对船体结构的主尺寸、形状和位置偏差的控制，开始采用得是船体零件上加放余量的办法，后来根据数理统计技术，对零件加工和焊接的收缩量进行分析，以零件的补偿量来代替余量，并逐渐扩大零件补偿量的加放范围，从平直货舱区域逐步推广到部分首尾船体结构区域，逐步形成了船体精度控制的技术。

四、防变形措施

立体分段在建造过程中产生的变形是不可避免的，如何控制其变形在允许范围内或消除变形，通过采取合理的措施能够有效预防变形。为控制分段的精度，在分段建造过程中，船厂采取了一系列措施，并取得了较好的效果，下面就这些措施的具体执行情况进行分析。

（1）胎架的精度控制。胎架是分段建造的基础，尤其是对具有抛、昂势以及防反变形胎架的测量，是建造过程的重点之一。为保证分段的精度，我们应该对每一个立体分段都制定了具体的胎架制作要求，并要求每个胎架立柱的误差控制在2mm范围内。

（2）在施工过程中，尤其在外板上结构以及外板对接缝焊接后，及时进行退火处理，以消除应力，避免脱胎架时甲板面或平台面产生较大的变形。

（3）在施工过程中进行精度测量。分段安装精度的测量，应始终贯穿在分段安装的过程中，包括构件的装配线是否准确，尤其是构件理论线的正确性容易忽视。并且在分段装配完毕并进行数据测量合格后，才允许进入下道工序的施工，坚决避免前一工序的错误带入到下一工序而造成误差累积。

（4）在分段之间对接处加梁固定，以保证其尺寸平直度，避免合拢时产生大的变形。

（5）控制焊接变形量。尽量采用高效的焊接技术，严格按照合理的焊接工艺的要求进行焊接，提高焊缝质量，减少焊缝返修量。同时在焊接时严格按照焊接规格表进行，避免焊脚过大或过小。

（6）分段吊运及翻身过程中，为防止发生变形也要对分段采取临时加强措施，特别对于尺寸较大而刚性较差的分段，应加装临时扶强材。

（7）其他辅助手段。适当运用刚性固定的辅助措施，刚性固定方法是船厂施工中常用的一种控制变形的手段，例如在甲板面和平台面以及外板的焊接过程中，采用长马板骑缝，在高腹板构架焊接前用型材拉撑固定等，这些措施均有利于减少焊接角变形。

（8）加强技术培训。船体建造的具体操作者是精度管理工作的关键，要提高职工对精度控制的重视程度，加强技术培训，提高人员素质，实现可持续发展，特别是对船厂的外包工人的技术培训和管理。因为外包工人的人员流动性较大，但他们是造船企业船体建造的主力军，所以需要长期坚持不懈地对他们进行培训与管理，使他们了解精度控制的重要性，让他们掌握具体操作工艺。

五、结束语

船体建造精度生产设计技术是现代造船模式的一项关键性技术。一些造船发达国家在这方面已取得了显著的经济效益，积累了很多的经验。我国造船工业已经开始全面实行造船模式的转变，这项技术在大型先进船厂应用的同时，也应该系统全面地帮助中小型船厂进行研究和实施。

参考文献

[1] 周秀琴，马晓平.船体建造精度控制方法研究[J].造船技术.2011（01）.

[2] 马强，陈杨.船体分段装配的工艺研究[J].科技资讯.2010（24）.