船舶建造工艺13船体装配

第四章船体装配•船体装配是将加工合格的船体零件组合成部件(组件)、分段、大型分段(总段)，直至整个船体的工艺过程•船体装配分为船体结构预装焊和船台装焊两大部分•船体结构预装焊又分为部件(组件)装焊、分段装焊和总组装装焊三道工序•船体结构的预装焊工艺，可将船体装配焊接作业从船台移至车间内场，在施工良好的平台或胎架上作业第一节船体结构预装配常用工艺装备•船体结构预装配的主要设备有起重机、焊机、气割设备空气压缩设备、管道、平台和胎架一、平台的种类和用途•平台一般是由水泥基础和型钢、钢板等组成具有一定水平度的工作台•分为固定式和传送带式两大类固定式平台•主要用于装焊船体部件、组件、平面分段和带有平面的立体分段等•可做为设置胎架的基础•固定式平台应具有牢固的基础、足够的结构刚性和表面平整度传送带式平台•设有相应的传送装置，可用于部、组件和平面分段的装焊，运送工件•组建生产流水线的重要工艺设备1.固定式平台•蜂窝平台由钢筋混凝土基础、型钢框架和开有蜂窝式圆孔的铸铁平板(或钢板)组成主要用于主、辅基座等精度要求较高的部组件的装焊和部件外板的热弯成形加工或变形矫正钢板蜂窝平台钢板平台•又称实心平台，其结构如图钢板平台的结构•主要用于绘制船体全宽肋骨型线图，并装焊肋骨框架等部件•工作面由钢板铺设而成，便于划线，装焊操作条件也较好•用于制作钢板平台的钢板厚度10mm，钢板下面设置的槽钢•槽钢宜选用22～24号，平台高度约300mm型钢平台•又称空心平台，与钢板平台的区别仅在于其表面不设钢板•型钢平台既可以用于拼板和装焊平面分段，也可作为胎架的基础•其高度一般与钢板平面相同•若需在平台下面作业，则平台高度应大于800mm型钢平台图示水泥平台•将扁钢或型钢按500~1000mm的间距平行埋在钢筋混凝土中构成的平台•要求钢材表面与平台表面平齐•用途广泛，更适合做胎架的基础•主要缺点是受高温后易爆裂，预埋的钢材易锈蚀2.传送带式平台•链式传送带平台链式传送带平台•在槽形钢筋混凝土基础上，按1500~2000mm的间距敷设角钢或槽钢构件•在角钢或槽钢上安装链条导向轨道，再在轨道上配置链条，即构成链式传送带平台•主要用做流水线上改变运送方向的横向传送带辊式传送带平台•用直径为100~50mm的钢管制作成辊筒•将其按1000~5000mm间距平行地组装在有缺口的钢板平台中•有的平台在辊筒支承梁下面设置升降用油缸，使辊筒能上下调节•主要用于平面分段机械化生产线上的拼板工位辊式传送带平台图示台车式平台•在分段支承台之间敷设两条轨道•并在其上配置有油缸升降机构的台车所构成•主要用于分段的运输圆盘式传送带平台•将直径150~200mm的圆盘按间距1000~500mm交错地配置在钢板平台或水泥平台上构成•主要用于平面分段机械化生产线中分段的传送二、胎架的种类和用途•胎架是制造船体曲面分段和曲形立体分段的形状胎模和工作台•工作台的曲面形状应与分段曲面吻合，以保证分段型线和尺度，为分段装焊创造好的工作条件•胎架主要作用是支承分段、保证分段曲面形状和控制其装焊变形•胎架应具有足够的结构刚性和强度，胎架的种类•胎架的种类很多，按其适用范围分为专用胎架和通用胎架两大类•制作胎架需消耗许多材料和工时•在单件和小批量造船生产中，对生产成本和造船周期的影响极大•尽量使用通用胎架，以降低生产成本1.专用胎架•专供某种分段使用，如底部、舷侧、甲板分段和首、尾柱分段等(1)单板式胎架•由整块胎板组成，为使胎板与分段外板的接触面积小而又紧贴，并使分段在焊接时有自由收缩的可能，胎板的型线通常制成锯齿状•单板式胎架刚性好，有利于控制变形,但耗材多•通常用于军品或技术要求高的批量生产单板式胎架图示(2)桁架式胎架•由桁架和型线胎板组成，节省材料，但刚性较弱•常用于一般船舶•尤其适用于单船或小批量建造2.通用胎架(1)框架式活络胎板胎架•由角度框架和活络小胎板组成•一般有30o、40o、50o和60o四种不同的固定角度框架•角度框架的斜向角钢上开有螺孔，用于固定小活络胎板•通过更换角度框架和调节小胎板高度位置。可获得不同的工作曲面框架式活络胎板胎架图示(2)套管式胎架(通用式)•这种胎架的支柱是由内外两根不同直径的钢管套接而成•在内外钢管上各按不同间距钻有数排銷孔•使用时按胎架型值调节支柱高度，并用銷轴插入銷孔加以固定套管式胎架的整体图示•由于支柱的调节范围有限，故适合于建造各类平直和小曲形分段三、胎架基面与胎架型值确定1.胎架基面的确定•胎架基面是用来决定胎架工作面曲面型值的基准面•根据它与肋骨剖面的相对关系，通常分为以下几种类型(1)正切胎架•胎架基面平行或垂直于基线面，并且垂直于肋骨剖面正切胎架的应用•正切胎架制作容易，主要用于甲板分段中间底部分段平行中体部位底舷侧分段等纵向曲度变化较小的分段制造(2)正斜切胎架•胎架基面不平行于基线面，或垂直于基线面，并且不垂直于肋骨剖面正斜切胎架的应用•制作较麻烦，胎架上分段底横向构件划线和安装均要考虑胎架基面底倾角•主要用于纵向型线变化大的首、尾底部分段制造•达到节约材料、降低工作高度的目的(3)斜切胎架•胎架基面不平行也不垂直于基线面，但垂直于肋骨剖面•制作较容易•适用于纵向曲度变化小的舷侧分段(4)斜斜切胎架•胎架基面不垂直也不平行基线面，并且不垂直于肋骨剖面斜斜切胎架的应用•制作和使用特点类同于正斜切胎架•主要用于曲度变化较大的舷侧分段•由于切取基面的自由度大，在降低分段制造高度的同时，可使胎架的四角基本处于相同高度范围内•增加施工安全性•有利于扩大自动焊的使用范围2.胎架型值的确定•首先在肋骨型线图上作出胎架基面的投影线•或胎架基面与各肋骨剖面的交线求胎架支柱点型值•根据胎架支柱间距,在胎架基面投影线上求出支柱点胎架型值的确定•过支柱点沿胎架基面投影线的垂直方向，量取到对应肋骨线的距离•减去板厚，即得到胎架的高度型值•对于正斜、斜斜切基面•应该首先过基面投影线上的支柱点作出纵向剖面线•过基面纵向投影线上的支柱点量取至船体型线的垂直距离正斜、斜斜切胎架四、胎架结构形式的确定与制作1.胎架结构形式的确定•胎架受力情况复杂•承受船体分段重量•在施工中受到各种变动因素的影响如压载重物、分段焊接变形胎架结构形式应满足•胎架具有足够的刚性(以免在分段制造过程中发生变形，影响分段制造精度)•胎架具有足够高度和孔道，工作面应较平坦(改善施工条件，提高分段制造的生产效率)•尽量使其具有通用性或能改装重复使用的可能性•降低材料和工时消耗胎架结构形式的选取•胎架结构型式的选择主要是选择胎架基础和胎板型式•胎架由基础、胎架底座、胎板、纵向牵条、边缘角钢等组成•为保证分段装配，还设有胎架中心线划线架等•胎架基础应有足够的承重能力，型钢、水泥平台胎板形式选取•胎板选择必须考虑其受力情况，在其上制造的分段的结构特点、批量和对胎架的使用要求•胎板有以下几种型式单板式桁架式框架与小块模板组合的框架式支点角钢式各种胎板特点•单板式胎板，刚性好，利于保证分段制造精度，常用来制造舰艇和技术要求较高的产品，钢板耗费量大•桁架式和框架式胎板，可以节省钢材，降低胎架制造成本•支点角钢式胎板(架)结构简单、制造容易，成本低廉，刚性较差，容易变形，只用于单船建造时制造型线交缓和的分段归纳起来胎架结构形式选取的一般原则•军品或精度要求高、批量大的民品宜选用刚性好的单板式胎架•一般产品、单船建造的分段可选用桁架式胎架•型线曲率小的分段可用支点式胎架•尽量扩大通用胎架的使用范围2.胎架制作•以支点式简易胎架为例，说明胎架制造的主要程序(1)在平台上划线如肋骨位置线、胎架中心线、辅助线、接缝线等(2)竖立支杆一般每隔一挡肋骨，在肋骨线和辅助线、中心线的交点上竖立支杆支点式简易胎架制作(3)作水平面用水平软管或激光经纬仪找出水平面，并在支杆上作出标记(4)量型值在各支杆上，以水平线为基准向上量取该处型值，割去余量并焊上支撑材第二节船体结构预装焊工艺•船体结构预装焊包括部件装焊、分段装焊、大型分段或总段组装等工作内容•加工后的船体构件绝大部分要经过此工艺过程，再送往船台装焊成船体•船体结构预装焊工艺程序的合理与否，将直接影响船体建造质量的好坏、装配作业的难易、船体变形的大小以及建造周期的长短等•可以说，预装焊工艺水平的高低直接反映了船厂的生产能力和生产效率的高低一、部件装配焊接工艺•包括拼板、T型材装焊、肋骨框架装焊、主、辅机基座装焊和首、尾柱装焊等1.T型材装焊工艺•T型材由腹板和面板组成•直梁采用倒装方式•曲梁采用侧装方式2.肋骨框架装焊工艺•小船总段建造—横梁、肋骨、肋板和肘板形成环形框架作为建造整个船体的依据•钢板平台上全宽肋骨型线图两种组装方式:对接和搭接二、分段装焊工艺•四项内容①选择分段装配基准面和工装②决定装焊顺序③焊接顺序④提出施工技术要求1.分段的类型•分段是由零、部件组装而成的船体局部结构，种类很多•按外形特征大致可分为几类(1)平面分段(2)曲面分段(3)半立体分段(4)立体分段(5)总段2.分段装焊工艺的基本内容1)选择分段装配基准面和工艺装备2)决定合理的装焊顺序3)决定合理的焊接程序4)提出施工技术要求•以上四项内容中，分段装焊顺序的合理与否，直接影响分段制造的质量、装焊作业的难易程度、辅助材料的消耗量以及分段制造的周期等分段装焊顺序•同一分段可有不同的制造方法和装焊顺序•不同的分段更可有各自不同的制造方法和装焊顺序•决定适合于某一分段的最佳制造方法和装焊顺序是此工艺阶段的重要工作内容3.分段建造的方法•1)按装配基面分类有三种方法正造法——分段建造时的位置与其在实船上的位置一致反造法——分段建造时的位置与其在实船上的位置相反侧(卧)造法——分段建造时的位置与其在实船上的位置成一定的角度或垂直分段建造方法的比较建造方法优点缺点适用范围正造法施工条件好型线易保证胎架复杂划线工作量大单底分段，机舱分段批量生产反造法胎架简单可减少一次翻身施工条件稍差，型线易产生误差双底分段，以甲板为基面的分段，单船生产侧(卧)造法改善施工条件胎架数量多舷侧分段、舱壁分段等2)构件安装顺序分类•分离法•在分段装配基准面上，先安装布置较密的主向构件并进行焊接，再安装交叉构件并进行焊接•一种装配与焊接交替进行的装焊方法，有利于扩大自动焊、半自动焊的范围•装配、焊接工作分离，使装配工作不连续放射法•分段装配基准面的板列上按照从中央向四周的放射状方向，依次交替地装配纵、横构件和焊接•这种方法引起的分段变形小，适用于曲率变化大、钢板稍薄的分段制造插入法•在分段装配基准面的板列上先安装间断的纵向构件，再安装插入的横向构件，最后将连续的纵向桁材插入横向构件中，然后再进行焊接•这种方法可使构件吊装的时间集中，不需吊车随时配合，但插入安装难度较大•适合于钢板较厚且制造场地起重设备负荷较大的中型船舶的分段制造框架法•先将所有的纵、横构件组装成箱形框架并焊好，再与板列组装在一起形成分段•这种方法可变立焊为仰焊，便于框架焊接采用机械化•工作面得以扩展，有利于缩短分段制造周期；有利于减少焊接变形•适用于大型平直分段制造4.典型分段装焊工艺双层底分段装焊过程(正造法)工序1•胎架准备工作•外板的装配与焊接•注意：外板的装配应对准胎架上标出的接缝线标记；可采用自动焊接双层底分段装焊过程(正造法)-2工序2•在外板上划出纵横骨架安装线•安装中底桁双层底分段装焊过程(正造法)-3工序3•纵横骨架的装配•焊接骨架之间和骨架与外板间的接缝•注意：•先装中间肋板，再装其前后的旁底桁；左右同时向两端进行安装，最后装内底边板和舭肘板•焊前加压排——减小结构变形双层底分段装焊过程(正造法)-4工序4•吊装内底板•划出分段安装定位线•装焊分段吊环•注意：•内底板先在平台上拼好再吊装，并与骨架拉紧、定位焊•分段安装定位线包括：1.分段中心线；2.肋骨检验线；3.水平检验线双层底分段装焊过程(正造法)-5工序5•分段吊运和翻身翻身后放置在平台上用墩木垫好，保持分段水平；焊接纵横骨架与内底板间的接缝，外底板底封底焊•分段变形的矫正•分段焊