船體生產(chǎn)設(shè)計在分段制作中的處理運用

1、    船體生產(chǎn)設(shè)計在分段制作中的處理運用    杭昊摘 要：船體的結(jié)構(gòu)設(shè)計和建造是一個非常復(fù)雜而且工程量龐大的過程，而船體分段制作則是龐大工程中最基礎(chǔ)的部分，分段制作質(zhì)量以及效率直接影響到整船的建造周期。本文就船體生產(chǎn)設(shè)計在分段制作階段的處理運用淺談下自己的理解，希望能夠促進設(shè)計與現(xiàn)場更好的融合，真正做到設(shè)計指導(dǎo)生產(chǎn)。關(guān)鍵詞：生產(chǎn)設(shè)計;分段制作;處理運用1船體結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容船體結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要分為三個階段：基本設(shè)計、詳細設(shè)計和生產(chǎn)設(shè)計。1.1基本設(shè)計基本設(shè)計即預(yù)算報告的生成，這是船體結(jié)構(gòu)設(shè)計的第一步，需要將最初的規(guī)劃方案呈現(xiàn)出來，主要包括設(shè)計框架的構(gòu)

2、建和技術(shù)標準的分析。首先要做出船體結(jié)構(gòu)的草圖，在草圖的基礎(chǔ)上根據(jù)預(yù)案和技術(shù)水平選擇各部件的材料、型號，并形成一個相對成熟的預(yù)算報告。1.2詳細設(shè)計詳細設(shè)計主要是對船體結(jié)構(gòu)細節(jié)的設(shè)計，使設(shè)計出的船體結(jié)構(gòu)符合實際需求，明確所需材料的具體型號，形成一個符合要求并具有安全性、實用性的方案，并報船級社審批。1.3生產(chǎn)設(shè)計最后的生產(chǎn)設(shè)計即將詳細設(shè)計方案轉(zhuǎn)換為滿足實際生產(chǎn)需要的指導(dǎo)性文件以及施工圖的過程，即設(shè)計語言轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)語言，使得施工順利進行并充分的完成預(yù)想的設(shè)計方案。2船體結(jié)構(gòu)生產(chǎn)設(shè)計階段圖紙的主要構(gòu)成主要分為指導(dǎo)性文件和施工圖兩大類，其中指導(dǎo)性文件包含分段劃分圖、分段搭載網(wǎng)絡(luò)圖、分段余量檢驗線分布圖

3、、船體節(jié)點手冊等;施工圖包含分段工作圖、分段型材下料圖、分段板材套料圖、分段零件明細表、分段拼板圖、分段加工圖、分段材料清單、分段焊材定額表、分段組立圖、分段焊縫追溯圖、分段預(yù)密性試驗圖等。總的來說，各船廠結(jié)合自身的工位特點，按工位出圖，實現(xiàn)流水劃分段制作是大勢所趨。3船體生產(chǎn)設(shè)計在分段制作流程中的運用3.1分段的裝配制作流程策劃生產(chǎn)設(shè)計開始出圖之前，設(shè)計主管會根據(jù)分段劃分圖對分段進行分類，并對不同類型分段進行制作流程策劃，包含小組立、中/大組立階段的片體劃分以及安裝順序，擬出策劃初稿并召集生產(chǎn)部門相關(guān)人員進行開會討論并形成會議紀要，修改分段模型并繪制分段裝配流程圖，此圖包含在分段工作圖中下發(fā)

4、，同時也作為設(shè)計員進行生產(chǎn)設(shè)計出圖的指導(dǎo)文件，設(shè)計員根據(jù)裝配流程圖的要求在設(shè)計軟件中編寫對應(yīng)船體結(jié)構(gòu)的流向代碼并在下料圖紙中進行生成。3.2分段結(jié)構(gòu)零部件流向化管理生產(chǎn)設(shè)計結(jié)合船廠的實際資源以及工位布置，將分段制作的涉及的每道工序轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的代碼，在分段制作板材以及型材下料階段，根據(jù)下料圖上顯示的零件流向代碼，在對應(yīng)零件上進行代碼標識，集配人員根據(jù)零件上標識的流向代碼將零件流入分段制作的各個工序，根據(jù)代碼標識的排列順序?qū)崿F(xiàn)各工序間的轉(zhuǎn)序?qū)印?.3分段板材套料合理性優(yōu)化板材套料切割作為分段制作的先行工序，包含零件數(shù)控切割以及坡口過渡斜開設(shè)等零件端部邊緣的處理加工作業(yè)。從前板材切割多數(shù)注重材料利

5、用率而忽視的材料的切割效率以及零件下料質(zhì)量，導(dǎo)致大量的過橋切割造成的零件損傷，超長的切割行程，導(dǎo)致板材在切割過程中產(chǎn)生變形，大大的降低了零件切割的精度，為后道工序的制作留下隱患。生產(chǎn)設(shè)計鑒于現(xiàn)場生產(chǎn)的經(jīng)驗教訓(xùn)以及跟現(xiàn)場生產(chǎn)的有效溝通與反復(fù)試驗，提出了“小件套料”的優(yōu)化方案，即板材套料圖中基本只套主要構(gòu)架板材零件，分段結(jié)構(gòu)中常規(guī)的肘板、補板等小規(guī)格零件不直接參與主板套料，將主板套料后產(chǎn)生的余料進行編號，選取合適的編號余料用小型切割機進行小規(guī)格零件的切割，這樣大大提升了分段板材套料切割的效率，同時也提高了零件的下料質(zhì)量與精度，減少后道工序的返工。3.4分段制作板縫的合理化布置與坡口形式設(shè)計前面提到

6、，詳細設(shè)計是針對船體結(jié)構(gòu)細節(jié)的設(shè)計，但對于結(jié)構(gòu)板縫的布置，詳細設(shè)計基本上還只局限于區(qū)分板厚區(qū)間，顯示有具體板厚差位置的焊縫，生產(chǎn)設(shè)計階段則是對分段各板架進行整體板縫排板布置，還考慮到如下幾點：（1）排板縫的寬度盡可能做到統(tǒng)一，或者減少不同寬度的種類，提高鋼材的請購效率以及板材的利用率。（2）減少或避免t字型拼板縫，確保拼板縫焊后可以均勻收縮。若確實要布置多處t字型拼板縫，可以將整塊板架分成多部分進行預(yù)拼，將t字型接頭位置板縫最后拼接，對應(yīng)拼接縫開設(shè)c02氣體保護焊打底埋弧自動焊填充蓋面的坡口形式，減少拼板翻身次數(shù)，同時也盡可能的使用高效設(shè)備進行焊接。（3）針對厚板區(qū)域，盡可能減少板縫布置，若確

7、實要布置拼板縫，需要考慮雙面坡口的設(shè)計，根據(jù)船廠的實際焊接設(shè)備參數(shù)，選取合理的坡口角度和正反坡口深度及其留根大小，在保證焊縫質(zhì)量的前提下盡可能的降低焊接填充量和焊接變形。（4）中/大組立階段片體組裝板/結(jié)構(gòu)接縫，需要根據(jù)分段的裝配流程圖，確定坡口的開設(shè)形式，原則上要減少仰焊，盡量采用平焊以及橫焊的坡口形式。3.5曲面加工件的數(shù)據(jù)優(yōu)化在船體分段劃分中，有相當(dāng)比重的線型分段，其大多分布在船體首尾以及舭部舷側(cè)等部位，曲面加工的類型也按加工方法主要分為型材肋骨冷彎加工，筒體三/四星輥卷圓，單曲外、面板液壓機利用加工樣冷加工，雙/三曲線型外板液壓機利用加工樣冷加工+火工處理。按照不同的加工方法生產(chǎn)設(shè)計人

8、員提供不同的加工數(shù)據(jù)。（1）型材肋骨冷彎加工，設(shè)計人員主要提供逆直線數(shù)據(jù)，根據(jù)肋骨的線型變化幅度，確定逆直線的段數(shù)以及型值間隔，確保現(xiàn)場劃出的肋骨曲線與盡可能與肋骨實際線型貼合。（2）筒體卷圓主要考慮到加工設(shè)備對卷圓板寬度內(nèi)徑板厚等參數(shù)的制約，生產(chǎn)設(shè)計人員需提前深入生產(chǎn)調(diào)研加工能力，優(yōu)化加工件規(guī)格，壓頭的加放量等參數(shù)，盡量確保現(xiàn)場加工能力的最大化利用。（3）單曲外、面板的加工，在生產(chǎn)設(shè)計前期優(yōu)化模型的時候，需盡可能的將單曲的曲線優(yōu)化成規(guī)格不多的近似內(nèi)徑，根據(jù)船廠的經(jīng)驗積累，提前準備相應(yīng)規(guī)格內(nèi)徑的加工樣，這樣可以大大提高單曲板的加工精度和加工效率。（4）雙/三曲線型外板的加工，設(shè)計人員一般考慮提

9、供加工樣箱數(shù)據(jù)，模擬出外板加工后的曲面扭勢，現(xiàn)場利用加工樣箱進行外板加工，優(yōu)先冷加工扭勢大的方向，后利用火工加工扭勢小的方向。針對雙/三曲扭勢特別大的，設(shè)計人員需要考慮將板片劃小加工，減少單塊板的加工線型，降低其加工難度。3.6組件/分段吊裝耳板嵌入結(jié)構(gòu)設(shè)計分段制作以及安裝過程離不開吊裝作業(yè)，一般做法為吊耳設(shè)計，隨著分段制作節(jié)奏加快以及制作質(zhì)量的要求的不斷提高，一部吊耳可以以分段框架開孔貼重磅板的形式來實現(xiàn)，需要設(shè)計人員根據(jù)已經(jīng)固化的分段裝配流程，結(jié)合生產(chǎn)資源，考慮分段片體的吊裝方案并在結(jié)構(gòu)上開孔布置吊點，根據(jù)設(shè)計要求考慮后期是否封堵。這種做法的好處可以大大降低吊耳的安裝成本，減少后續(xù)拆除吊耳

10、對分段油漆的破壞，提高了艙室結(jié)構(gòu)施工的完整性。3.7關(guān)于線型分段的建造方法以及相應(yīng)方法需要的設(shè)計支持根據(jù)分段外板線型可以簡單將分段劃為平面分段和曲面分段，其中曲面分段的制作難度從零件加工，曲面板骨材劃線裝配，還是后續(xù)中、大組階段片體的安裝精度與焊接等方面，都大大高于平面分段，目前關(guān)于曲面分段有如下幾種建造方法。（1）制作正切胎架，此方法根據(jù)分段正切狀態(tài)外板型值確定支撐豎直高度并按照1米*1米間距（一般情況）分布支撐位置完成胎架制作，此方法優(yōu)點是結(jié)構(gòu)安裝吊線定位方便，技術(shù)只需要提供相應(yīng)胎架型值，利于精度控制;缺點是胎架制作型值較高，制作人工花費較多，除活絡(luò)胎架外，一般不可重復(fù)利用，分段制作成本大

11、。（2）另外一種方法，主要是針對帶甲板的曲面分段，可以利用甲板為基面反造，先安裝分段內(nèi)部框架結(jié)構(gòu)，最后外板散貼或者預(yù)拼成若干片后逐個散貼，此方法的優(yōu)點是節(jié)約的胎架的制作成本，技術(shù)需要提供相應(yīng)主框架的地樣數(shù)據(jù)，主框架定位難度低;缺點是外板散貼后與內(nèi)部結(jié)構(gòu)多為仰焊，焊接難度大，外板線型精度不易控制，分段制作收尾時間長。（3）制作斜切/雙斜切胎架，此方法根據(jù)分段外板曲面線型走勢，將曲面分段盡可能平躺制作，此方法優(yōu)點是利于分段外板線型的精度控制，同時有能降低胎架的型值，降低胎架的制作工作量，且利于人員施工安全;此方法的難點在于需要技術(shù)提供詳盡的結(jié)構(gòu)劃線數(shù)據(jù)以及安裝角度，準確的分段投影地樣數(shù)據(jù)，主框架板角以及硬檔位置的現(xiàn)場吊線控制數(shù)據(jù)以及控制方法，要求設(shè)計人員對于精度控制的理解要求能力較高。結(jié)語：綜上所述，船體生產(chǎn)設(shè)計細化到現(xiàn)場生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，本文僅僅是個人一些工作經(jīng)驗的總結(jié)。結(jié)合船廠各自的特定，從設(shè)計走進生產(chǎn)，再從生產(chǎn)回歸設(shè)計，需要長期的實踐總結(jié)與沉淀，才能逐漸形成適合船廠自身的生產(chǎn)設(shè)計流程。參考文獻：1楊麗榮，顧慶，王瑩.試論船體結(jié)構(gòu)設(shè)計中生產(chǎn)工藝性問題及應(yīng)對研究j.山東工業(yè)技術(shù)，2018（17）：