船体建造精度控制技术探讨

肖垒

舟山中远海运重工有限公司 浙江舟山 316131

摘要：随着时代的进步，航海事业发展的越来越迅速。船舶精度控制技术是研究在船体建造过程中如何加放尺寸精度补偿量取代余量，通过合理的建造公差，有效的工艺技术与管理技术，对船体零部件结构进行尺寸精度控制，以提高建造质量。船舶在建造过程中的精度控制是一项十分重要的技术，不仅是保证船舶质量、缩短建造周期、降低造船成本的重要手段，而且是实施盆舾装等先进造船工艺和科学管理的基础。文章介绍了船舶建造的特点和船舶建造精度控制的内容，说明了船体建造精度控制的具体方法。

关键词：船体建造；精度；控制技术

引言

作为船舶制造的一种非常重要的手段是船舶制造精度的调控手段，其中包括的形式有很多，比如：走形考察、补给量设定、准确度的目的以及现实生活中的结论的探究。船身制造作为一项反复性多，工作量大并且操作起来困难的项目，绝大多数是按照图纸所设计，然后经过分部制造，全面包装的形式，完成整个船身的结构制造。船只制造准确度的操控技术是按照制造精度作为基础所进行的。其中，涉及到了现代技术的调控方法包括：对于船身制造过程中对其零件精密度的把握以及对其进行准确的操作与控制。通过这种方法，不断的完善对于船身制造的精确度调控的手段，所以，在船身建造过程中最为重要的则是掌握精确的操控水平。

1船舶建造的精度控制

1.1船舶建造精度控制的内容

船体精度控制只要包括船舶建造前技术准备和建造过程控制，技术准备是指在船舶生产设计时充分考虑船舶建造过程中的收缩和变形，通过添加收缩补偿量和反变形量来减小焊接收缩及变形对船体精度的影响；建造过程控制是指对板材下料、零件加工、构件装配、分段总组、总段合拢每一个制作工位，按照精度控制的要求进行数据检测和统计，并将上一道工位数据提供给下道工位，以作为下道工位正确施工的依据，尤其是在总组及合拢阶段达到模拟搭载和快速脱钩的目的。

1.2船舶精度控制在船舶建造中的意义

船舶精度控制在船舶建造中的意义主要有：第一，通过对构件添加反变形，减少构件因加工、焊接和吊装产生变形而进行矫正的工作量；第二通过补合理的补偿量的设置，减少加工和建造过程中的二次切割、打磨、开坡口等工作，从而提高生产效率、降低生产成本；第三通过设置检验线方便现场施工，同时提高施工准确度；第四通过对施工数据全面的检测，及时发现问题，及时处理问题，减小对后道工序的影响，降低处理问题的施工难度；第五通过对施工数据的统计和分析，为下道工序提供施工依据，降低施工差错的出现，提高施工效率；第六通过精度控制的积累为先进的工艺技术的推广打好基础。

2国内外造船精度控制技术现状

我国从20世纪70年代初期开始就进行研究与实践船体建造精度控制技术，在国内各大中型船厂逐步地取得了一些成果和宝贵的经验，甚至有的船厂已做到了在生产设计阶段将精度控制信息反映到工作图上，来凸显精度管理与控制的目的。通过将船体建造精度控制的原则、补偿量以及其它各种信息反映到船体放样的零件上，实现所有零部件和分段的精度控制。随着造船企业模式的转型改革升级，即“壳舾涂一体化”造船新方法新理论的实践应用，船体建造精度控制技术在造船领域变得越来越重要。国外较先进的造船国家，如日本、韩国以及欧美国家等在船舶精度控制技术方面均已形成一整套基本模式，定期针对生产任务和产品特点，制定并完善精度控制技术和管理方案。以日本为典型代表的先进造船国家不断创新推动建造过程的机械化和自动化以及施工工艺的优化，以此提高精度控制技术来占取市场竞争力份额。尤其是日本造船企业在建造一些难度较高、技术要求苛刻的船舶过程中已经积累了丰富经验，他们已经在下料、加工、分段建造、分段总装等方面均实现了全方位无余量(均以补偿量的形式代替余量)。为了保证加工精度，几乎所有板材均由数控切割机（NC）进行下料，可以有效提高整体精度和加工速度，同时各种精度信息如板材装配理论线、板材对合线和各类检验线等都可以由数控机画线功能完成。为了能够更好地实施船舶建造精度控制技术，他们从船体生产设计阶段开始就准确标注余量信息，确保补偿量的合理分布，使船体建造整个过程处于精度控制技术的“监督”状态中。由此促进造船业的不断发展与变革。

3船体建造精度控制技术

3.1对胎架的精度进行控制

在船体的建造过程中，胎架是一个不可或缺的重要工艺设备，因为船体的体型较大，所以一般采用分段的方式分别制造各个部位，然后再将这些部位拼接在一起，形成最终的船体。在此过程中，就需要用到胎架来完成分段的装配与连接。而胎架本身的精度也会影响船体的整体精度。可以说，要保证船体的建造精度，首先就要确保胎架的精度。在实际的船体建造过程中，若胎架的精度有几毫米的误差，那么就可能使船体出现几十毫米的误差，这一现象在艏艉的建造过程中更为明显。因此必须要给予高度重视，保证胎架的精度和稳定性。这不但要求在设计中注意尺寸误差的控制和线型光顺度的控制，还要求胎架的连接刚性达到一定要求，胎架的四角都保持水平，控制水平面的误差和变形，必要时，可以采取一定的反变形措施。

3.2对合基准线精度控制技术

所谓对合基准线，也可以成为是参考线，在船体的建造过程中，对合线的精度水平也在很大程度上影响着船体的精度，世界各国都非常重视对合线的精度控制，尤其是日本和韩国等造船技术水平较高的国家，更是将对合线的精度控制作为船体装配精度控制的主要手段。即在船体的每个装配阶段，无论是零部件、还是分段，抑或是总段，为了能够灵活调整，一般在建造时都会留下一定的工艺余量，在装配过程中再根据精度要求将这些工艺余量切除掉。在这个切除工艺余量的修正工程中，就是要以对合线的精度控制为依据来调整方正度。这样的装配精度控制方法要比传统的预修正控制技术更方便简单，装配精度控制效果更佳。所以在船体的生产设计中，要将对合线标注出来，并绘制出相应的施工图纸，将水平、弯曲度等工艺值要求都罗列出来，以便于施工人员在装配过程中可以更好的实现对合线的精度控制，减小误差，降低船体建造出成本，节省大量人力和时间。

3.3反变形的精度控制技术

目前船体的建造材料一般都为钢板，要想将钢板组装成一艘船舶，必须要经过钢板切割加工和焊接等工艺环节。在此过程中，钢板往往会出现变形现象，为此恰当的对钢板采取反变形技术，都能够在很大程度上控制船体的建造精度。一般在船体的建造过程中，可能会产生的变形主要有切割变形、加工变形与焊接变形。首先，钢板的切割过程中往往会产生大量的热量，因此会产生一定的热变形。当然，若切割机本身性能有问题也会产生一定的切割变形和加工变形。其次，在焊接过程中，同样会产生较高的温度，这样一来，温度因素、机械性能等多种因素都可能会导致焊接变形。而船体分段的变形则主要是由前期工序中的累积误差造成。整体来说，若从标准偏差的角度来看，切割、号料与装配等环节的精度控制决定了船体精度，而若从平均值的角度来看，则其精度控制水平主要是由焊接的精度水平来决定。为此，各国的造船企业也都在积极的研究各种反变形技术。目前，已经能够从焊接技术、切割技术和误差控制等角度对造船的机械设备、设计技术和施工技术等进行了改进与完善，在很大程度上提高了反变形技术水平。例如扩大总组，或者采取一定的支撑技术等等，都能达到很好的反变形效果。

3.4加放补偿量的控制精度技术

加放补偿量是一种常见并且常用的精度控制技术。加放补偿量在传统加放余量基础上改善了缺陷后，船体精度达到设计的要求的概率大大提升。这是由于加放补偿量技术可以使得各道工序都达到标准，同时在一定程度上也提高了钢材的利用效率，并且推动了施工的进程，减少了资源浪费，最终提升了船体建造工程的综合效益。加放补偿量有一些基本的原则。首先，注意补偿量的加放设置。①补偿量与板的长宽的关系。板的长度与宽度与补偿量成正比。钢板加长或加宽，补偿量就越大。②补偿量与钢板的厚度的关系。板越厚，补偿量越少，反之，板越薄，补偿量反而越大。二者之间呈现出反比的关系③补偿量与角焊缝的焊脚之间的关系。焊脚越大，补偿量也越大。④补偿量与结构的稀密程度的关系。结构越密，补偿量则越大。其次，在加放补偿量时要注意以下几个方面：①工件或产品相似性（重复性）。在生产过程中，一些产品的尺寸精度达到成熟后，相同或相似的产品可以参照现有成熟精度标准进行加放控制工作。②采用稳定的工艺。由于建造方式的差异也会对各个分段的变形产生不同程度的影响。因此采用相对稳定的工艺可以减小误差，降低成本。③严格的控制质量。对质量采取严格的控制可以达到建造过程中把控尺度精准的目的，同时最大可能的用补偿量来取代工艺余量。④以焊接收缩变形为确定补偿的主要因素。综上，降低劳动成本，减少作业难度，提升焊接效率和产品质量等目的都可以采用加放补偿量来实现。

3.5精度控制的统计技术

对船体精度控制进行分析可知，其实质上是造船过程中的统计控制，而开展精度控制的主要目的则是确保船只的生产效率得以持续提高。而对精度控制反馈信息的分析结果加以分析和利用，能够有效地指导船只设计方法与工艺流程的调整，从而对各个分道生产线的工艺流程进行协调。需要说明的是，精度目标值的结果分析需要以大量的数据作为支撑，而数据检测则是确保船体建造施工精度的必要手段和精度得以控制的重要环节。仍然以上海外高桥造船有限公司为例，其通过对大量精度反馈信息和目标值结果进行搜集和整理，从而为船体余量与补偿量的加放提供了数据支撑。此外，在尺寸控制方面，外高桥造船公司也积极向韩国方面学习造船经验，从而建立起精度尺寸的控制制度，通过借助简单的直方图与X-R平均数管理图表来提高各个船体施工阶段的精度控制。

结语

精度控制根据每一个船厂实际情况有它的独特性，需要大量的现场实际测量数据的积累，通过对数据的分析总结，制定合理的船舶建造工艺以及科学的管理方法，并严格按照建造工艺及规定流程进行现场施工，才能达到精度控制的目的。一套完整的精度控制方法是一个不断完善和长期坚持的过程，只有通过现场实际施工的检验，并不断对精度控制方法进行完善，才能使得精度控制更适合现场施工要求；也只有长期的坚持精度控制，才能达到提高生产效益，降低生产成本，为先进的造船工艺提供基础。

参考文献

[1]王旨.造船企业船体建造精度控制技术浅析[J].山东工业技术,2018,04(12):26-27.

[2]陈成.船体建造过程中精度控制要点分析[J].河南科技,2018,10(08):69.

[3]傅晓斌.中小型船厂船体建造精度控制研究[J].南通航运职业技术学院学报,2019,04(12):57-60.

[4]秦耀良，郭荣奎，唐建琼.船舶建造精度控制技术研究[J].江苏船舶.2019，25(2)：41-41.

[5]刘善德，翟永兴，史佐.造船精度管理是实施总装造船的支撑性技术[J].造船技术.2019，277(3)：23-26．