复杂型双向曲面胎架制作工艺方法改进

梁斌 尹瑞芳

摘 要：本文针对复杂型双向曲面胎架设计特点，结合该类型胎架制作精度及技术要求，对复杂型双向曲面胎架制作工艺进行优化改进，在确保双向曲面胎架制作精度及质量的前提下，利用制作胎架用的钢制胎模作为胎架型线的外卡样板，减少胎架内卡木模样板的制作量，降低现场胎架制作施工难度，缩短双向曲面胎架制作周期。

关键词：复杂型双向曲面胎架；钢制胎架模板；木模内卡样板；数控划线；胎模校正

中图分类号：U671.4文献标识码：A

Discuss Amelioration About Complex Double-Direction Curved Surface Jig Manufacture Technics Means

LIANG Bin1，YIN Ruifang2

（1.CPLA The Navy 427 factory in Guangzhou Military Office,Guangzhou 510715;

2.CSSC Huangpu Wenchong Shipbuilding Co.,Ltd.Guangzhou 510715）

Abstract: This article has given an optimized method of fabrication process of complex double-direction curved surface jig according to its characteristic ,fabrication accuracy and technical requirements.

On the premise of assuring precision and quality of the jig ,it can not only decreased the amount of wooden module templates but also reduced difficulty andshortened the fabrication cycle of jig in site .

Key words：complex double-direction curved surface jig；steeliness jig template；wooden module template； numerical control lineation；jig template revision

1前言

军用舰船、公务船及特种船等类型船舶的双向曲面分段较多，精度要求高，纵横向双曲模板较多，制作难度大。根据以往建造经验，双向曲面分段一般需要采用胎架建造，对胎架制作精度要求较高。双向曲面分段胎架结构设计复杂，纵横向设置有胎架模板，外板板缝位置也设置有拉条，根据传统胎架制作工艺要求，复杂型双向曲面胎架所有胎模都需要制作木模内卡样检查胎模型线的准确性，木模内卡样制作周期很长，需要消耗大量的人力物力，经济效益差，也不利于现场的施工。由于木板内卡样板的型线是通过人工锯出，经木刨修正后再制作成样板或样箱，其制作过程完全由人工操作，中间环节复杂，容易出错，且运输吊运或受天气潮湿影响容易变形，木模内卡样板制作的质量及精度难于得到保证。

考虑到部分双向曲面胎架结构设计特殊，设置有纵向弯曲（单向弯曲）胎架模板，而且长度较大，根据传统工艺方法是无法制作有纵向弯曲挠度的木模内卡样板，纵向弯曲胎架模板安装精度难于保证.因此需要针对复杂型双向曲面胎架技术特点对传统工艺制作方法进行改进，以满足双向曲面胎架制作精度要求。

2 复杂型双向曲面胎架传统制作工艺要求

军品、公务船及特种船船体外壳曲面复杂，线型变化曲率较快，胎架是确保船体外壳轮廓曲面理论基准，其制作的精度直接影响到舰艇的建造精度.考虑到该类船舶对船体建造精度要求较高，特别是水面舰船，船体外壳板厚较薄，在工厂以往的建造过程中，都需要制作木模内卡样或木模与胎架数据相结合方式检查胎架模板型线的准确性，具体流程如下：

（1）将放样光顺完毕的肋骨型线图及型值表由人工用油漆笔按1:1的比例绘制在放样间木地板上，并标识好结构线及板缝线等相关线；或者利用大型平板绘图仪将计算机的图形信息按1:1的比例绘制在薄膜胶纸上，通过薄膜胶纸上的型线进行木板的切割（由于受薄膜胶纸柔软性能的影响，大型平板绘图仪绘制出来的型线精度不高，容易变形，特别是图面幅度较大的情况下，偏差较大，绘制后的线型不适合制作整体胎架模板的木模内卡样板），如图1所示；

图1肋骨型线图示意图

（2）切割干木板，利用木刨将干木板刨出曲线轮廓，使刨后的干木板轮廓曲线与样台肋骨型线吻合，然后将干木板固定好，通过斜撑加强制作牢固，形成稳固的木模内卡样，并将定位用的水线及纵剖面标识出，作为复查胎架模板型线的定位依据。国内部分先进的船厂采用了适合切割曲线木板的木工加工设备，如曲线锯床、木工铣床、镂铣加工中心及激光数控切割机等。曲线锯床不能进行数控，其锯条在加工过程中易损坏，不合适加工大尺寸的工件，切割速度慢，切割质量差；木工铣床以及镂铣加工中心的加工速度快，切割质量好，可进行数控切割，但均存在切口宽，耗材大的问题，并且适合船厂使用的大型木工铣床以及镂铣加工中心尚在研制之中，目前还不成熟，现有的成熟型号的木工铣床以及镂铣加工中心均不能切割大尺寸工件，不能切割整体胎架需要的胎架木模内卡样；激光数控切割机采用的是非接触式切割方法，适用于各种软、硬、脆材料，无刀具磨损等问题，对木板切割工件只需定位而不需要夹紧、划线等工序，适合切割及制作胎架木模用，但该设备成本较贵，我司目前没有该类切割设备；

（3）在胎架木模内卡样制作牢固后，用与船体外板等厚的木样条钉在木模内卡样轮廓曲线部位，将船体外壳外表面轮廓型线表示出来，该木模内卡样就是校核胎架模板型线的理论依据，图2所示；

图2木模卡样示意图

（4）现场在胎架装焊完毕后，再将胎架木模内卡样吊运到胎架制作现场，根据胎架上的中心线及水平线核对钢制胎架模板的型线，将高出部位的钢制胎模切除，不足部位的钢制胎膜进行填焊补平，如图3所示。胎架制作周期长，现场对钢制胎模修补工作量大，施工条件差，工作效率低。

图3 胎架木模检验示意图

3复杂型双向曲面胎架制作工艺改进具备的技术条件

（1）船体型线图采用HD-SHM船体型线放样软件进行型线光顺放样，放样完毕后的肋骨型线图可构造成船体外壳三维曲面及相关数据，从数据库中可提取任何部位胎模的加工及划线数据；

（2） 胎架模板采用计算机放样，放样完工的钢质胎模采用数控机下料切割；

（3）数控切割机具备有切割及划线（喷线）功能，能够把需要复查和校对的胎模轮廓线划在铁平台或钢板上。

4复杂型双向曲面胎架制作工艺改进的基本原理

（1）对于连续的横向或纵向胎架模板，放样人员根据肋骨型线图（放样完工）及胎架图绘制钢质胎架模板图（在绘制胎架模板图时应考虑外板板厚），并标明相关检验线及定位辅助线，如图4所示；

图4双向曲面胎架制作示意图

（2）对于间断的横向或纵向胎架模板，在绘制胎架模板时应采用连接桥方式进行放样及下料，该方法可以减少内场对线的工作量，也方便胎架模板现场装配定位，有利于生产效率的提高，如图5所示；

图5胎架模板下料示意图

（3）数控套料人员根据钢制胎架模板放样结果进行数控套料工作，并制作数控下料切割代码，提交给车间使用。套料人员在进行胎模套料时，应尽量将需要加工的纵向胎模集中套料，以方便现场收料分类及加工作业；

（4）放样人员利用三维肋骨型线图及数据库将需要的纵横向胎模型线（扣除船体外板板厚后）提取出来，制作成数控划线代码，利用数控切割机将相应的胎模轮廓曲线在铁平台或钢板上划出（喷线），将切割好的钢质胎架模板与胎模轮廓曲线校对（必要时可对钢质胎架模板进行矫正或填焊），确保钢质胎架模板与型线的吻合度满足精度要求，并复核相关检验线及定位辅助线的正确性，并用洋冲做好标记，如图6所示。该阶段的工作目的是将钢制胎架模板作为船体外壳的外卡样板，通过与铁平台或钢板上的轮廓曲线进行校对，需要拼装的钢制胎模在铁平台上依据轮廓曲线拼装到位，确保钢制胎模与船体外壳轮廓的一致性，将传统工艺需要在外场利用胎架木板内卡样校对的工作在内场铁平台上完成，减少外场施工难度，改善现场作业环境；

图6 胎架模板检验线示意图

（5）纵向有弯曲（单向弯曲）的胎架模板（包括焊缝位置的双模板）的制作，数放人员在钢质胎架模板数控下料完毕后，提供加工卡样给内场进行胎架模板的加工处理，并提供纵向定位数控划线数据或代码。加工作业人员根据加工卡样对胎架模板进行加工处理，并校对铁平台上的纵向安装理论线，确保胎架模板纵向弯曲曲率与安装理论线的一致性，对于纵向弯曲曲率较大的胎架模板，在加工到位后应采用球钢或扁钢进行点焊加强处理，确保加工后胎架模板曲率的稳固性。在以上工作完毕后，根据放样人员提供的高度型值复查胎架模板上口轮廓线型（与船体外板接触面）的正确性，必要时可进行局部修正或填焊处理，如图7所示；

图7 胎架模板型线校正示意图

（6）在钢制胎架模板现场安装时，放样人员提供定位数据（A、B、C、D点距中尺寸及高度尺寸）给现场装配定位及复查用，现场依据首点D值、尾点A值及相应的水线对胎架模板进行装配定位，装焊完毕后通过复查纵横胎架模板交线B点、C点的宽度及高度值来确保胎架模板的正确性。为了方便现场施工，放样人员制作装配定位标杆，提供给车间施工定位用，如图8所示。

图8 胎架模板现场安装定位示意图

5结束语

通过对复杂型双向曲面胎架制作工艺方法的改进，利用制作胎架用的钢制胎模作为胎架型线的外卡样板，取代了传统的胎架木模内卡样，减少了大量木板的浪费，降低施工作业难度，缩短双向曲面胎架制作周期，提高了双向曲面胎架制作质量及精度，具有很好的经济效益。

作者简介：梁斌（1979-），男，工程师。主要从事水面舰船船体质量检验工作。

尹瑞芳（1981-），女，工程师。主要从事船体结构生产设计工作。

收稿日期：2014-04-11