主机装配模块化设计方法研究

刘兴永

近几年，金融危机对国际船舶市场造成严重冲击，主机市场竞争更加激烈，造机生产也随之难题重重。在目前这种严峻的经济环境下，造机公司势必走总装化、专业化、规模化发展之路，进一步加大技术研发力度，通过科学配置资源、挖潜增效，使生产要素充分发挥作用。通过生产方式的结构性调整，进一步理顺主机工艺流程，扩大地面预装，实行主机模块化装配，缩短主机建造周期。

1 主机装配模块化设计思路

扩大地面预装，实行主机模块化装配就是将主机分为机座总成预装、机架总成预装、缸体总成预装及其他运动部件预装。总装小组、预装小组、精钳小组各司其职，在主机还未上试验台时，便全力将各小组负责的部分在地面独立预装完毕，其中主机管系、电气能提前装配的部分也必须提前预装。然后再按照安装流程，通过吊车在试验台上依次安装。

1.1 扩大地面预装

目前，造机公司也在着手进一步扩大预装，开始正式投产厂房作为总装车间的预装区，以增加预装的作业区域，提高生产效率以及生产能力。

同时，分析并落实各工种在试验台上的作业内容，分析哪些工序可以前移，能在地面预装尽量在地面完成预装工作。理顺、协调工序衔接，做到前道工序不影响后道工序（尤其是管系、电气施工）施工进度。

1.2 主机模块化装配流程

将预装小组按照工艺流程进行细致划分，从零部件配送到预装各环节分别成立专业化小组，解决主机各部位的独立预装，更好地实行主机模块化生产。

完整的模块化流水作业体系形成后，人员管理、配套准备、生产流程等各方面都将得到进一步地控制，从而有效地缩短主机装配周期，提升工作效率和装配质量，最终向“总装化、专业化、规模化”之路发展。

为此，根据主机生产资源文件以及实际装配经验，绘制主机模块化装配流程图，如图1所示。

2 主机装配模块化设计方案

根据主机模块化装配流程图，将主机分为三大段预装，即机座总成预装、机架总成地面预装和缸体总成地面预装，通过分析主机三大段预装，进一步详细了解主机模块化装配。

2.1 机座总成预装

主机机座壳体进总装车间后，直接上试验台，总装小组首先要做的是机座水平找正。主机机座水平找正对主机的建造意义重大，它是主机能否成功交验的基础。通过机座水平找正，保证主机主轴承孔中心在一条直线上，进而保证主机曲轴的拐档差。因此，在主机机座上试验台后必须进行机座水平找正。

在机座与实验台基础座之间布置1：50的楔形调整垫，通过扳手调节楔形调整垫外侧调节螺栓的伸缩来调整其高度，进而改变机座水平，调节精度可达到0.005 mm。然后总装小组进行主轴瓦的研配及盘车机的安装等工作，同时进行曲轴拆封清洗、曲轴链轮安装、飞轮安装以及调频轮安装等工作。准备就绪后，将曲轴总成吊入机座档内，合上轴瓦，安装推力轴承。在此期间，机座上的管系、电气同时进行管路、走线预装。

以上主要部件装配完成后，主机机座总成预装结束，如图2所示。

图1 主机模块化装配流程图

图2 机座总成预装

2.2 机架总成地面预装

主机机架进总装车间后，首先总装小组要测量机架滑板尺寸，以便进行滑块配对。然后进行活塞冷却油开口管的研配，主机前后端链轮、轴的选配与安装，防爆门、机架大门的安装，机架上其他零部件的预装。与此同时，管系、电气小组须将机架走台、梯子、管路、走线安装完成，提前需要焊接的部件在地面完成烧焊，并打磨焊接位置，油漆班组及时补漆。

以上主要部件装配完成后，主机机架总成地面预装结束，如图3所示。

图3 机架总成预装

在机架地面预装的同时，预装小组要负责连杆十字头的地面装配，以便在机架总成上试验台后，连杆十字头总成能够及时通过吊车装配，不影响后道工序的顺利进行。

2.3 缸体总成地面预装

缸体总成地面预装是装配过程最复杂、装配部件最多的部分，需要多个小组的配合。其中一个预装小组对缸体进行预装连接（在缸体平台上进行）、缸套的预装磅压；另一个小组进行空冷器的预装、扫气箱的安装。其中精钳小组负责凸轮轴的预装（MC/MC-C主机）、液压供给系统的预装（ME主机）；管系、电气小组须将缸体走台、梯子、管路、走线安装完成，提前需要焊接的部件在地面完成烧焊，并打磨焊接位置；油漆小组及时补漆；预装小组负责活塞总成装配与磅压。

各部分预装完成，按照主机装配工序，先将缸套装入缸体，扫气箱与缸体连接，然后空冷器与缸体连接，紧接着安装活塞总成及缸盖排气阀总成，最后安装排烟定压管以及增压器等部件。以上主要部件装配完成后，主机缸体总成地面预装结束，如图4所示。

图4 缸体总成预装

上述主机三大段预装完成后，通过吊车将三大段依次进行整体装配。后续总装小组需进行主机装置找正、拐档清洁、主机串油。所有工序完成，准备就绪，由调试组人员进行试车、等待主机交验。交验完成后，按船东意见扫尾、拆检，最后发运。至此，一台主机顺利完工。

3 主机装配模块化设计的应用效果

3.1 缩短主机建造周期

以往建造一台船舶主机，从在试验台上装配到主机交验拆机共要占用试验台约20余天，遇到突发状况可能还要延期。实行扩大地面预装，主机模块化装配后，主机三大段预装同时进行，在地面独立预装完毕，通过吊车在试验台上依次安装，做到了工序衔接理顺、协调，前道工序不影响后道工序施工进度，大大缩短了主机建造周期。

根据车间实际生产情况得出，扩大地面预装，主机模块化装配后，主机建造周期大约可减少1个星期，不仅缓解了主机建造试验台压力，而且提高了主机生产效率以及生产能力。

3.2 提高主机清洁度，实现绿色造机

由于主机部件大部分都在试验台上装配，产生大量的污油、杂物、脚印以及管系电气焊接作业带来的污染。实行扩大地面预装，主机模块化装配后，主机分三大段在地面预装，各小组做到各自作业在地面完成，及时清理装配时产生的油印、垃圾，管系、电气的焊接作业也尽量在地面完成，及时打磨焊印补漆。做到能在地面预装完成的作业，绝不留到主机上试验台后完成。这样有效地减少了主机在试验台上建造所产生的各类污染，明显提高了主机清洁度，使主机外观更加美观。

综上所述，扩大地面预装，实行主机装配模块化，不仅缩短了主机在试验台的建造周期，提高了主机生产效率，而且大大提高了主机清洁度和主机质量。

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