理论的节能导轮塞焊孔工艺优化

文/大连船舶重工集团有限公司 孙悦 陈炜丰

1898年，大连船舶重工集团（以下简称大船集团）的前身——中东铁路公司造船工场建立，并从一个不起眼的“小坞”发展到现在成为造船业的强者，从顺利交付中国第一艘航空母舰“辽宁舰”到首艘国产航母成功下水再到首艘20000TEU集装箱船成功交付，一个个傲娇佳绩的背后，是靠不间断的创新精神使这座百年集团经久不衰。

1 项目背景

1.1 项目改进前情况

为提高船舶经济性，目前在艉轴位置增设节能导轮已成为一种较为常规的设计方式，由于节能导轮线型变化较大、内部空间狭小、加强数量较多，加强与外板对应位置确定困难，目前通过在导轮外板处手工开设塞焊孔进行焊接。

1.2 项目改进前存在的问题

（1）手工开设塞焊孔费时费力；

（2）塞焊孔数量较多，手工开工效率低下，极大地延长了建造周期

（3）手工开设的塞焊孔工艺美观性差

2 应用TRIZ理论到节能导轮塞焊孔的过程

2.1 目前的工艺流程：

工序之间的功能作用关系：

根据工序的完成水平情况，提出两个解决方案：

方案1：随着大船集团建造经验的不断积累，建造精度随之不断提高，设计人员可在钢板展开图上对塞焊孔进行准确定位，以此为基础，对塞焊孔工艺流程进行再造。将开孔工序向前一道工序转移，由设计人员提供设计数据和切割程序，利用数控切割机预先开孔，然后完成钢板的冷弯加工，具体流程如下：

方案2：裁减掉开设塞焊孔的工序，通过优化节点的形式，取消导轮外板塞焊孔，从根本上简化工艺流程。

2.2 因果链分析

根据因果链分析，提出两个解决方案：

（1）提供适宜的生产场地，在导轮装配前用自动切割设备加工；

（2）优化施工工艺，降低塞焊孔数量，甚至取消塞焊孔。

2.3 技术矛盾

在进行过程功能分析中，提出了将开孔迁移至钢板冷弯工序前，在进行这种工序前移时，出现了一堆技术矛盾。若保持目前的工序流程，将会降低分段部的生产效率，但会提高钢加公司钢板冷弯的可靠性；若是进行工序迁移，将会提高分段部的生产效率，但会降低钢加公司钢板冷弯的可靠性。

（1）确定要解决的技术矛盾为EC-1，它发生在（生产效率）与（可靠性）之间，发生在（工序调整）的时候。

（2）模型问题——对应的39个通用工程参数

改善的参数：27可靠性

恶化的参数：39生产效率

（3）解决方案模型，对应查看阿奇舒勒矛盾矩阵表得到参考创新原理为：1为分割原理、35改变物理或化学参数、10预先作用原理、38强氧化剂原理。

根据创新原理提出2个技术方案：

（1）应用创新原理1分割原理，将需要开设的塞焊孔的位置设置为板缝，通过板缝的焊接实现外板与结构之间的连接。

（2）应用创新原理10预先作用原理，通过设计三维数据，预先将结构与外板之间的对位位置在数控划线中体现，并应用切割程序确保切割位置与理论位置一致。

3 技术方案整理与评价

通过应用TRIZ工具，获得了如下技术方案：

方案1：将开孔工序向前道工序前移，由设计人员提供设计数据和切割程序，利用数据切割机预先开孔，后完成钢板的冷弯加工。

方案2：裁减掉开设塞焊孔的工序，通过优化节点形式，取消导轮外板塞焊孔，从根本上简化工艺流程。

方案3：提供适宜的生产场地，在导轮装配前利用自动切割设备加工。

方案4：优化施工工艺，降低塞焊孔数量，甚至取消塞焊孔。

方案5：将需要开设塞焊孔的位置设置为板缝，通过板缝的焊接实现外板与结构之间的连接。

方案6：通过设计三维数据，预先将结构与外板之间的对位位置在数控划线中体现，并应用切割程序确保切割位置与理论位置一致。

通过对以上方案的整理与考量，主要得出两个综合型解决方案：

1. 由设计院提供基础数据和切割程序，在导轮外板切割阶段完成塞焊孔的切割工作，然后进行外板的冷弯加工，避免分段阶段的开孔工作。

2. 修改导轮内部结构与外板的节点形式，将原本的“T”字节点优化为“十”字结构，充分利用外板的板厚，完成外板与结构的连接。

4 项目改进实施情况

为验证此种工序的可行性，大船集团对该项目进行了开孔冷弯试验，现场效果良好，钢板探伤亦未发现缺陷，后续将在T308K船上进行先划线后冷弯的试验，对塞焊孔位置冷弯后位置变化进行测量跟踪，若符合生产需求，将在实船上进行应用。