精度造船基准线技术研究及实用

2015-12-12赵爽

船舶标准化工程师 2015年4期

赵爽

（中国船级社实业公司，天津分公司，天津 300457）

0 引言

船舶装配过程中，零部件种类繁多、形式多样、工序复杂、精度要求相对较高。高效准确地传递精度信息和装配基准对于提高船舶建造效率与精度品质有着重要作用。基准线作为船舶装配的特有语言，旨在通过线对点、线对线、线对面的相交、夹角、相贯、距离等要素，快捷准确地传递装配基准与精度信息。基准线施工技术，涉及装配技术、焊接技术、设计技术、精度管理技术，贯穿于设计、下料、加工、组立、涂装、搭载、舾装等船舶建造的主要环节，对船舶建造的全过程尺寸控制、效率提高起着穿针引线的作用，对基准线施工技术进行细致研究有重要意义[1-3]。

1 精度基准线技术研究

1.1 名词定义

基准线：通过统一的规划布置，以相同的基准、尺寸、方案在规定的施工阶段加放到零部件、分段、总段上，具有一定规律，为后工序提供装配基准及偏差的标记，基准线可以是能提供装配基准及精度信息的点组、线段或点线组合体，可以是具有一定精度的、可用的数切机喷线或二次划线。

辅助基准线：零件、构件、部件在同一方向的尺寸基准有且仅能有一个，即基准线有且只能有一个，但为了便于施工及传递精度信息，需根据基准线及理论尺寸勘划出若干辅助线，即辅助基准线。

辅助基准线有如下特点：

1）其相对基准线的尺寸为理论尺寸；

2）装配时，可以作为装配基准；

3）同一分段可以有若干条辅助基准线；

4）其与基准线距离发生冲突时，以基准线位置为准；

5）辅助基准线的堪划仅能以基准线位置为基准。

1.2 基准线的分类

按照基准线的基本使用形式，基准线可以分为对合线、校直线、100M.K线、网络线等。地样角尺线是特殊的基准线，地样线与地样点是特殊的辅助基准线，详见表1。

表1 基准线分类及使用要求

表1 基准线分类及使用要求（续）

1.3 在船体建造过程中应用基准线施工的目的

基准线施工的基本目的：以简单高效的手段，提供装配基准与零部件精度信息，提高生产效率、控制尺寸偏差[4]，具体作用如下：

1）简洁明了的提供装配基准，方便装配实施；

2）精度信息传递的载体，直观体现来料尺寸偏差，便于后工程提前制定方案，预防误作发生；

3）拼板、片体预制、组立装配、船台合拢的尺寸控制基准；

4）焊接收缩值、尺寸偏差的测量基准；5）精度管理过程中，过程控制的重要手段。

1.4 基准线应用程序

基准线的应用跨专业、跨区域，涉及各道制造工序，故理清基准线实施思路为首要任务。基准线要从船舶制造企业精度策划阶段进行总体规划，设计阶段在数切指令、M.K线划线图中加放相关信息，各生产阶段按要求使用、堪划、修正基准线，以达到船舶制造全过程尺寸控制目的[5]。

1.4.1 生产设计

设计人员在生产设计阶段根据各类基准线的设置原则在施工图纸中设置基准线，指导生产过程中基准线的勘划和传递使用：

在板材下料《数切套料图》中编入各类基准线的喷线信息，使数切零件在下料的同时完成绝大部分基准线的数喷勘划；

在分段结构图和划线图中同样要体现基准线位置，并且以基准线为基准进行结构尺寸标注，以便分段装配时，快速准确定位小中组及片体；

型材端部基准线与辅助基准线应在型材下料图中体现，以便控制型材下料、预制及下道工序装配时的定位控制。

1.4.2 钢料加工

基准线的勘划：钢加工作为船体生产的第一个阶段，应该负责所有基础基准线的勘划工作。在此阶段主要存在两种划线方式：数控切割机数喷划线；手工划线。

数控切割机数喷划线依据与数切下料指令，属全自动机器划线，划线准确性取决于设计阶段零件放样是否正确以及数控设备的划线精度。船体结构95%以上的板材下料均为数控切割下料。此阶段喷划的基准线在后续各个阶段要得到充分的利用并不断的进行矫正。

手工划线，型材号料采用的是手工号料方式，在手工号料时应根据型材下料单进行手工下料，同时需根据型材下料图勘划端头的100M.K.线。

基准线的使用：

1）板材成型加工阶段，要使用加工线、折角线等，便于更好地控制加工精度和找准加工方法；

2）型材整形加工阶段，要使用逆直线、100检查线、复样喷线等，便于控制加工精度；

3）自动焊拼板阶段，要使用对合线、100检查线等，便于控制平板的外形尺寸和方正度；

4）同时加工成型后要修正100检查线、对合线。

1.4.3 分段组立阶段

基准线的使用：

1）小组立阶段，拼板使用对合线和100检查线，扶强材装配要使用检查线，组合型材预制要使用对合线和校直线；

2）中组立阶段，要使用对合线和100检查线；

3）分段组立阶段，应二次勘划位置线和基准线为基准装配中组、片体及型材，其与主板面基准线对位偏差要求≤2mm，与位置线对位精度要求小于等于1mm。

基准线的堪划：

1）FCB划线阶段，划线人员按照划线图要求勘划各结构定位基准线（偏差要求≤2mm），并准确勘划板口100M.K（偏差≤1mm）；

2）中组立焊后测量后，根据测量尺寸勘划100M.K线并确认端差，以便分段组立时与主板面100M.K线配合使用。

3）分段焊后测量后，应根据测量结果及《分段100M.K线布置详图》要求勘划100M.K线，以供总组、搭载阶段使用。

1.4.4 总组阶段

基准线的使用：分段总组阶段，应以相邻分段100M.K距离及其与地样基准线重合度为基准定位分段，并控制分段尺寸。

基准线的堪划：

1）总组前，应按照《总组地样线图》勘划总组地样线，并布墩；

2）总组焊后测量后，应根据测量结果修正100M.K线位置（或根据要求勘划网络线），以便坞内搭载阶段使用。

1.4.5 坞内搭载

坞内阶段，应以相邻分段100M.K距离及其与地样基准线重合度为基准定位分段，并管理分段尺寸。

2 精度基准线在项目中的应用举例

国内某公司76000吨散货船项目船体制造过程中，全面的采用了基准线的实施。项目初期其策划了详细的基准线设置的原则要求，对设计阶段设置哪些基准线做出明确规定，对这些基准线在生产过程中何时勘划、如何勘划以及勘划的精度标准给出要求，对各类基准线如何传递使用给予相关说明。下面就此项目中基准线实施的一些过程给予阐述。

2.1 在设计阶段进行了如下基准线的设置

小中组阶段零部件装配设置100检查线，使从材的装配更方便和准确。

针对肋骨冷弯机加工的型材，设计逆直线；对于需设置2段以上逆直线的曲率较大的型材，另外设计数控喷线加工样，用于检验其加工精度。

带线型的组合型材（如：机舱和艏艉部肋骨、货舱区艏艉区域纵骨等），腹板上设计检验线（校直线）。

需小组拼接成型的部件（如：底边舱或顶边舱框架、舱口端梁、艏艉和机舱分段强肋骨等）设计对合线。

精度基准线（如：肋检线、中心线、纵剖线、水线）在数切零件上设计喷线；同时在主板或胎板划线图中明确；曲面胎架外板划线尺寸标注应基于地样十字线。为了细化分段精度基准线设置情况，绘制了“船体对合网络线图”。

用于分段装配阶段实用的分段合拢口100检查线也在下料阶段喷线（数切件）或手工划线。

2.2 在小中组阶段基准线的应用

利用校直线进行组合型材焊后线性的矫正。带线型的组合型材在进行面板和腹板的组合焊接时，由于焊接收缩影响会发生腹板的拱弯变形，在没有校直基准线的情况下很难检验腹板的拱弯变形量，也就难以矫正其线型。设置并预先勘划了校直线后，此步工作变得简单了很多，只要用粉线检查校直线的直线度，就能判断出型材的变形量，通过火攻矫正型材的腹板，使其校直线的直线度达到标准要求也就完成了组合型材的加工。

利用100检查线使小中组从材和主材的组合更加简单和准确；在没有此类100检查线的情况下，从材安装端差的控制累积误差大，过梁孔处的从材定位要首先了解更多的图纸信息（纵骨规格、节点形式等），依据100检查线安装避免了上述麻烦，装配施工操作更简便。如图1小中组基准线应用示意。

图1 小中组100检查线应用示意

FCB拼板和纵骨装焊工位同样利用100检查线简化了施工操作，提升了装焊精度。在主板拼板过程中利用单板数切喷线，保证此喷线一致，有效地控制了拼板精度；对拼焊完成的主板重新勘划了100检查线，为后道工序（纵骨装配）提供装配基准线；纵骨装配时只需保持纵骨和主板基准线一致，就能有效控制端差精度，减少累积误差。拼板、片体预制100检查线应用示意如图2所示。

图2 拼板、片体预制100检查线的应用示意

2.3 分段大组立阶段基准线的应用

分段大组阶段阶段，结构装配主要使用了端部100检查线，控制装配端差精度，减少累积误差；子分段之间定位使用了网络线，此网络线是在子分段焊接结束后，根据子分段的精度状况优化后进行勘划，对网络线定义了XY坐标的三个方向，对子分段的精度误差进行了充分限制，保证子分段之间组合时累积误差小。分段制作完成后，根据测量结果，勘划出整个分段的网络线，为后续的总组、搭载提供基准线依据。分段组立阶段端部100检查线应用示意如图3所示。