船舶上建两翼分段精度控制技术.pdf

第 卷 第 期 年 月 船 海 工 程 .:./.船舶上建两翼分段精度控制技术曹维虎朱佳平董铁迪(上海外高桥造船有限公司上海)摘 要:针对上建两翼分段建造精度要求高、涉及分段多、控制难度大的问题以 万 散货船为例探讨上建两翼分段制作阶段及总组搭载阶段的精度控制结合生产工艺及过程精度管理分析总结出一套精度控制的工艺技术分析比较实施后的效果为后续产品生产建造提供参考关键词:精度控制技术上建两翼精度管理工艺技术中图分类号:文献标志码:文章编号:()收稿日期:修回日期:第一作者:曹维虎()男学士助理工程师研究方向:上建分段制作精度工艺 随着上层建筑量化精益管理的推行、生产节奏明显加快目前公司在建的 万 散货船上建两翼分段结构特殊分段划分模块多交叉作业干扰多对精度和生产控制过程提出了较高的要求为此考虑针对 万 散货船上建两翼分段总组对接时易产生结构错位、合拢间隙超标、形位公差超标等问题提出具体精度控制方法和建议 在精度数据采集、模拟总组数据分析、余量优化等工序中进行精细化管理同时对分段各阶段加强精度控制、不断优化现场施工难度从而达到快速模拟搭载提高精度现场作业安全和生产效率的目的 万 散货船上建两翼主要为 字架与/箱体平台结构预总组后再进行吊装搭载(见图)吊装过程中涉及上建、分段因此对上建整体精度要求较高控制主尺度、结构装配位置定位、焊接收缩控制等需要更高精度定位测量 字架的主体结构为两根高约 直径为 圆管整体精度控制要求为 但是现场常规测量定位手段无法找到准确定位基准如何利用精度控制技术去平衡这些限制因素是讨论的重点 精度问题分析)/分段在组立阶段开口尺寸控制不到位导致下口趾端尺寸偏差较大垂直度不良图 散货船上建两翼总组分段见图 问题溯源分析/分段具有板薄结构弱易变形在组立阶段 分段制作时箱体与片体斜板装配角度不良导致斜板下口重合度不良箱体与片体斜板合拢时挂线锤操作不规范导致箱体下口水平不良垂直度不良最终导致箱体与片体斜板合拢口角度不良片体斜板脱胎翻身电焊、搁置及吊装变形因素导致箱体与片体斜板的角度产生变形)字管与 总组定位时支撑管定位不准导致 字管支撑角度偏差较大其安装精度直接影响后续搭载的生产效率搭载时 字管与下口结构偏差较大增加了施工难度耗费不必要的工时 总组定位现场见图 问题溯源分析:字管与 总组定位时 年第 期曹维虎等:船舶上建两翼分段精度控制技术船海工程第 卷图 小组立趾端尺寸不良与垂直度不良图 字管与 总组定位现场现场定位时挂线锤时操作不规范导致尺寸误差较大 字管与 总组定位时总组胎架水平制作偏差 字管与 分段不角尺从而导致 字管支撑角度偏差较大)由于上建两翼分段搭载时半宽和高度测量是以首端面来定位的总段较高涉及高空作业且分段多对于吊装定位时分段主尺寸端面以及高度难以控制从而增加了施工难度现场搭载定位时合拢处容易出现高低错位、构件对不准垂直接头和甲板接头出现剪刀口现象尤其是 字架支撑下口容易产生错位全站仪使用时受环境交叉作业影响使总段精度控制存在难度见图 问题溯源分析:上建两翼分段总组时尺寸图 搭载甲板高低错位与 字管支撑下口结构错位累积偏差导致搭载时出现甲板高低错位上建总段层高水平不良累积误差分析基准未统一上建两翼分段从小组立脱胎到搭载经过反复驳运导致局部应力集中出现变形 精度控制工艺.字架精度管理要求.地线的设置地线的设置可有效提升 字架定位精度通过全站仪确立以 和 为基准开角尺线开设时适当偏移最终保证角尺线落在胎架位置开出边缘线所有地线用粉线弹出同时在端部敲上洋冲其控制标准:尺寸精度要求为 对角线 以内.测量基准控制要点 字架制作阶段严格按照图纸要求及精度控制要求制作 字架现场测量控制重点(见图):结构基准线:控制开档尺寸.现场测量点勘划(主要是 字架支撑开档角度)通过以结构中心线和板材板边为准放样字架在片体制作时以地线为基础用全站仪扫面确定管中心线交点在管外表面的反射点、(见图)注意事项:主尺寸开档角度控制好基准线标记好完工后敲洋冲标记以结构中心线和板边为准放样确定圆管中心线交点在管外表面的四等分点并敲洋冲标记经品精确认合格后方可流转后道 年第 期曹维虎等:船舶上建两翼分段精度控制技术船海工程第 卷图 现场基准线勘划.施工班组自检)施工班组根据地线尺寸及收缩量加放确定装配定位位置 通过线锤确定同面度 水平确定标高)万 散货船 字架角度控制借助线锤、角度尺进行过程控制和检测 用角度尺控制夹角用线锤吊四等分点并与理论数据对照见图图 字架角度现场检验.字架作完工)字架焊后完工后对主尺寸进行测量并做好洋冲标记作为后续总组定位的参考依据(见图)经过前期精心策划 字架主尺寸以及支撑角度得到明显改善见表 图 完工洋冲标记(注:结构中心线反射四等分点需贴防护胶带保留洋冲点)表 字架改善效果船名主尺寸偏差/开档角度偏差/().小组立阶段/分段.胎架水平及地线管理)对/分段制作胎架定期进行水平测量并对局部下沉进行修补找平)/分段胎架开设地线并定期复检精度及进行油漆标记.小组立 分段趾端尺寸不良与垂直度不良)主要控制平台箱体与片体之间夹角施工班组现场定位未严格控制好夹角现场用角度尺测量参考用模型之间的距离点号 斜长来监控夹角通过保证斜长控制角度从而确保箱体与片体的整体精度见图 图 /在胎精度管理要求)平台箱体制作过程按照吊线锤方法并提供自检单进行控制和管理)对片体斜板具有板薄结构弱易变形使 年第 期曹维虎等:船舶上建两翼分段精度控制技术船海工程第 卷用槽钢进行刚性加强固定减少其焊接变形)片体制作时对焊脚进行目视化标注建立完善的自检、互检、抽检制度严格控制焊接焊脚高度、电流、电压、大小、焊接速度)片体完工翻身摆放时严格按照工艺加强要求注意摆放到强结构位置避免摆放不到位产生应力集中变形.分段精度管理要求)分段完工后施工班组对整体进行水平、尺寸、档距等基础精度管理项目的自检调整到位后报作业区 确认)作业区 确认无误后提交品精报验品精部对分段进行三维测量根据分段三维测量分析数据对分段超标范围进行修正修正方向应由精度管理员进行明确修正完成后再报品精确认合格后方可进入下一道工序.字架与/总组定位.字架与/总组定位时安装时角尺度不良胎架及地线管理)对 字架总组制作胎架的水平定期进行水平测量进行管理)胎架开设地线定期复检精度及进行油漆标记按要求制作地线精度要求 见图 图 地线标记.字架与/总组定位时支撑定位不准)主要测量点管理 结构基准线 管子合拢口四等分点、(见图)现场测量点勘划(主要是 字架斜撑)关键点粘贴反射片)实施三维定位 字架与/总组时以地线为基础用全站仪实施三维定位从而确保 字管支撑角度偏差较大.字架与 分段总组完工测量总组完工后对分段主要关键点进行测量与图 字架总组三维定位分析为后续模拟总组提供参考依据(见图、)图 现场采集数据.上建两翼分段搭载阶段.上建两翼分段搭载定位)上建两翼分段开始实施模拟搭载提前对余量进行预修割模拟匹配率高减少不必要的修割工作量)上建总段层高严格控制分析基准要统一从而有效避免总段层高累积误差影响)上建两翼分段搭载定位时提前做好精度策划(包括全站仪测量位置)作为后续上建定位的参考依据)上建两翼分段完工翻身摆放时严格按照工艺加强要求摆放到强结构位置避免摆放不当产生应力集中变形.基于全站仪的三维数据采集目前是采用全站仪进行三维数据采集即基于船体模型的空间理论坐标通过在现场采集实 年第 期曹维虎等:船舶上建两翼分段精度控制技术船海工程第 卷图 字架与 分段测量控制点物产品的实际坐标值然后在 分析软件中进行坐标叠加的比对来实现产品精度分析(现场采集 总段数据见图 软件数据分析见图).三维数据模拟搭载)三维数据模拟搭载是利用多个产品 分析后的三维数据坐标模仿船坞内进行搭载的一种精度管理手段在 中通过对分段的组合分析从而确定修割余量和偏差位置用于确保分段在搭载过程中单个产品处于三维最佳状态同时也大大增加了产品搭载前的可调整空间及准备时间图 上建 总段现场三维采集数据图 软件数据分析 年第 期曹维虎等:船舶上建两翼分段精度控制技术船海工程第 卷 )在 中软件中利用”基准分段”和”搭载分段”初步显示两个分段空间配合误差 软件界面中用箭头和数值显示结构错位方向和程度箭头和数值的不同颜色能直观展示结构错位大小的分布情况 在模拟搭载中通过多点变换进行自动调整或者利用一点转换两点旋转等手动调整方法实时观察基准分段与搭载分段的耦合状态从而预判上建 总段与/分段的定位状况从而提前确定分段的余量修割值为现场总组提供数据支撑(见图)图 数据模拟分析.提前修割余量吊装前预先修整切割余量能有效提高总组生产效率改善施工环境根据 数据模拟分析作出余量匹配修割数据通知施工班组在吊装之前提前利用模板修割余量确保切割质量实现余量预修整对提高精度起到较好的作用(见图)图 修割余量.分段吊装分段余量进行切割后上建两翼分段进行吊装由于已经提前对余量进行了修割所以吊装情比较顺利能够一次到位整体状态良好主甲板基本贴合焊缝间隙满足规范要求构架错位控制在规范允许范围之内(见图)图 现场修割余量跟踪 实施状况跟踪)通过上建两翼分段制作过程精度控制工艺的改善目前公司在做上建两翼分段垂直度、合拢口错位空缝问题以及 字管下口错位得到了较大的改观在后续上建两翼分段制作过程中对 字管与/总组快速定位为后续工艺改善的重点)以 散货船型上建两翼分段为例通过三维模拟预拼装技术的实际应用开刀量明显减少生产效率有所提高精度控制技术得到有效应用上建两翼分段精度指标见表 年第 期曹维虎等:船舶上建两翼分段精度控制技术船海工程第 卷表 上建两翼分段精度指标船号模拟匹配率/定位时间/(个)分段结构二次修割率/.结论经实践证明对 万 散货船上建两翼分段制作阶段精度控制总组阶段使用三维测量定位以及利用上建三维模拟总组吊装前的一段时间来确定正确的余量数据的方案是切实可行的 上建两翼分段开始实施模拟搭载提前对余量进行预修割模拟匹配率高数据采集要求精确无误严禁产生不必要的误差而导致间隙超标等精度问题的出现 这一改进方法和传统总组定位方法相比定位时间能有效缩短到 最大限度地提升上建分段的生产效率及质量可有效避免因精度不良导致返工而造成人力、物力资源的浪费 对上建两翼相关分段精度控制的工艺技术进行归纳总结形成了一整套精度控制的工艺技术可为后续船提供数据支撑供薄板上建同类型分段精度控制的改进、借鉴参考文献 应长春.船舶工艺技术.上海:上海交通大学出版社.张起葆.精度造船中数字化技术应用研究.造船技术():.中国船级社.钢制内河船舶建造规范.北京:人民交通出版社.储年生王玉玺.关于民用船舶上层建筑模块专业化建造的探索.广东造船():.朱勇.船舶上层建筑分段建造通用工艺探讨.机电技术():.杨晓斌邵相辉顾杨飞.舷侧分段总组精度控制技术.船海工程():.程远龙严海龙刘振宇.数字化造船之船坞三维搭载技术研究.中国高新技术企业():.李星陈文波刘碧涛.韩国船舶巨型总段建造工艺.造船技术():.(.):.: