船舶合拢管测量制作新技术

段显龙++夏文亚++蔡益++董启鹏

摘 要：目前船舶建造过程中，合拢管测量制作基本依靠工人在船上手工打样后，回车间制作好合拢管后再上船安装。这种传统的作业方法存在效率低、精度差、返工多、浪费打样材料等问题。针对这些问题，通过应用一种合拢管测量及再现装置，形成了一种船舶合拢管测量制作新技术，能有效避免传统作业方法存在的不足，达到节能降耗、降本增效的作用。

关键词：合拢管；新技术；降本增效

中图分类号：U664.85 文献标识码：A

A New Technology for Measuring And Manufacturing of Ship Closure Tube

DUAN Xianlong ， XIA Wenya， CAI Yi， DONG Qipeng

（CCSC Huangpu Wenchong Shipbuilding Co.，Ltd.， Guangzhou 510715）

Abstract： At present， in the shipbuilding process， procedures for measuring and manufacturing of closure tube include manual proofing in ship， manufacturing in workshop and fitting in ship. There would be much problems such as low efficiency， poor accuracy， reworking， depending on the level of workers， and material-wasting. In order to solve these problems， a new technology for measuring and manufacturing of ship closure pipe is developed， by using a device for measuring and reproducing closed tube to effectively avoid the shortcomings of the traditional operation method， achieve energy saving and cost reduction.

Key words： Closure tube； New technology； TQCM

1 前言

当前，造船市场有效需求不足，原材料和设备价格上涨，劳动力成本不断上升，整个造船行业面临日益剧增的压力，各造船企业都在大力寻求降本增效途径。

对于船舶合拢管制作方面，传统的作业方法是依靠工人在船上打樣后，再回到内场进行合拢管的制作，最后回到船上进行安装。这种传统的作业方式主要存在以下问题：依赖工人技能、经验水平；打样管需经多次转运工序，期间还需等待起重工的协助；手工打样精度较差，可能造成现场改样及返工；现场打样用的角钢、法兰等材料浪费较多。

因此，为有效避免传统作业方法存在的不足，有必要通过船舶合拢管测量制作新技术完成合拢管的制作安装，达到节能降耗、降本增效的作用。

2 传统的作业方式

目前，船厂传统的合拢管测量制作作业流程如下：（1）外场安装车间的管子工在现场用管子、角钢、法兰、螺栓等进行靠模、打样（图1）。对于小的、轻的管子，直接将管子和法兰在船上点焊好后送去管子加工车间；对于大的、重的管子，用角钢等代替管子再和法兰点焊好，在外场安装车间依据模型对管子反复修割至与法兰相匹配，然后送去管子加工车间；（2）管子加工车间按工艺要求完成焊接；（3）由外场安装车间管子工领用加工车间焊接好的管子，上船进行回装。

图1 现场靠模取样图

3 合拢管测量制作新技术

船舶合拢管测量制作新技术是基于现场测量装置、数据处理软件系统、法兰位置再现装置三大部分共同实现的：现场测量装置用于测量现场合拢管两端法兰空间位置，并将测量数据保存下来；数据处理软件系统根据测量数据，结合合拢管放样图自行拟合生成，加上人工调整得到最终合拢管加工图；法兰位置再现装置，经导入测量数据可以自动走位，最终还原船上法兰的空间位置，以保证合拢管的精度准确性。

3.1现场测量数据的获取

现场测量有两种技术手段：一是利用拉线式传感器装置进行测量，以得到法兰空间位置数据；二是利用摄影测量相机对现场法兰面进行拍照，得到法兰螺栓孔的坐标位置。

（1）拉线式传感器装置

拉线式传感器装置由测量本体、测量头、手持式移动数据终端 PDA组成。通过六点拉线传感器测量，记录合拢管配合法兰在船上的实际空间位置，并保存测量数据。

测量本体内装有三个按等边三角形布置的传感器，作为基准面装在合拢管某一端的法兰面上，用于确定合拢管一端的法兰所在平面及相应螺栓孔位置。测量头装在合拢管另一端法兰的螺栓孔上，然后通过分别拉取测量本体上三个传感器上的传感绳挂到测量头上，得到法兰孔相对三个传感器的空间位置数据。如此，尽量对称均匀的选择6个点，并重复进行测量操作，得到另一个法兰上6个螺栓孔相对三个传感器的空间位置，并将测量数据都保存在PDA中。这样，合拢管两法兰空间位置数据就通过合拢管测量装置测量完成并得到保存。

（2）摄影测量相机拍照测量装置

摄影测量相机拍照测量装置由摄影测量相机、专用可伸缩工装、长度基准尺、测量标志点组成。在每个法兰上对称选择四个法兰孔，并将专用可伸缩工装装在孔内，在所测管子附近合适位置固定长度基准尺，在存在干涉等情况管子上贴上测量标志点，然后用相机进行拍照并保存照片，以便后续用软件拟合出管子。endprint

3.2 数据处理拟合模型

不管用哪种测量方式测得并保存的数据，必须导入到相应的处理软件系统内，根据船厂各自的情况，选定相应的法兰、管子以及弯头等标准。软件先自动计算生成合拢管，并进行三维图形显示（图2）；人工再参考合拢管原放样图纸，进行管路的形状、走向、弯位等的比照，对软件自动计算的合拢管结果进行人工调整，形成最终合拢管图样，确定后自动生成小票图，并保存成CAD格式，可以打印供现场进行合拢管制作。

图3 拟合的三维模型图

3.3 法兰空间位置再现装置

将测量数据转移到法兰位置再现装置的控制电脑中，操作电脑控制软件直接调用数据，法兰位置再现装置实现自动走位，将船上测量的法兰空间位置还原出来，为后续合拢管的装配工作提供便利条件，并能保证制作出的合拢管的精度，使合拢管能够成功回装。法兰位置再现装置拥有两种形式：一种是7轴数控定位车床；另一种是6轴定位机器人。

（1）7轴数控定位车床

主要由头架、尾架、移动导轨及电控部分等组成。各个轴的运动都是自动控制，可以自动行走也可以实现点动操作；头架和尾架的工作台都能±45°回转，并能在0～95°范围内实现翻转和复位；头架和尾架的整体支架能在±95°回转，且尾架可在导轨上行走，以此来实现各种要求的法兰空间位置的再现。此车床的尺寸、承重能力都较大，比较适用于再现大管径的管子法兰位置，并进行之后的装配，如图3所示。

图5 定位车床再现法兰位置及管子装配图

（2）6轴定位机器人

主要由机器人本体、基准固定装置、电控部分等组成。基准固定装置上固定一端法兰作为基准，机器人本体上的6 个轴都是可以旋转轴的，固定另一端法兰后按照数据各轴进行旋转走位，以此来实现各种要求的法兰空间位置的再现。机器人的尺寸、承重能力相对较小，适用于再现小管径的管子法兰位置，并進行之后的装配，如图4所示。

图6 机器人再现法兰位置及管子装配图

4 应用及总结

我司已制订相关作业流程，采用此技术进行部分合拢管的制作安装，目前已达到约150条/月的物量。

工效、质量对比表

作业方法 单根平均测量打样时间

（分钟） 单根平均管子制作时间

（分钟） 返工率

传统作业方式 45 75 约40%

新技术作业方式 10 50 ≤5%

船舶合拢管测量制作新技术解决了传统制作方法存在的主要弊端，实现了自动化测量、直接出小票图、再现船上法兰位置，为合拢管制作提供了极大便利。经试验应用，每根合拢管的测量制作时间平均减少50%左右，并可提高合拢管的制作质量，减少返工率约35%。同时，还能够节约辅助材料、减少等候时间、提高制作精度、改善外观质量、大幅降低劳动强度、减少制作工种和焊机设备、大幅度提高工时利用率。endprint