浅谈精度控制在船体生产设计中的应用

董艳民

摘 要：与日韩等造船强国相比，造船技术水平却有着一定的差距，精度控制是其中的一个重要方面。精度控制技术在世界各国船舶生产中得以广泛应用，为了与时俱进，缩小与国际船舶生产水平的差距，必须提高和加强精度控制技术在船舶建造中的应用，才能有效降低船舶生产成本，提高船舶建造质量，从而推动我国现代化造船的发展。本文对精度控制在船体生产设计中的应用进行研究。

关键词：精度控制;船体;生产设计;应用

0 引言

据调查显示：在船体建造过程中，装配时的主要作业仅占总装配工时的1/6，而用于调整作业的工时占1/2，作业后的清理占1/3。因此，船厂应用船体建造精度控制方法的目标是最大限度地消除调整作业量，减少清理工作量，以节约生产工时，并节省材料和能源。因此可以说，研究船舶建造精度控制技术具有重要意义。

1 船舶建造特点与船舶精度控制概念

（1）船舶建造的特点。船舶建造具有以下特点：①船体建造的周期长、工序多，导致累计误差较大;②船体构件大，其形状尺寸允许的偏差，相对构件本身尺寸的比例很小;③船体建造过程中受力、受热情况复杂，导致变形情况无法预测，想要掌握构件在切割、冷热加工、焊接、矫正、转运和冲砂过程中的弹塑性与热塑性变形规律更加困难;④建造过程中自动化程度不高，导致人为操作误差难以控制。

（2）船舶建造精度控制概念。船舶建造精度控制是以科学的管理方法和先进的建造工艺相结合，以先进的建造工艺为基础，通过科学的管理对船体建造进行全过程的尺寸精度分析和控制，以最大限度地减少现场修整工作量，缩短建造周期，降低建造成本。

2 船舶建造的精度控制

（1）船舶建造精度控制的内容。船舶精度控制主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。

（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，各种部件，结构件和分段的尺寸精度都相应提高了，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，為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。

3 精度控制的具体方法

（1）增加反变形。增加反变形主要有两个方面：一是在易产生较大变形区域的构件下料时添加反变形量，利用反变形量来补偿变形所带来的误差;二是在分段胎架数据中添加反变形，即在分段易产生变形的区域的胎架数据中增加一定与变形反方向的量，从而抵消此区域的变形。胎架的高度要大于1200mm，为支撑座安装及精度控制提供方便;胎架的强度要符合设计要求，确保其质量安全可靠;在进行分段焊接前，必须封固好胎架，从而有效地限制分段变形。反变形数据在施工过程中有十分重要的作用，因此，在进行施工时，要严格的控制反变形数据，由于分段的形式不同，其反变形设置方法也不相同，在施工过程中，要根据实际情况，选择合理的反变形数据设置方式，从而为施工质量提供保障。

（2）加放补偿量。补偿量是指对零件、工件和小分段由于加工、装焊以及火工矫正等多道工序，所产生的辨析及收缩进行定量分析后，加放的工艺量值。补偿量按照建造工艺可分为切割补偿量、加工补偿量、装配补偿量和焊接补偿量等。补偿量不需要在分段建造过程中割除，它将在船舶建造过程中消耗。补偿量的确定是船体精度控制技术中的核心内容，精度控制的最终目的就是用补偿量来代替余量，补偿量的加放恰当与否，将直接关系到船体精度控制的成败。

（3）检验线设置。检验线是船舶建造过程中定位的基准线，包括分段肋检线、纵向对合线、水平检验线、合拢口100mm检验线等，在分段建造和检测过程中，检验线降低了施工难度，提高了施工精确度。检验线一般设置在分段壳板上，在划线后确定检验线后，用洋冲打点胶带保护的形式将检验线保护起来，作为后续分段定位检测的依据，在必要时需用双面尺将结构面检验线反到便于测量的一面。管理人员要认真的记录划线数据和施工数据，对数据进行认真的分析，从而为船体建造精度控制提供理论依据。

（4）现场数据检测及分析。建造过程中对切割加工、装配、分段合拢和总段合拢等各工序中按着相应的技术规范实施精度控制检测。通过精度控制人员对现场施工各零件外形尺寸、定位尺寸、焊后尺寸、平整度、垂直度等船舶精度参数的检测、记录，在发现和解决施工中存在的问题的同时，将造成问题的原因查找出来，避免类似问题的重复出现。另外通过对现场施工数据的整理分析，制作出船台合拢模拟搭载图，在分段合拢时可以在上船台前将分段余量切割并开设好坡口，达到无余量上船台快速合拢的目的。

（5）精度标准的订立。船舶制造领域是有别于其他制造领域的特色领域，其对精度的需求极高。因此，平日里提及的精度控制工作，实际上就是实效性强的科学管理与前卫船舶制造技术的互相融合的结晶，凝聚了造船人的智慧和经验。对船舶制造领域来讲，高效精度标准的实现要求造船厂有精湛的技巧、先进的生产设施以及实效性强的管理准则。

4 结束语

总之，随着造船技术的不断升级和发展，对船体生产设计的要求越来越高。在船体生产设计中应用精度控制技术，推行无余量造船，不仅实现了对整个船体生产过程的有效控制，还能有效降低船舶生产成本，加快船体建造速度，提高生产效率，提高我国造船业在国际市场的核心竞争力。

参考文献：

[1]季洋阳.基于语义网的船体建造精度控制建模与规划技术及应用研究[D].江苏科技大学，2016.

[2]林龙海.船体分段总组与合拢精度管理研究及应用[D].大连理工大学，2015.