精度控制技术在造船业的应用毕业设计

1、毕 业 设 计 用 纸毕 业 设 计（论文）精度控制技术在造船业的应用学生姓名： 指导老师： 专业名称：船舶工程技术渤海船舶职业学院2014年6月摘 要近几年国内船厂大规模的扩充国内造船能力不断增强，中国的造船已经成为了世界第三造船大国，但我们的核心竞争力和日韩先进造船企业相比有着相当大的差距。从船体建造而言，我们的精度管理差距更加明显。船体建造精度管理（precison controls for hull construction），从国外引进至今，目前已在国内造船上得到较快的应用和发展。我们研究日、韩及其他先进造船国家之所以在造船技术上得以快速发展，根本一点就是推行精度管理的结果。造船精度

2、管理是最符合精益造船思想的，是精益造船的重要特征。造船精度管理就是用数理统计的方法，通过对造船生产过程中的加工精度管理和焊接热变形的误差控制，用补偿量代替余量的办法，减少造船加工、装配和焊接当中的无效劳动。日本船厂一般都专设精度管理组织，负责组织和推进全厂的造船精度管理。关键词： 精度管理 精益造船 补偿量abstractin recent years the domestic shipyard large scale expansion of domestic shipbuilding ability increases ceaselessly, chinese shipbuilding h

3、as become the worlds third shipbuilding big country, but our core competitiveness and japan and south korea advanced shipbuilding enterprises have a considerable gap. from the construction of the hull, the precision of our management gap more evident. shipbuilding precision management ( precison con

4、trols for hull construction ), introduced from abroad so far, currently in the domestic shipbuilding gets rapidder development and application.we study japanese, korean and other advanced shipbuilding countries that in shipbuilding technology to the rapid development, fundamental point is carried ou

5、t the results of precision management.shipbuiding precision management is most consistent with the lean shipbuilding thought, is the important characteristic of lean shipbuilding. shipbuiding precision management is by using the method of mathematical statistics, through the process of shipbuilding

6、production management and processing precision of welding heat deformation error control, use of compensation in lieu of allowance way, reduce shipbuilding processing, assembling and welding of the invalid labor. japanese shipyards are generally designed for precision management organization, respon

7、sible for the organization and advance the shipbuiding precision management.key words: precision management ; lean shipbuilding ; compensation翻译结果重试抱歉，系统响应超时，请稍后再试 支持中英、中日在线互译 支持网页翻译，在输入框输入网页地址即可 提供一键清空、复制功能、支持双语对照查看，使您体验更加流畅目 录第1章 前言5第2章 为何要推行精度管理.52.1推进精度管理的论述.52.2国内外研究开发现状和发展趋势 7第3章 船舶总组精度控制案例3.1

8、总组工具和工装优化前后分析103.2总组定位精度数据表优化前后分析.133.3总组精度控制基准优化分析.18第4章 船舶搭载精度控制案例4.1 搭载精度测量数据表的优化244.2 推进精度管理的作用和意义.254.3 推进精度管理的条件26第5章 如何推行精度管理5.1 推行精度管理计划285.2 推行精度管理的体制和方法.285.3 精度管理如何控制，需要具体解决控制技术和控制手段问题.305.3.1船体建造精度管理中的对合基准线控制.305.3.2 要研究完善全船余量和补偿量设置325.3.3 全船理论线和全船结构理论线.365.3.4 精度管理如何解决施工控制措施.365.3.5 要对变

9、形和反变形进行研究.39第6章 精度管理与国外的差距.49结论.52参考文献.53答谢语54第1章 前言船体建造精度管理（precison controls for hull construction），从国外引进至今，目前已在国内造船上得到较快的应用和发展。我们研究日、韩及其他先进造船国家之所以在造船技术上得以快速发展，根本一点就是推行精度管理的结果。造船精度管理是最符合精益造船思想的，是精益造船的重要特征。造船精度管理就是用数理统计的方法，通过对造船生产过程中的加工精度管理和焊接热变形的误差控制，用补偿量代替余量的办法，减少造船加工、装配和焊接当中的无效劳动。日本船厂一般都专设精度管理组织

10、，负责组织和推进全厂的造船精度管理。第2章 为何要推行精度管理2.1推进精度管理的论述精度控制的含义是制造过程的统计控制。精度控制的最主要的目的是持续地提高生产效率。精度控制反馈信息的分析结果可指导详细设计、公差和工艺方法的调整，从而协调各分道生产线的工艺流程。当一个流程处于统计控制范围之内时，它所制造的中间产品的精度正好满足下道装配作业的要求，而不会出现使生产中断的返工。这样，精度控制是一种以最低的工时成本维持均衡的作业流的生产机制。协调造船过程作业流所需要的精度水平几乎总是在船东和船级社所规定的公差范围内，因此，实际精度高于业主所期望的精度是统计方法用于生产控制的一种副产品。随着科学技术的

11、发展，以及在生产实践中不断认识尺寸偏差发生的规律，船体建造精度管理的水平将随之提高。图1是船体建造精度管理的评价指标与精度管理水平等级的关系：图1 精度管理水平等级的关系图中：1）全船余量的加放率y，船体工件的装配接头边缘留余量和不留余量的比率。呈反比曲线关系，xy=k（k0），随船体建造精度管理水平等级x的提高而降低。2）全船补偿量加放率y 船体工件的装配接头边缘加放补偿量和不加放补偿量的比率。呈抛物线关系，y2 =2kx（k0），随船体建造精度管理水平等级x的提高而增加。3）全船预修整率y 船体船体工件的装配接头边缘留余量中能作预修整处理的比率。在精度管理的初级状态，它将随船体建造精度管理

12、水平等级的提高而增加，但到一定程度后，又随全船余量的加放率的降低而减少。4）现场修整率y也呈反比曲线关系，xy=k（k0），随船体建造精度管理水平等级x的提高而减少。船体建造精度管理水平等级的提高在很大程度上受船厂的生产技术、管理水平、设备能力、工人的技术素质、建造船舶的类型与等级、经济合理性等一系列因素的制约。因此，盲目追求过高水平的船体建造精度管理是不现实的。2.2 国内外研究开发现状和发展趋势 中国造船业近几年发展迅速，造船产量连续11年居世界第三位，船舶工业将成为我国的支柱性产业。在世界船舶行业中所占份额有2000年的6提高到2005年的20，2008年上半年中国手持订单达到35%以上

13、。达到世界第二，到2015年我国的船舶产量将达到2400万载重吨，争取达到“世界第一”。在全球的经济的快诉发展和wto的推进下,造船业处于繁荣周期。造船业正经历向中国转移的产业,呈现由欧洲日本韩国中国的路径。首先：劳动力成本优势是中国造船业崛起的根本因素之一,造船业是劳动,技术,资金三要素密集的行业,劳动力成本很重要.日本,韩国都出现劳动力不足的问题,造船工人高龄化的现象.造船工人的工资也是跟日韩竟争的优势.其次，中国拥有很长的海岸线，可以比较容易扩建造船基地。中国造船企业的劳动力优势,产能优势集中体现在散货船油船等常规船舶建造上，其造船周期已接近国际先进水平。国内的造船企业与日韩的差距虽然正

14、在逐渐缩小，但仍不容忽视，尤其是高技术船型，与先进的造船强国日本、韩国相比，我们在设备、技术和管理都存在差距。在设备使用上，全站仪国内造船企业使用的还比较少，作为数字化精度管理控制，我们数据的测量方式因精度测量设备全站仪使用频率的不同与韩国相差很大。韩国、日本、中国造船产业技术竞争对比表：韩国日本中国设计水平基础设计10010085细节设计1009575生产设计1009565生产技术切割10010080焊接10010080外观10010070搭载10010070管理水平价格管理10010060材料管理10010060生产管理10010060人力管理10010065参照国外先进管理模式，结合我们

15、当前实际测量和控制盲点，我们必须以全站仪和精度软件为依托，优化我们数据测量和分析方法，优化我们的作业流程，建立一套以数字化精度控制为导向的精度数据收集、整理、分析的科学管理体系来提高船舶总组、搭载的精度控制水平。韩国国内主要船厂精度管理设备保留现状如下表：船厂精度仪器主要事项现代重工sokkia 2130rsokkia monmos精度管理人力：约150人全站仪，monmos装备约70台（不包括劳务队）三星重工sokkia 2130rsokkia monmos精度管理人力：约100人（造船80人，海工20人）全站仪约100台，劳务队80余台大宇造船海洋pentaxtopcontrimbl（ni

16、kon）精度管理人力约100人（不包括搭载管理）使用大量的pentax全站仪全站仪约120台（不包括劳务队）现代尾浦造船sokkia 2130r精度管理人力约40人全站仪约30台（不包括劳务队）现代三湖重工pentax r322全站仪60余台（不包括劳务队）stx造船pentax r322全站仪约40台（不包括劳务队）韩进重工sokkia 2130rsokkia 4130r全站仪约40台（不包括劳务队）成东造船海洋sokkia 2130r精度管理人力约20人全站仪约10台，劳务队约20台第3章 船舶总组精度控制案例船舶总组精度控制的核心在整体精度管理中是连接分段精度和搭载精度的桥梁，在控制总组

17、精度时不单纯要考虑分段精度局部偏差的修正还要考虑对后续搭载的影响，其是船坞搭载精度控制的前提和保障。在精度控制的严肃性和控制等级上相对于船坞来讲是要高出一个等级的。为此平台精度控制是整个船体建造精度管理中相当重要的一个部分。本文对此问题是基于某造船公司的生产现场的实际情况来分析总组精度控制。3.1 总组工具和工装优化前后分析按照当前某造船公司的总组平台规划和所接船型，决定了现场总组的平台只能实现胎位的固化而不能实现总组胎架水平度的固化，为此当前情况下只能是分段吊装前预先调节所用工装的水平度。常规使用的工装工具是水泥坞墩上面垫木板的组合实际上因木板材质不可能相同，分段吊装后因木板材质不同区域的下

18、沉量就不同导致水平发生偏差就必须进行用手动油泵进行调整，尤其是总组分段有时涉及四只分段，即每吊装一次则重力增加水平度一直是一种动态的变化过程，直到全部分段吊装结束才是静态过程，这样消耗大量劳动力还不能很好确保总组水平4mm的要求。而水平度是总组精度控制的基础，必须严格控制。55 渤海船舶职业学院总组使用坞墩总组使用手动油泵为此提出了我们的优化方案既更改了平台总组使用工装和工具（具体见下图）总组使用电动液压油泵总组改进后使用可调节工装因为水泥坞墩变为螺旋式刚性平台，很好的避免了总组定位结束后水平度不受重力增加而发生的动态变化。即使有局部的下沉变化也是在12毫米这样始终能保证水平的静态管理。若局部

19、水平度偏差结合电动油泵来进行调整，而螺旋式支撑旋转圈数和其高度变化是一个固定值，方便于调整。3.2总组定位精度数据表优化前后分析因为受测量工具的限制和现场测量安全上考虑我们所使用的数据表严格意义上讲只是两维的精度数据表，而分段本来也就要求三维的精度保证。之前使用的精度数据表如下：某型船艏部总组精度数据表从上面数据表可以很明显看出所有的尺寸均是在一维空间上测量，结合后也只有二维空间尺寸，若常规测量方法得出三维尺寸则将消耗大量测量劳动力且繁琐，实际在快速生产中是不现实的。这样对于总组数据控制上提供分析时就不能全面。在引进了先进的全站仪后这样就可以优化所有的总组精度测量表下面两张数据表是上面同类型总

20、组分段优化后的数据表，具体如下：某型船总组精度数据表 优化后某船型艏部总组三维精度测量表上图可以看出，所有总组精度控制点的位置和理论三维尺寸全部在数据表上体现，实际测量的偏差值直接填入括号中，这样细化了测量人员对测量点的概念，也明显降低了测量人员的技能要求，对后续数据分析提供了完善的数据保障，有了全方位的数据总组精度控制就可以明显上升一个台阶。3.3总组精度控制基准优化分析总组精度控制基准是精度控制过程中的指导性文件，要提升总组精度控制水平，在制定总组精度控制基准时焊接变形和焊接收缩是必须要考虑的。因外高桥所建造船型为超大型船舶国内老厂的焊接收缩和焊接变形在总组阶段可借用的相对较少，为此在多年

21、的对相关船型数据积累上我们不断优化了我们总组的精度控制基准。即在控制水平度，长度和抛势等尺寸方面我们重点优化了相关定位控制基准。下面是某型船艉部总组按吊装顺序优化的精度控制基准（这里面包括了吊装顺序、焊接反变形、焊接收缩加放和总体焊接顺序）总组精度控制基准：l 101分段落墩后，做好肋骨检验线。l 划出fr25fr40肋骨理论线尺寸为12000mm加（+3-+5mm）l 划出中心搭载基准线，100mk检验线。l 调整四周水平，复查中心线。l 机座水平2mm以内管理。l 整体水平在尾端加放5mm反变形总组精度控制基准： 旁板定位 fr46半宽加（+34mm)，7000a/b。 fr47横隔舱中心

22、线，半宽确认。 旁边上部水平4mm管理。 先进行内外底板对接焊，其次进行纵桁、纵骨的对接焊，然后进行构架与内、外底板间的角焊接。施工时必须偶数焊工对称施图6水平4mm管理总组精度控制基准： 旁板定位 fr46半宽加（+34mm)，7000a/b。 fr47横隔舱中心线，半宽确认。 旁边上部水平4mm管理。 先进行内外底板对接焊，其次进行纵桁、纵骨的对接焊，然后进行构架与内、外底板间的角焊接。 施工时必须偶数焊工对称施焊，尽量消除焊接变形上面是总段总组过程中相关精度控制基准，我们在总组时水平局部加放5mm，焊接收缩局部加放了3mm。通过在焊前加放后续船的焊后跟踪测量能很好的保证总组控制的精度要求

23、。第4章 船舶搭载精度控制案例坞内搭载是船体建造过程中的最后一道精度控制程序，其精度控制水平和主要受分段和总组的影响，从控制上难点来讲相对总组则较为简单，因总段吊装重量较大多数为200吨到600吨左右，导致调整难度相对较大。下面从数据表和搭载精度控制基准上来分析。4.1 搭载精度测量数据表的优化。下图是原先的使用的数据表，某型船上边舱总段搭载数据测量表 下图是优化后的总段数据表 以上两张搭载精度定位数据表，最大的差别是直观，数据全部由两维的变为三维的数据、所有需要测量点数据的明确，优化后便于数据的分析。提高了定位的精确度和测量的深度和广度。4.2 推进精度管理的作用和意义精度管理的目的是推行无

24、余量造船，加快船体建造速度，降低成本，从而提高企业总体技术和管理水平。其优点十分明显：1) 减少了无效劳动。不实行造船精度管理，分段在装配过程中会产生大量的间隙或错位，需要去修补，对留有余量的结构部分还需要进行切割，这些工作大大延缓了工程进度。通过造船精度管理，提高分段的制作精度，可以大大减少不必要的作业时间，提高作业效率。2) 降低了作业难度。造船精度较差的船体装配，一般都需要水平较高的有经验的高级技工来进行安装的调整和定位。实施精度造船后，各种部件、结构件和分段的尺寸精度提高了，船体装配成为简单的要素作业，这就大大降低了工人的熟练化程度，从而减少了作业时间，缩短了生产周期。3) 有利于高效

25、焊接。由于船体的焊缝精度得到了控制与提高，这使得高效焊接设备的使用成为可能。同时，高效焊接设备的使用使生产效率得到了明显的提高，焊接的质量也得到了进一步的稳定和提高。4) 提高了产品质量。裂纹或变形之类的船体结构的缺陷，主要是由于初始的不完善或不精确的结构零件的强制连接引起的残余应力产生的，实现造船精度管理后，各种间隙、余量和错位大大减少，船体结构内的应力分布趋于均匀，船体强度得到了强有力的保证。5） 加快了建造节奏。分段精度的提高，同时提高了搭载速度，成为快速搭载的基础，也是公司提升物量的基础。4.3 推进精度管理的条件推行精度管理与造船科技水平密切相关，主要表现在：1）设计软件版本的提高造

26、船专用集成软件kcstribon系统的版本不断提高，可以根据全船余量和补偿量布置图的内容，通过生产设计解决板和结构的边缘补偿量、锥型补偿量和内部收缩补偿量等；通过系统建模，可以解决样板、样箱、胎架及各类辅助线的设置，通过建模所体现出的精度内容，细化到作业图纸上，从而对提高装配精度创造了可行的条件，同时也方便了精度数据统计。2）工艺装备改进和创新，科技手段的提高，工作站之类的计算机开发，为推行精度管理创造了硬件条件平面分段流水线是精度管理的成果；t型材流水线，数控等离子切割机、高精度门式切割机、型钢和光电切割机等，都与精度管理有关；大型加工设备如400吨肋骨冷弯机、22米2000吨三星辊等设备的

27、使用，提高了加工精度；600吨大型龙门吊，为总组分段后的无余量搭载创造了硬件条件。co2焊接设备和fcb三丝焊、多头角焊机、垂直气电焊等自动焊接设备大量推广，减少了变形和收缩。20mm大间隙通过，有利于船坞搭载时合拢间隙的控制；自动划线功能可设置100mm对合线和直剖线、中心线、肋骨检验线、水线等设置，有利于控制分段变形和扭曲等。测量、定位工具如激光经纬仪的开发，为造船船体分段无余量制造和船台（船坞）无余量搭载定位奠定了可行的基础；api第三代激光自动跟踪仪，能比照设计cuvre建模线型的符合程度，可以确保外板线型施工与设计原型进行实地控制，并能对分段、总段、搭载在任何状态下进行测量和准确定位

28、。生产布局合理，生产车间、场地大，有利于作业环境和安全施工的改善。3）工艺方法和设施的改进，降低了船体分段尤其是几何分段制造的难度，减少施工工作量。如双层底延伸、肋板拉入法的实施等。工艺设施的改进。如搁凳及其移动架、分段定位支撑和保证尺寸支撑、搭载用保距桥型梁的应用等。4）体制体系的建立是精度管理有效推进的保证。第5章 如何推行精度管理5.1推行精度管理计划主要解决参考线、收缩因素、计划余量、精度目标和实际结果分析等。为了实施精度控制计划，必须建立下列制度：1）尺寸控制制度：最大限度减少中间产品尺寸变化的方法；按船体分段的类型，对尺寸变化的限值进行分级；确定上述分级所需的相应的工艺过程。2）内

29、部信息交流制度：将加工和装配中遇到的问题反馈给负责精度控制的具体项目人员，由负责精度控制的项目人员分析解决，向车间提供其所遇到问题的解决办法，并反馈给施工图设计部门，以避免今后出现类似问题。5.2推行精度管理的体制和方法精度管理要形成一套体制体系，贯穿造船全过程。如制定年度精度管理计划，确定基本方针、工作重点，各阶段精度控制项目、控制的目标值和实际测量值，责任单位，工艺流程基准系统等。1）目前管理的组织体制。某公司专设精度管理组织体制，由总经理亲任领导小组组长，下设精度管理工作组，与各厂不同的是公司专门设立精度管理室，负责推进全厂的精度管理工作，推进设计、生产的精度控制方法的研究和实施。生产部

30、门有精度测量小组或拉划线小组等三级机制。现场问题要形成反馈精度管理室汇总、分析设计现场的循环反馈渠道；同时，cims管理集成系统已引进到实际应用阶段，通过cims和oa网传递管理信息，对提高sws综合管理水平将会起到十分明显的作用。2）管理方法探讨近年来，国内各大型船厂都在抓缩短造船周期，推广二个一体化，即壳、舾、涂一体化和设计、工艺、制造一体化。但能否真正做到，取决于船厂的主体技术水平和生产管理水平，否则只能是形式上的盲从。一体化造船是由分道建造法等四大主体技术构成，而精度控制则是分道建造法的支柱，因此具备二个一体化的前提条件是精度管理水平的提高。应当说，船体建造的可控因素多，但目前的问题主

31、要是未固化；要特别重视方法和具体量化指标问题；对专业与总成、设备与系统、分成与归总应作一分析。我认为，sws在推行精度管理上尚需做好下列工作：a重视基础管理工作。关键要解决流程固化、工位固化、人员固化。公司施工人员的流动性太大，有稳定的作业人员，才有稳定的产品精度和质量。同时，考核指标要符合实际需要，质量可采用分级评判，如一级品率达到的百分比等。b要重视工法研究。制定控制的工艺措施、精度标准的量化要求；尤其要完成测量项目设置、测量方法、测量工具和各阶段控制手段及管理职责等方面的内容，并对数据采集和汇总分析提出要求，开发数据统计分析软件。建议制定精度管理程序，解决精度管理的职责、范围、流程等方面

32、的内容；设计部目前在编制精度管理手册、品质部正在翻译和编制韩国精度管理基准，各施工部门编制的作业指导书等，由于这些都与管理、工艺、标准有关，下一步要研究如何予以完善。c要重视设计精度。精度的源头是设计，设计精度要研究对合基准线设定的范围和应用的可行性；研究补偿量和余量加放的范围（尤其是结构件）；研究扩大中组立和总组分段范围等。同时，要加强对管理人员尤其是施工人员的培训，提高生产人员的精度控制意识，强调质量是制造出来而并非检查出来的，使自主质量管理具有人员素质基础。d做好信息转递和发布工作，通过oa网或会议制度，使领导掌握信息；通过流程、测量数据等形式，使前后道了解分段质量状态。通过焊缝收缩、加

33、工误差、余量切割、尺寸检查、分段变形等数据积累和统计分析，提高设计水平和改进工艺。5.3 精度管理如何控制，需要具体解决控制技术和控制手段问题5.3.1船体建造精度管理中的对合基准线控制对合线（日本称参考线）控制是精度控制的关键内容之一，目前国内外都比较重视。从日、韩等先进造船国家看，在各个装配阶段，如零部件、分段、总段及型位尺寸所依据的点、线、面，都用对合线基准方法来控制装配精度。见图2图2 日本对合线的设置1）对合基准线在每个分段控制中的作用可以作为划线依据，如以中心线或直剖线为依据，向左右划线；以肋骨检验线为依据，向前后划线； 可以作为分段定位依据，如以中心线或直剖线与肋骨检验线为依据，

34、可以判定分段的正方度，与高度方向的水线为依据，可以判定分段的扭曲度。在分段完工测量中同样可以此方法测量。同样，在拼板阶段、小合拢阶段、中组立阶段等都可用事先设定的对合基准线来定位，可以避免积累误差的形成。5.3.2 要研究完善全船余量和补偿量设置补偿量的确定是船体精度控制中的核心内容。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。1）公司在制船的余量和补偿量的设置情况设置依据，根据分段划分图制定精度布置图。公司从17.5万吨散货船首制船开始即推行了精度造船，精度分段占全部分段数量的49.48%；从5#船开始与韩方联合设计，精度分段数提高到58.69%；fpso船精度分段占全部分段数量的

35、80%以上；10.5万吨油轮精度分段数为56.69%。2004年开始，根据公司设计精度的实际情况来制定无余量指标，统计后的无余量分段制造为60%；无余量下坞为78%。2）补偿量和余量的加放符号表示（见表1）：表1：图纸中对余量和补偿量的符号表示序 号精度代号含 义1x 放样、下料尺寸切割正足代号，x为留补偿值2放样、下料尺寸有20或30余量值，加工结束后，尺寸切割正足代号，x为留补偿值3x放样、下料尺寸有20或30余量值，分段装配时，尺寸切割正足代号，x为留补偿值4x放样、下料尺寸有20或30余量值，分段完工后，尺寸切割正足代号，x为留补偿值5x放样、下料尺寸有20或30余量值，总段完工后，尺

36、寸切割正足代号，x为留补偿值6放样、下料尺寸有20或30余量值，船坞搭载划线后，尺寸切割正足代号，x为留补偿值精度管理的目的最终是用补偿量来代替余量。在目前阶段，分段、总段、搭载应严格按切割阶段规定实施；对线型复杂，涉及冷热加工的零件，加工时必需放余量的，结束后应为无余量，以方便分段施工；总组余量要在平台上切割，从而保证搭载时尽量少割余量，避免二次定位，减少坞内修割。3）补偿量和余量是根据分段划分图来确定的，目前分段划分后主要考虑的是排板，切割套料，一旦确定采购板的型号、规格，再要改动补偿量和余量比较困难，甚至无法改动。因此，全船余量及补偿量的研究，就应在先期做好，便于套料定尺板时考虑这方面的

37、因素。如在船体结构生产时，因焊接或矫正过程中加热造成钢板的收缩要进行补偿，在切割阶段要将各个过程中可能产生的收缩量加到设计尺寸上。见图7图7收缩量的表示图7收缩量的表示目前比较成熟的有板架纵横向平均加放值和纵骨平均每米加放值等。但对结构的补偿量和余量还缺少加放研究，因此要制定补偿量加放的工艺措施。如：一是准备阶段。对下料切割等零件可作算术平均值，确定补偿对象，时机和方法，制定标准；二是实施阶段。重视精度控制技术，管理上采用完整体制，方法和手段，设计图纸的深度，专用工艺和各项精度标准；三是数据反馈阶段。检测是确保施工精度的必要手段，也是精度控制的重要环节，从韩国造船经验看，精度尺寸控制主要通过施

38、工各阶段的过程检查来加强控制，由后道检查前道尺寸，发现问题及时反馈，求得解决。4）余量和补偿量加放缺少系统加放的原因是数据积累不够，目前已经积累的数据在总装阶段就不能连续。因此需要从数据类型、数据收集渠道、数据格式、测量数据的动作要领等方面进行研究，要有专门人员记录收集数据，随后才能进行汇总和统计，逐步建立完整的加放系统。5.3.3 全船理论线和全船结构理论线目前图纸上对全船理论线和全船结构理论线设置作了原则规定。对构件定位和搭载定位也是非常重要的。应对设计、装配、划线人员进行必要的培训，避免设计标错或施工定位出错。5.3.4 精度管理如何解决施工控制措施施工工艺内容会直接影响精度，因此，对工

39、艺应当予以研究，保证工艺在施工中可实施。研究先进造船国家的做法，对用何种装配方法就比较重视。1）装配方法的比较装配方法有格栅装配方法、纵向插入法、横向插入法和肋板拉入法等，装配方法研究目的是要最终确定符合自己基本要求，保证精度要保证装配工用同一装配方法或动作要领来完成产品制造任务，使装配方法简单化，便于施工，也便于培训。2）设计要提供有特别需要的尺寸和支撑要求，使控制便于掌握顶边水舱开口肋板要提供开口尺寸，框架拼板阶段对开口尺寸的控制，是过程控制的一个重要内容，涉及48个分段，24个总组分段。以前一直存在问题，从5#船后，精度管理室与设计联系，专门为此做出全船甲板分段的数据表，用以控制前道尺寸

40、。见图8图8 大开口肋板形式和支撑通过施工后的实践证明，由于控制措施得当，此问题在后续船中得到解决。甲板梁拱及艏甲板有昂势的，原来图纸上只表示每档结构高度和角度，实际施工中要先做胎架，而胎架是按每米高度来计算，为方便施工，图纸应符合生产实际。表3是精度室为适应实际施工需要而做的简表表3：甲板胎架计算简表17.5万吨散货船甲板胎架制作10.5万吨油轮甲板胎架制作每米梁拱55.93mm每米梁拱42.85mm每米艏昂51.63mm每米艏昂每米艏抛49.34mm每米艏抛其他尺寸17.5万吨散货船10.5万吨油轮122/132分段46#隔舱倾斜甲板水平纵隔舱倾斜高度为4800mm415mm高度为6800

41、mm278mm3）活络胎架的整改胎架制造是分段施工的基础，也是确定施工中铺板定位和分段施工以何种装配方法的工艺措施。由于过去未规范，胎架损坏情况严重。精度管理室发现问题后，在2004年4月5日专门为此对制造部发整改通知，提出对曲面胎架的整改要求，并决定对曲面胎架实行报验制度。在制造部领导的重视下，活络胎架整改效果十分明显，重复利用率大大提高，降低了制造成本。4）分段施工的整改 拼板对角线是分段正方度的基础，根据统计，每一阶段拼板对角线会有8.6% 的误差，分析误差原因主要是单板切割的对角线误差。为此，精度室与工务保障部、切割中心联合开会研究对策，对切割设备进行调整，并要求从单板切割开始就重视对

42、角线的偏差，目前单板对角线误差在4.91%左右，需要在拼板阶段纠正。 纵骨收缩值的确定是在大量基础数据的支持下才确定，目前从设计上已考虑直接加放补偿量。纵骨直线度与纵骨焊接后造成变形有关，统计表明，有相当数量的分段产生上翘与纵骨弯曲有关。因此发现纵骨产生弯曲后，要通过火工加以矫正（日本船厂的做法也如此）。 机舱线型分段的关键尺寸是控制型值及重视变形。如通过垂线来判定上下半宽尺寸，同时也判定端面平整度；甲板在焊接后会产生变形，如呈波浪型等，解决此类问题需要采用加排固定或火工等措施。根据统计：对机舱各层平台板，尤其是机舱和艏部的格舱板宽度，一般为13mm以下薄板，构件在设计中是根据构件焊脚高度来定

43、补偿量的，如焊脚在4.5mm的，每档加放0.1mm，显然不够，加上火工，在实际施工中收缩往往大于原设定补偿量，因此建议13mm以下薄板每挡构件应加放为0.3mm。 分段的水平度、垂直度，端面对齐等，都是分段控制的主要点。总之，使精度积累误差减少到最小，并对划线偏差和定位偏差作出规定。5.3.5 要对变形和反变形进行研究分段变形在实际上存在较多，一般在艉轴管分段、挂舵壁分段或机舱甲板分段上会存在，尤其是外板分段。在分段脱离胎架后，发生上翘或收拢或变形现象比较明显。根据实际存在的变形情况，需要重视反变形工艺的研究。1）目前已有的措施。机舱、艏艉、挂舵臂分段、轴管分段及个别线型外板分段反变形加放，正

44、在试行和进行收集数据积累阶段。见表4表4：由精度室在现场制定的反变形实施后的状况 （单位：mm）分段名称与项目反变形误差工艺制定加放反变形备注机舱、艏艉外板最小-20 最大-40至少20基本成熟挂舵臂分段舵杆最小-8，最大-10舵杆放810，14#舱壁下口放5已成熟轴管分段14#平台板上口最小12，最大1814#平台板上口向后放10已成熟线型外板最小15，最大45至少放20建议研究试行货舱bs外板最小15，最大40放15建议研究试行其他分段建议暂按1加放建议试行2）对变形和反变形的实践研究通过日本船厂的做法看，精度误差往往从切割始。切割变形产生的主要问题，一是与热量传递不均匀有关；二是与切割方

45、向有关；三是与切割补偿量有关。板材几何形状分散的标准偏差主要取决于切割，切割偏差有三个因素：切割机的机械因素；火焰切割的物理因素；热变形。通过切割实例可以看到变形的形成。外板的宽度和横向构件腹板上切口的位置和宽度取决于切割精度，主要由以下因素决定： 切割机机械传动装置的精度； 火焰或等离子切割缝宽度的稳定性； 切割时钢材的热变形。外板火焰切割精度需要测量各个机械轴线的平直度的定位精度，以分配日常检查和维护的必要精度（注意：对日常设备的检查和维护在日、韩都十分重视，这是公司目前做得欠缺的）。如果日常检查维护正常进行，数控火焰切割机的定位精度可以保持在0.3mm。由熔化所产生的割缝宽度的测量，假设

46、割缝宽度与板厚、切割速度无关，则稳定的割缝宽度精度应为0.1mm。见表5表5 割嘴使用范围和切割缝补偿量的确定割嘴号码板材厚度（mm）气体压力切割速度(mm/min)流量(l/h)切割缝宽度（mm）氧气乙炔切割氧预热氧乙炔0460.10.20.0250.17006606904103700.5116100.20.250.0250.166055012004103700.51210150.250.30.030.155049021004804301.52315300.250.30.030.1490400340048043022.5430400.250.30.030.140035043004804302

47、.53540500.30.350.030.1350320650035050033.56501000.350.40.0350.13203001100069063044.571001500.40.450.0350.1200150150007707004.55采用数控火焰切割机的外板边缘的平直度大约为0.3mm。因此，采用数控火焰切割机切割外板，正常情况下以0.4mm偏差切割是可行的。横向构件等离子切割切口精度横向构件腹板最厚达20mm，主要采用等离子切割。所需的机械精度类似于数控火焰切割机。为了修正割缝表面的倾斜，要加上割炬的倾斜和旋转角。切割精度：等离子切割在割缝表面造成倾角，熔化割缝的宽度较大

48、，而且斜角和宽度随切割规范和电极顶端的磨损而变化（电流、切割速度、割炬高度等），割缝控制较为困难。通过切割试验，得表6所列数据。表6 腹板上切割的试验结果（mm）标记尺寸798.517.0783.017.0784.5平均值798.5716.49783.6316.39786.46标准偏差0.180.090.140.150.12对应于切割规范配制好割缝宽度并正确地保持割炬轴的倾斜/旋转轴，可望达到0.5mm的偏差。采用数控等离子切割机沿横向构件腹板切割时，热变形量大致为火焰切割的1/3，大约有0.5mm的偏差。小合拢时横向构件腹板的变形。从表7显示从切割切口到焊接腹板扶强材的过程中偏差量是小的。而

49、偏差发生在采用线加热的矫直过程，表明如果稳定热矫直的规范，可以较大地提高总的切口精度。表7 横向构件小合拢时精度的变化 （mm）阶段切口宽度腹板切割腹板扶强材的装配扶强材的焊接矫直平均值-0.770.77-1.14-1.46标准偏差0.560.560.621.11因此，在一定条件下，采用数控等离子切割机可以获得0.7mm到0.8mm的分配精度标准。图12为日、韩的切口节点形式。切口的间隙和各切口间的间距控制，会影响肋板拉入法工艺实施。图12 切口形式3）焊接变形焊接变形的因素较多，尤其是舷侧分段外板变形较为明显。与火焰切割模拟相比，由于高温、冶金学，以及在高温区机械性能的温度属性等因素，焊接变

50、形更为复杂。首先，计算外板板列对接焊产生的变形，对单面自动埋弧焊进行模拟计算。图13为沿焊缝线对称条件相当的一个有限元模型。图14为焊接后平面变形的计算结果，计算时已考虑到装在两端的引弧板和在两块板之间的定位焊影响，计算值和测量值相当一致。因此，从理论上已可估算更复杂的条件及结构的焊接变化。图13 分析板材变形的有限元模型图14 由对焊接造成的板材横向收缩采用有限元法的热分析图，在第一阶段，通过热输入，同时考虑由温度所决定的物理性能，采用不稳定的热传导分析计算在每一时间步骤上各个构件的温度分布。在第二阶段通过输入第一阶段的结果，同时考虑由温度所决定的机械性能，采用热弹塑性分析计算在每一时间步骤

51、上结构的应力和变形。4）几何误差的积累正确值的尺寸分散由许多因素组成，累积误差的统计值可表达如下:平均值 标准偏差式中 各因素的平均值；i各因素的标准偏差。船体分段的几何误差是由早期加工和装配阶段的误差累积起来的。目前采用焊接实验方法估算的统计平均值，并以此作为“余量长度”，是不精确的。然而又没有适当的方法能够控制并将标准偏差降到最低程度，所以必须开发新的技术以估算由加工和装配作业所造成的变形。参考日本船厂做法，通过消除无效的作业和实行有效的机械化来研究这一问题，得出的结论是提高船体结构在制造全过程中的精度是取得成效的最有效的途径。目前在船体建造方面，提高精度控制虽有益于提高船舶质量，但精度水

52、平尚不足以有效地实施机械化和自动化。为了达到更先进的精度控制，需要有个以新的标准和手段为基础的新系统。日本推荐新的基本概念，对于新概念来说，尺寸分布是按照板厚、材料、几何形状和热输入之类的各种因素逐个处理的，而现行的统计方法在包括许多参数时是把所有因素综合处理的。因此，由加工和装配引起的各船体结构的变形可以直接确定，其估算更为严格。5）理想的精度模式以上述原则为基础，可以描述图16中的理想的精度模式：x轴和y轴分别为数字模拟和机械化的程度，z轴为工作标准、维护和监督之类的日常精度管理。现行的精度控制方法仅强调z轴。因此，与x、y、z轴相结合的矢量a为总的精度水平。如果a是当前的水平，b是为了改进而采取的对策，最终的精度水平由矢量c表示： 式中 数字模拟的程度 机械化程度 管理程度对于精度控制，保持三个轴的平衡是极为重要的。 图16 理想化的精度模式第6章 精度管理与国外的差距在推行精度管理上由于认识及技术等方面的原因，目前国内的精度管理工作取得了一些成绩，但与国外先