船舶建造工艺

第一章造船工程概论1.船舶建造工艺的任务（1）根据现有技术条件，为造船生产制订优良的工艺方案和工艺方法，以缩短周期、降低生产成本、提高质量和改善生产条件。（2）大力研究开发新工艺、新技术，不断提高造船工艺水平，适应社会经济发展的需要。2.船舶建造的内容（1）船体建造：船体号料、船体构件加工、中间产品制造、船台总装（2）舾装工程：主船体和上层建筑以外的机电装置、营运设备、生活设施、各种属具和舱室装饰等。（3）涂装作业：在船体内外表面和舾装件上，按照技术要求进行除锈和涂敷各种涂料，使金属表面与腐蚀介质隔开，达到防腐蚀处理的目的。3.船舶制造流程：准备工作，零件加工，中间产品制造，船舶总装，船舶下水，船舶试验，交船与验收4.造船作业任务分解：将船舶建造这一工程项目划分为若干子项目的工作。（1）系统导向型任务分解：对船舶按功能系统分解任务。（2）中间产品导向型任务分解：将最终产品分解为若干中间产品的分类方法称为中间产品导向型任务分解。（成组技术原理、生产作业分类、中间产品特征分类）5.造船模式的内涵和演变：造船技术的发展可以划分为三个阶段、五个有代表性的造船模式6.计算机辅助设计CAD，计算机辅助制造CAM，计算机集成制造系统CIMS，CALS7.造船生产准备工作内容：设计准备，工艺和计划准备，材料与设备，工厂设施，人员准备（1）设计准备：初步设计（意向书及技术附件、造船合同及附件），详细设计，生产设计（2）工艺和计划准备：工艺准备（准备阶段、加工制作阶段、中间产品组装阶段、船舶总装和船内舾装阶段、船舶下水阶段、码头舾装阶段、船舶试验与交船阶段）、计划准备第二章船体放样与号料1.船体放样定义:即将图纸上以一定缩尺比例绘制的设计图，放大成1:1的实尺图样（或1:10、1:5的比例图样），作为船体构件下料、加工的依据。目的:设计图放大，将设计图上因比例限制而隐匿的型值误差和曲线（面）不光顺因素予以消除，对型线进行光顺。补充进设计图中尚未完全表示出的内容，并依据放大、光顺的图样求取船体构件的真实形状和几何尺寸。方法:手工放样：实尺放样（1:1）、比例放样（1:5或1:10）、数学放样（用数学方程定义船体型线或船体型面，建立数学模型，借助计算机完成船体放样）内容:理论型线放样、肋骨型线放样、船体结构线放样、船体构件展开和提供后续工序所需材料。2、船体构件号料:依据放样提供的构件样板、草图、样杆和数据，在平直的钢板和型材上划出构件的切割线及加工线等，并在材料上合理地排列各构件图样，以求省料省工的工艺过程。3、理论型线放样：放样格子线、绘制三个投影面的外轮廓线、绘制三组型线（作横剖线图上的各横剖线、作半宽图上的各水线、作纵剖线图上的各纵剖线）4、型线光顺：要求：保持投影一致性，其型值误差不大于±2mm。所有的型线必须都是光顺的。型线修改光顺后，各点型值应尽量接近原设计值。基本法法：以横剖线图为主要光顺对象。一般修改相交角度较小的型线，在各剖面图上协调地进行三向光顺。5、肋骨型线放样定义：在理论型线放样完成的基础上，对光顺好的船体表面作肋骨剖面而获得各肋骨型线的过程6、外板接缝线的排列：首先在中横剖面肋骨线上，按设计板宽排列平板龙骨、舭部列板和舷顶列板等主要受力列板，并按同样的板宽向首、尾延伸，绘出其光顺的纵缝线，然后根据钢板规格和工艺要求，从中部向首、尾排列其他列板的纵缝线7、横缝线的排列：（1）分段横向大接缝都是外板的横缝线，（2）横缝线平行于肋骨剖面，布置在1/4肋距附。(3)对于采用分段建造的船舶，应先分段划分，再确定分段内的横缝线。8、空间曲面：可展曲面(能通过几何作图法精确的求出其展开的真实形状，如舾装件、平行中体处外板、大部分船体内部构件)、不可展曲面（复杂曲度的船体外板曲面）9、船体构件展开：定义：将那些在投影图上不能表示出真实形状的空间曲面实形求出，并摊开在平面上的过程。目的：为了绘制号料草图或样板，以便在平直的钢材上号料。空间曲面可分为：可展曲面：能通过几何作图法精确的求出其展开的真实形状，如舾装件、平行中体处外板、大部分船体内部构件不可展曲面：复杂曲度的船体外板曲面10、展开三要素：投影实长、肋骨弯度、准线11、对不可展曲面的展开方法：仍采用几何作图法近似的将这些曲面展开，然后在号料时加放余量补偿展开误差。准线法、撑线法。某些曲度特别复杂的外板（如轴壳板、尾部球形板）先制作样箱，然后用油毡和软纸板覆蒙出其展开形状。12、准线法展开船体构件:运用准线法展开船体构件，都是先在肋骨型线图上作出所要展开构件的准线投影线，并求出构件纵缝线和准线实长，以及中间肋骨的肋骨弯度，再以展开的准线为基线作出船体构件展开图13、纵向构件投影特点：形状各异、与肋骨剖面的交线均为直线，展开后仍为直线，冲势为零。展开步骤：作垂直准线求准线实长作展开图14、测地线法：（根据船体外板的形状）分为：1）扇形板测地线展开法2）菱形板测地线展开法3）统一测地线法15、放样提供的资料:样板,草图,投影底图,数控加工信息16、号料：根据放样的资料，将船体构件精确的划在平直的钢板和型钢上，并标上船名、构件名称及加工符号等。方式分为：样板号料,草图号料,投影号料,自动号料17、样板的分类：（用途）：号料样板、加工样板、装配划线样板、装配角度样板（空间形状）：平面样板、立体样板（样箱）（制作材料）：木材、扁铁、薄铁皮、油毡、纸板等18、手工号料：样板号料、草图号料。样板号料：用样板直接在钢板或型材上描出船体构件的实际轮廓线、构件安装线、加工检验线和规定要求的余量线等，并作出必需的各种标记、符号等。草图号料：用草图上记载的基本形状和精确的形状尺寸，在钢板上通过作图的方式将其真实图形再现出来。比较：草图号料省制作材料、省制作工时、易保存的优点，但当构件批量大且形状复杂时，草图号料操作比较费工时，而采用样板号料操作简单。注意事项：号料前验明钢板的牌号、规格是否符合图纸要求；检查钢板表面有无缺陷，边缘有无裂纹、分层，检查钢材的平整度。号料前应将厚度和材质相同的构件在钢板上套料，提高钢材利用率，还要考虑切割加工的方便性和可能性。对气割加工和刨边加工件流出加工余量。对需经反复冷弯或热弯的零件，号料时仅作初步划线，待弯制成形后再按样板作最后划线。左右对称的两个船体构件，通常只制作一块样板，号料时利用样板正反面作对称号料6)检验号料的正确性19、光学投影号料：在比例放样的基础上，将展开的构件图形经过套料，绘制成精确的投影底图（或通过摄影制成更小比例的投影底片），然后在光学投影放大装置上1:1放大投射到钢板，最后对投影线条进行手工复描号料的工艺过程。20、电印号料：在光学投影号料的基础上，将放大成1:1的构件图形影像投射到覆盖有一层带负电的光导电粉末的号料钢板上，使其曝光，再经显影和定影处理，在钢板上留下号料的线迹，实现自动号料。21、数控套料：利用计算机生成船体构件图形，将这些图形置于钢板规格边框内进行合理排列的过程。优点：合理使用原材料，减少材料浪费，降低造船成本。第四章船体钢料加工1、船体钢料加工：将板材和型材加工为船体构件的工艺过程。分类：（加工条件）：冷加工，热加工。（结构要求）：件边缘加工，构件成形加工。3加工内容：钢材预处理，构件边缘加工，构件成形加工。2、成组技术实质：采用相似性原理，成组，生产。特点：整个生产要素的成组化，成组的零件具有一定的通用性，最终产品的多样性。3、钢材的矫正：用多辊矫平机矫正钢板变形，用型材矫直机矫正型材的变形。矫正原理：对钢板施以交变小曲率弯曲，使较长纤维缩短或使较短纤维伸长，使钢板纤维长度一致，从而消除局部不平。4、钢材的表面清理防腐方法：涂料保护（需预先清除氧化皮和除锈），阴极保护（电化学保护）除锈方法：机械抛丸除锈法（加装吹丸系统和机械式刮板），化学除锈法（酸洗法），手工除锈，火焰除锈。酸洗后的钢材需磷化处理，我国研究的“酸洗磷化一步法”效果较好。抛丸除锈法：丸粒对钢板冲击较大，易变形，不适合薄板除锈。5、钢材预处理流水线特点：生产效率高，劳动条件好，除锈质量理想，底漆附着牢固，不易生锈。6、构件边缘加工：指边缘的切割和焊接坡口的加工。（机械切割，化学切割（气割），物理切割）7、机械剪切设备：龙门剪床：剪切长直边构件。压力剪切机：剪切短直线。联合冲剪机：剪切与冲孔两用。圆盘剪切机：剪切薄板和曲线边缘的构件。机械剪切过程：弹性变形阶段，塑性变形阶段，断裂阶段。船用低碳钢和低合金钢均有良好的可割性。8、提高气割速度的主要途径：强化对切口处的预热；提高切割氧气流的流速和动量；提高并保持切口区内氧气的纯度。气割设备：手工气割机，半自动气割机，门式自动气割机，光电跟踪气割机，数控气割机（由数字控制部分和气割执行部分组成，特点是可实现放样、切割自动化，切割精度高，切割效率高，可省去号料工序也不需要绘制仿形图）9、物理切割方法：等离子切割，激光切割（切金属薄板），水射流切割。10、水射流切割特点：不产生热量；割缝质量高；割缝较窄；不产生环境污染；效率高，适宜大厚度钢板一次切割完成。11、型材构件的成形加工分类：（按热加工）①手工热弯②中频加热肋骨弯曲淬火机热弯.（按冷加工分）：③型材矫直机冷弯④三轮滚弯机滚弯⑤多模头一次成形数控肋骨拉弯机冷弯⑥三支点肋骨冷弯机冷弯⑦纯弯曲原理肋骨冷弯机冷弯（按进给方式分）：连续进给加工：（方法②④）适合加工圆形肋骨。逐段进给加工：（方法③⑥⑦）一段型材完成所要求的形状后，再进给新的一段。一次成形加工：（方法⑤）整根肋骨一次加工成形。型材种类：角钢、T型钢、球扁钢。型材构件：肋骨、横梁、纵骨。（按型材受力状态分）：拉弯原理，集中力弯曲原理，纯弯曲原理。三支点逐段进给式肋骨冷弯机：逐段进给，优点多使用普遍，压痕大加工效率不高。纯弯曲原理肋骨冷弯机（四支点弯曲方法、逐段进给）：加工质量好，加工效率高，机床性能比较完善。12·逆直线：在弯曲前的平直型材上是一根曲线，当型材弯曲到其腹板边缘与肋骨型线吻合时，变为一条直线。关键：准确求取平直型材的逆直曲线是逆直线法控制肋骨成型的关键。特点：省去制作样板的材料及工时适合于宽腹板、小曲率型材。13·板材构件的成形加工：机械冷弯法（单向曲度板）、水火弯板法（复杂曲度板）。14·水火弯板机：局部线状加热，用水跟踪冷却，产生局部塑性变形，从而弯成所要求的曲面形状的一种弯板方法，也称为线状加热法。加热速度对成型效果影响最大，选取与板厚对应的最佳加热速度。原理：热胀冷缩，局部加热到600-700度以上，冷却时产生横向收缩变形。水火弯板即是利用板材在局部加热-冷却过程中会产生角变形和横向收缩变形来达到成形加工的目的。缺点：对工人技术水平要求高，机械化、自动化程度低生产效率较低。第五章船体装配1、平台的种类和用途：固定式平台（蜂窝平台，钢板平台，型钢平台，水泥平台）、传送带式平台（链式传送带平台,辊式传送带平台,台车式平台,圆盘式传送带平台）3、胎架定义：制造船体曲面分段和曲形立体分段的形状胎模和工作台。作用：支承分段，保证分段曲面形状和控制其装焊变形构成：基础+胎板（或支点）4、胎架种类：（结构形式）：固定胎架、活动胎架；（使用范围）：专用胎架、通用胎架；（结构）：单板式胎架、桁架式胎架、框架式胎架、支柱式胎架5、专用胎架：单板式胎架、桁架式胎架6、通用胎架：框架式活络胎板胎架、套管式胎架7、胎架:正切胎架,正斜切胎架,斜切胎架,斜斜切胎架8、胎架型值的确定在肋骨型线图上做出胎架基面的投影线（或胎架基面与各肋骨剖面的交线）；根据胎架支柱间距在胎架基面投影线上求出支柱点；过这些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，并减去板厚，即得胎架的高度型值。9、胎架结构形式的确定1）军品或精度要求高的、批量大的民品宜采用刚性好的单板式胎架；2）一般产品、单船建造的分段可采用桁架式胎架；3）型线曲率小的分段可用支点式胎架；4）尽量扩大通用胎架的使用范围。10、胎架的制作（支点式简易胎架为例）1）在平台上划线：如肋骨位置线、胎架中心线、辅助线以及接缝线等。2）竖立支杆：每隔一档肋骨