基于优化工装设置的分段变形控制研究

刘刚

摘 要：文章通过对常规分段变形的数据收集和现场对应工装的使用如何减少分段变形的过程测量和分析，总结了一些成熟的经验，同时也提出了相应改善建议。

关键词：平台；支撑；拉条；过桥

1 背景

船舶建造整个过程中变形是一直存在的，究其原因错综复杂。部件，小组立阶段的变形可以通过机械矫正、火工矫正；中组立阶段的变形一般都是通过火工矫正和开刀实现的；然而大型总段的矫正一般都需要开刀。这样不但破坏了分段的原始结构，同时也造成了油漆破坏、人工浪费、材料损耗等导致经济效益下降。

2 变形原因分析

导致分段在建造过程中的变形原因很多。在部件、小组立阶段导致变形的主要原因为装配偏差、焊接变形；中组立阶段导致变形的主要原因为装配偏差、焊接变形、翻身和吊运变形；大组立阶段导致变形的原因除了定位偏差、焊接变形、翻身吊运变形、前道工序的累计变形以外还有很多由于立体交叉作业导致的变形。

3 工装合理使用和减少分段变形的关系

本文主要介绍从加工到搭载各个阶段常用工装的合理使用与减少分段变形的关系。这些工装实用、稳定、可靠、成本低。

3.1 切割平台

本公司的钢板切割主要有三种方式：等离子切割、火焰切割、半自动切割。三种切割方式所使用的平台形式不同，但是对平台的要求却是一样的（满足强度、刚度、稳定性、耐久型、平整性），平台所起的作用也是一样的（保证钢板放置平整、角度正确，保证切割线型和坡口角度）。平台的水平精度最为重要，否则会导致坡口切割成型不良。如果切割平台的水平和直线度良好，那么切割出来的坡口角度和直线度很好，否则切割的坡口成型较差。

3.2 承托胎架

无论是小型构件还是大型总段在建造的整个过程中都需要平台胎架去作基面承受它们的重量和施工载荷，保证分段着床的基础和线型正确。小型分段的承拖胎架一般由角钢制作，大型分段的承拖胎架一般称为牛腿支撑。承托胎架支撑于分段的硬结构反面且严密贴合，通过支撑的轴向强度减少分段重力和施工载荷变形。小型的支撑只需要废旧的角钢制作，废旧的角钢在公司的废旧堆场很多取材非常方便，完全可以变废为宝。

3.3 趾端护钢

筋板和扶强材都有工艺趾端，而趾端在翻身和吊运的过程中很容易被撞弯、压弯而产生变形，最终都需要火工矫正，而护钢完全可以解决这个问题。所谓护钢就是门切胎床剩下的余料和废旧的刚板，几乎任何切割余料只要宽度和厚度超过趾端筋板板厚均可以当做护钢使用，可见用护钢做结构加强的经济价值。

3.4 电磁角度尺

装配角度一般都是通过角度尺进行检验的，角度尺具有很强的电磁强度，可以保证从装配开始到焊接结束整个过程中构件的角度良好。一个角度尺有两个平面，每个平面上均安装两个电磁铁，电磁铁的启闭可以用手动旋钮来控制。本公司的电磁角度尺均由公司内部制造，除了电磁铁是厂家购买外，其他的所有主体结构均由门切余料制造，门切余料在公司的门切工位随处可见使用余料既可以美化环境又可以减少安全隐患，并且经济效益很高。

3.5 拉伸螺丝和结构支撑

拉伸螺丝通称拉条，主要作用是减少焊接变形，吊运变形，翻身变形。根据分段结构的强度对加强拉条的材质和构件截面形式有不同的要求。结构支撑和拉伸螺丝的功能是一样的，结构形式类似，拉伸螺丝可以在装配的任何阶段使用。拉伸螺丝固定的位置一般在结构的端面，中组立和大组立阶段还可以用在结构的中间。它的受力特点是支撑的一端支撑构件的硬结构，一端支撑在地基上或者分段的其他硬结构上，通过支撑自身的轴向强度来减少构件的装配和焊接变形，减少过程中的应力。拉伸螺丝和结构支撑一般由100*100的角钢制作，支撑角钢可以反复使用，经济效果很好。

3.6 舷侧开口斜撑

舷侧开口斜撑形式简单，结构强度很大，主要用在舷侧总段的总组阶段和搭载阶段，可以在搭载定位结束后的任何阶段拆除。它能在很大程度上减少总段的翻身变形、吊运变形、搭载后分段自重变形。舷侧斜撑结构有三个部分组成：圆柱钢管、顶板、钢锁链。顶板焊接在圆柱钢管的两端，钢锁链装配在顶板上。舷侧总组结束调整好精度状态后就立刻安装斜撑，顶板的一端与上甲板吊码连接用锁链绑扎牢固，顶板另一端与下边水舱斜板吊码或者双层底硬结构连接。与下边水舱斜板吊码连接的用锁链锁住，与双层底连接的直接焊住且焊接牢固。

3.7 舷侧开口过桥

舷侧过桥主要作用是链接舷侧左右舷，方便作业人员行走，左右作业联通，同时可以在很大程度上减少舷侧总段由于自重向货舱内部倾倒的趋势和变形。一般都是在搭载定位阶段安装，舱口围安装之前拆除，能够保证舷侧总段在很长的一个周期内不发生自重变形。过桥由两部分组成：高强度的底梁、扶墙板。过桥的结构强度，刚度要求较高，制作完成后需要进行力学强度试验。过桥相当于甲板横向支撑，主要靠过桥底梁的轴向抗压强度和扶墙板的轴向抗弯强度来减少舷侧分段向船中的倾倒变形。

3.8 托盘管理

托盘在加工区域使用的频率很高，尤其是在型钢制作区域。托盘的垫基可以设计成对应角度以便和被托盘的构件型面贴合更加完美。同时工装件也可以放进托盘，进行分类摆放、按照ABC原理分类管理。根据ABC原理把先用的构件放在外面、最后用的构件放在里面，便于寻找和使用方便。托盘分层设置减少了构件相互叠压的概率，减少了后续不必要的机械和火工矫正。

4 结束语

上述一共介绍了8种形式的工装，这8种工装使用的频率非常高，所以重点介绍。经过时间的验证和现场的实际反馈证明这8种工装具有很强的实用价值、成本低、结构简单、耐久性强、维修方便，维修成本低。

参考文献

[1]顾延家.造船技术[J].工程科技‖辑，1989（7）：135.

[2]李鸿.船体装配工艺[M].哈尔滨工程大学出版社，1994，10：132.

[3]刘建峰.新入员工培训教材[Z].上海外高桥造船有限公司，2011，3：97.