船体加工与装配3.ppt

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1、船舶与海洋结构物制造技术,江苏科技大学先进制造技术中心,本节课讲授内容,第四章 船体加工与装配 第三节 分段装配焊接技术 4.3.1方式与施工原则 4.3.2典型分段的装配与焊接 4.3.3分段制造质量的控制 4.3.4分段翻身工艺和吊环的设置原则,第三节 分段装配焊接技术,分段制造是造船工程中的主要工艺阶段，也是船体建造中实施工程管理的重点对象，一个造船厂的船体建造能力，主要就是反映在分段的制造能力上。因此现代化造船厂，对分段制造的工艺、计划日程的安排和周期，都需要进行深入的研究。分段的划分不应该是单纯的工艺问题，而必须考虑生产管理时的工作量平衡。这就需要分段的同类型化，使作业人员经常重复操

2、作而提高分段制造的工作效率。分段结构类型的标准化也是造船作业标准化的重要内容之一，因此就可以按标准型分段和部件组织起专业化生产作业线和机械化分段制造流水线，使分段制造的工艺流程充分合理化。,1.方式和施工原则,分段是由零、部件组装成的船体局部结构，其装配焊接工艺可归纳为四项内容：（1）选择分段装配基准面和工艺装备，决定分段制造方法；（2）决定合理的装配顺序；（3）决定合理的焊接顺序；（4）提出施工技术要求。,第三节 分段装配焊接技术,分段装焊顺序合理与否，直接影响分段制造质量，装焊作业的难易，辅助材料消耗和分段制造周期等。由于一个分段可以有几种不同的制造方法和装焊顺序，而且不同的分段适合于它们

3、的制造方法和装焊顺序也各不相同。评价标准：1）保证线型和尺寸准确 2）便于装配，辅材、工时少3）便于焊接（位置、高效）4）缩短分段周期5）有利并行作业 6）处理好单船小批量和批量生产的矛盾,第三节 分段装配焊接技术,1.1、分段结构的类型,按分段结构形式进行分类可分为五类分段：,(1)平面直线型分段,(2)平面曲线型分段,(3)曲面分段,(4)立体分段和半立体分段,(5)特殊分段,第三节 分段装配焊接技术,1.2、分段制造方法,分段是由零件和部件按生产设计图经过装配、焊接等工序而制成的船体局部结构物，是船体建造过程中的重要单元体，其工作量平均要占整个船体装焊作业量的35左右，因此选择良好的分段

4、制造方法，对于完成船体建造工作是十分重要的，它是完成船体建造计划的关键。由于船体分段的结构型式以及各工厂的设备条件（如起吊能力）不同，其制造方法也各不相同。按照分段装配时的状态，分段的制造方法可分为：（1）正造法；（2）反造法；（3）侧造法；（4）卧造法；,第三节 分段装配焊接技术,按照构架的组装形式，分段的制造方法可分为：,第三节 分段装配焊接技术,散装法,框架法,分离装配法,放射装配法,插入装配法,第三节 分段装配焊接技术,2、典型分段的装配和焊接2.1、底部分段 结构分类：单底、双底,2.1.1、底部分段正造法,1）胎架的准备工作（模板式）,画胎架格线,在平台上竖立模板 模板画线,切割模

5、板,安装纵向角钢和边缘角钢,第三节 分段装配焊接技术,2）外板的装配与焊接,K板的安装（纵横）平直板拼接 焊接,曲形外板的套割 定位焊后外板与胎架的固定 拼板与固定应交替进行,第三节 分段装配焊接技术,3）外板画纵横构架线,根据胎架中心线在分段的两端标出中心点，连接该两点即得分段中心线，然后画出肋骨线。,激光经纬仪法 激光经纬仪+五棱镜基准线对线法 拉线架吊线锤,第三节 分段装配焊接技术,4）纵桁构件的安装,分离法、放射法、插入法中任选,5）焊接分离法：纵向多为单面连续焊，与船底外板的角接焊缝用自动角焊机或半自动角焊机施焊，,第三节 分段装配焊接技术,放射法、插入法：与外板连接的纵横构架全部安

6、装好后再焊接。先焊纵横构架间的连续立角焊缝，再焊与外板的连续平角焊缝。,在安装肋板后，先焊肋板与纵向构架间的连续立角焊缝，再焊与外板的连单面续平角焊缝。,第三节 分段装配焊接技术,6）矫正变形7）分段预埋舾装 将预先加工好的双层底分段内的管系安装妥，至于安装在内底板上的舾装件，则在内底板装焊结束并待分段整个矫正完毕后再进行。,第三节 分段装配焊接技术,8）内底板装焊 内底板形成大拼板后，画构架线和边界线，再装配纵骨，最后吊装至底部构架上。,9）散装件装焊10）分段完工画线 船体中心线、基准肋骨线、水平检验线、分段余量线11）装焊吊马12）割胎、翻身,第三节 分段装配焊接技术,13）翻身焊接 焊

7、接纵横骨架与内底板间的接缝，外板的封底焊。注意：吊马处骨架与内底的焊缝要在吊离胎架前焊接完成。14）分段变形矫正15）检验：完工测量、焊缝、密性16）分段二次除锈和涂装17）切割余量（总装前）,2.1.2、底部分段反造法,第三节 分段装配焊接技术,1.平台准备,问题：正反造分段各翻几次身？,2.1.3、底部分段反造框架法,第三节 分段装配焊接技术,第三节 分段装配焊接技术,2.2、底边水舱分段的装配,底边水舱是散货船所特有的结构型式，一般单独划分一个分段，使中部双层底区域成为平直型分段，在平面分段流水线上生产而提高效率。底边水舱由于斜内底为一平板，故宜采用反造法施工。,第三节 分段装配焊接技术

8、,1）按分段尺度选择通用平台或制作简易胎架。2）铺设内底板后进行接缝焊接。3）构架安装线和边缘轮廓线，切割铺板边缘的余量。4）吊装纵骨，注意纵材的二端面和铺板边缘正足线的相对位置和边缘上的直线度。5）吊装横框架肋板。,第三节 分段装配焊接技术,6）吊装舷侧外板上的纵骨并定位。上下纵骨应该用线锤检查垂直精度7）安装企口外板后进行构架焊接，再安装外板、加强材及翻身吊环8）分段翻身后进行外板主焊缝和内部构架的焊接工作。9）分段第二次翻身进行外板封底焊和结构性验收，提交分段完工型值。（坡口在内侧）10）分段二次除锈后涂装，经第三次翻身后上船台。,2.3、舷侧分段装配焊接工艺过程(侧造法),第三节 分段

9、装配焊接技术,1）胎架准备（双斜切）2）安装外板（从中至边）3）划纵横构架线（冲势型值划线法）,第三节 分段装配焊接技术,4）安装肋骨、舷侧纵桁5）焊接6）吊马、翻身焊接7）矫正变形8）划线、切割余量9）完工测量,2.4、横舱壁分段装配焊接工艺过程(卧造法),900TEU702横舱壁分段,装配图,第三节 分段装配焊接技术,1）铺板（平整一面向上）2）火工矫正3）划线a、注意理论线的对称性b、中心线垂直线构件位置线水线、直剖线c、外形轮廓线（数控时不要）切割余量（除下口）4）安装舱壁构件小型扶强材大扶强材水平桁材垂直桁材临时加强材5）焊接加另一侧板翻身焊接矫正6）完工测量,第三节 分段装配焊接技

10、术,第三节 分段装配焊接技术,2.5、槽型舱壁的装配焊接工艺过程(卧造法),第三节 分段装配焊接技术,1）胎架准备2）拼接下槽型壁板（中边）3）修割横缝4）拼接上行板，槽型对齐修横缝5）纵横缝焊接6）加强7）翻身封底焊矫正变形8）划线、安装其他构件、舾装件9）二次划线、切除余量10）完工测量,第三节 分段装配焊接技术,2.6、甲板分段装配焊接工艺过程(反造法),第三节 分段装配焊接技术,1）胎架准备2）甲板铺板3）划纵横构架线4）构架装焊（分离法 6mm 放射法、注意对称、梁肘板）5）焊接矫正变形6）划线、完工测量7）加强,2.7、机舱分段装配焊接工艺过程(反造法),900TEU 201PS机

11、舱分段,3D,装配图,第三节 分段装配焊接技术,2.8、球鼻艏装配焊接工艺过程,第三节 分段装配焊接技术,2.9、上建装配焊接工艺过程,第三节 分段装配焊接技术,1)拼装甲板2）焊接甲板3）火工矫正4）构架划线5）安装纵横构架6）焊接构架7）吊装内围壁8）吊装外围壁、其他构件9）临时加强10）焊接11）火工完工测量,第三节 分段装配焊接技术,第三节 分段装配焊接技术,2.8、总段装配2.8.1、优点 减少船台周期 利于舾装 便于协调生产进度 利于提高建造质量,第三节 分段装配焊接技术,2.8.2、环形总段装配（单壳货舱）1）组成 底部分段、舷侧分段、甲板分段、横舱壁分段2）装配过程 分段建造,

12、第三节 分段装配焊接技术,底部分段定位（y、x、h）吊装横舱壁分段 a）y、h、余量 b）肋板对准 c）假壁 安装舷侧分段 a）x、y、z、余量 b）另一肋骨检验线 安装甲板分段 y、x、衡量-肋骨 z、梁拱,总段组装中的分段定位作业是保证总段装配质量的技术关键。各分段的定位依据可概括为三个方向，一个水平。即长、宽、高三个方向的对准面外加前后左右水平。,第三节 分段装配焊接技术,总段装配中的定位依据,总段装焊例,第三节 分段装配焊接技术,总组方案的选择,第三节 分段装配焊接技术,第三节 分段装配焊接技术,3、分段制造质量的控制 分段在施工过程中，因受各种客观条件的限制，使分段完工型值超出允许的

13、偏差范围，使船台上安装时分段的对接缝出现错位或缝隙超差。措施：留余量 控制完工误差,第三节 分段装配焊接技术,3.1、提高分段完工精度的方法3.1.1、提高零件切割和冷加工的工作精度 使用高精度切割机械 尽量减少需要冷压折角加工的零件数量，平板型比折角型容易提高分段安装精度,第三节 分段装配焊接技术,3.1.2、提高从部装到分段制造的划线、安装精度 采用零件数控划线系统 采用激光经纬仪划线技术3.1.3、建立完善的零部件尺度的补偿系统3.1.4、控制分段装焊过程中和完工时的变形量3.1.5、减少分段局部变形,第三节 分段装配焊接技术,4、分段翻身工艺和吊环的设置原则4.1、分段翻身吊运需考虑的

14、因素,分段的结构特点；采取的加强措施；分段大小及重量；起重机的许用负荷；翻身吊运的方式；吊环的数量、强度和安装位置；吊索的许用负荷和吊运时的夹角；起重作业的现场操作规程和安全规定。,第三节 分段装配焊接技术,4.2、分段翻身法,按分段翻身的场所分 空中翻身法；落地翻身法（圆弧式和啮合线）；专用工艺装备翻身法；沙坑翻身法；按吊环设置的方法分平面吊环翻身法；侧面吊环翻身法；三向吊环翻身法；,第三节 分段装配焊接技术,(a)起吊,(b)松钩翻身,(c)翻身吊平,平面吊环翻身法,第三节 分段装配焊接技术,侧面吊环翻身法,(a)起吊,(b)松钩翻身,(c)翻身吊平,第三节 分段装配焊接技术,三向吊环翻身

15、法,第三节 分段装配焊接技术,4.3、吊环的类型,（1）平面型吊环（2）组合型吊环,第三节 分段装配焊接技术,（3）特殊功能的吊环,吊环的安全负荷必须大于分段的实际起重量；吊环应该尽可能对称于分段重心位置进行布置；分段上吊环的设置点部位的结构，应保证吊运力能够通过构件顺利地传递到分段的各个部位；吊环在横向一定安全角度下受力时，安全负荷应相应减小；吊环的腹板和肘板厚度大于15mm时应该开坡口焊接；吊环的设置间距应和钢索长度匹配，保证二根起吊钢索间的安全张角小于60；,第三节 分段装配焊接技术,4.4、吊环的设计原则,吊环和钢索间的连接卸载不允许受弯曲力，只能让钢索在分段边缘处弯曲，并转向；50t

16、以上的吊环应该对角焊缝进行着色探伤，消除微裂纹；吊环的设置数量和分段翻身方法，应该使分段的临时加强材数量最少；考虑美观。,第三节 分段装配焊接技术,4.5、常用起重机械的种类,门座式起重机；桥式起重机；龙门起重机；浮吊；,第三节 分段装配焊接技术,门座式起重机,第三节 分段装配焊接技术,桥式起重机：架设在建筑物固定跨间支柱的固定轨道上，不侵占工作场地的有效面积。,第三节 分段装配焊接技术,龙门起重机,第三节 分段装配焊接技术,半龙门起重机,第三节 分段装配焊接技术,浮吊,第三节 分段装配焊接技术,起吊辅助工具,卸扣；吊钩吊环与吊耳；绳夹；索具螺旋扣；,吊具类,索具类,钢丝绳；麻绳；,滑轮与滑轮

17、组；千斤顶；其它，如板材专用水平吊钳等；,尼龙绳；链条；,辅助工装类,吊排；,第三节 分段装配焊接技术,吊排,第三节 分段装配焊接技术,第三节 分段装配焊接技术,分段翻身吊运的工艺要求1、检查和胎架、平台的连接马是否拆除，吊马处是否加强。2、分段起吊前要在分段上系绳索。3、绳索和钢板边缘接触处要保护。4、先调离100mm，观察。5、空中翻身时绳索的松紧应平稳，防止冲击。,作业:,现代造船的分段建造方法有哪几种？任选双壳双底船的一个分段介绍分段装焊流程。（底部/舷侧/机舱/首部/尾部）选择一种软件，动画模拟分段翻身？,平面直线型分段,分段的板材是平面，而边缘均是直线长方形分段。通常是船舶的平行中

18、体区域的底板、外板、甲板、隔壁等分段。零件往往采用手工下料或门式切割机，经过加工、拼板自动焊接后直接进行构架安装，工作简单，因而可以采用平面分段流水线进行生产，提高作业效率。,返回,第三节 分段装配焊接技术,分段板材零件是平面型，而边缘是曲线的分段。一般是靠近艏艉部区域的纵、横隔壁等分段，零件由NC数控切割机加工成型，适宜在平台上进行装焊作业。,返回,平面曲线型分段,第三节 分段装配焊接技术,分段的外板是曲面，而边缘也是曲线的分段。如艏艉部带曲面外板的舷侧分段和底部分段。制造分段时，首先在支柱式胎架上按工作图的高度型值，调整支柱高度，组成所需的曲面型状，然后将外板在胎架上进行拼装焊接。,返回,

19、曲面分段,第三节 分段装配焊接技术,立体和半立体分段,由外板、甲板、隔壁等结构件组成的封闭和半封闭型的分段。立体分段可以由甲板、舷侧和隔壁等小分段进行组装而成，也可以由单一的外板零件贴装而成。立体和半立体分段的优点是船台安装方便，吊装效率高，分段上可以充分扩大预舾装和开展平行作业。,返回,第三节 分段装配焊接技术,特殊分段,如艉柱、艏柱和烟囱等分段。由于结构的特殊性，一般都设置专用的侧胎架进行施工，制造时的完工精度要求比较高。,返回,第三节 分段装配焊接技术,正造法,制造时分段处于正态位置，以外板为基面在胎架上铺板焊接和划线后，构架在上面安装和焊接。优点：外板的主焊缝是俯位作业，不仅工作效率高

20、，而且焊工的劳动条件好。在构架安装时，以外板为基准，操作简单，装配方便。缺点：如支承曲面的外板需要制造专用胎架或采用支柱式通用胎架，前者辅助材料耗量大。,返回,第三节 分段装配焊接技术,反造法,某些立体和半立体分段上，除曲线型壳板外，还有平台、甲板和内底板等平面结构件。若以此作为基准面进行分段制造时，使分段处于反转的状态称为反造法。,返回,第三节 分段装配焊接技术,优点：以平面构件作为基面，在通用平台上就可以制造，省去了制作正造线型胎架的材料和工作量，而且在平板上进行构架划线和装焊工作，效率高。缺点：反造法时施工条件稍差，型线易产生误差。,侧造法,船舶艏艉柱分段和舵结构等由于形状尖削，一般采用

21、以船中心线平面作为基面而制造外板线型胎架，达到控制焊接变形和提高分段完工精度的目的。（舷侧、舱壁也是侧造）,返回,第三节 分段装配焊接技术,卧造法,艏艉大型立体分段的曲面外板，由于曲率小，安装工作难度高，特别是艉立体分段的舵轴中心线的几何精度高，允许的偏差值小，因此往往采用以隔壁为基准面进行安装工作。其优点是简化胎架的制造工作，构件安装定位方便，分段不需要翻身，完工后仅作90度角旋转后就可以上船台安装。,返回,第三节 分段装配焊接技术,分段经过拼板焊接后，按工作图要求进行铺板构架划线，将纵材和横向构架分离后各自安装，根据交错节点的结构形式，通常是先装纵材，定位后再安装横向构件，组成格子型结构后

22、，转入焊接工序，集中焊接。（也有边装边焊的）,第三节 分段装配焊接技术,分离装配法,优点：纵横构架的装配误差在焊接前容易调整。生产管理较方便，装配和焊接工序交替进行，便于劳动力的调配，适用于分段制造工位固定、作业者流动的生产管理体系。缺点：不能采用连续的自动角焊机进行高效率焊接，由于分段工作量集中而制造周期较长。适用：平直、刚性大、钢板厚的纵骨架式。,返回,第三节 分段装配焊接技术,放射装配法,在基准面板列上，按照从中央向四周的放射状方向，依次交替装配纵横构件并焊接。优点：变形小。缺点：不能采用连续的自动角焊机进行高效率焊接。适用：钢板薄的小型船舶。,返回,第三节 分段装配焊接技术,插入装配法

23、,在基准面板列上，先安装间断的纵向构件，再插入横向构件，最后将连续的纵向桁材插入横向构件中，再焊接。优点：构件吊装时间集中，吊车配合时间少。缺点：插入安装难度大。适用：钢板厚，吊机紧张的分段制造。,第三节 分段装配焊接技术,第三节 分段装配焊接技术,桁材法,返回,框架法,分段铺板焊接和划线在分段制造场地上进行，而构架在专用组装平台上制造，经过纵材和横构架的中组装，将框架装焊成一个整体后吊上分段进行安装和焊接。优点：充分减少了分段制造工序上的工作量，使分段和部装工作负荷相对均衡，有效地缩短了分段制造周期。缺点：对作业和管理水平及框架的组装精度要求较高。,返回,第三节 分段装配焊接技术,900TE

24、U 108底部分段,3D,第三节 分段装配焊接技术,返回,返回,：初始分段补偿值；：焊接收缩量；：工序剩余补偿量；,第三节 分段装配焊接技术,第三节 分段装配焊接技术,3.1.4、控制分段装焊过程中和完工时的变形量1）分段变形情况 分段两端上翘 底部分段横向收缩 甲板下塌，即梁拱减小 内部构架的纵横收缩和角变形,第三节 分段装配焊接技术,2）分段变形原因 单底分段变形表现：宽度、长度缩小，四角上翘，底部中垂，边缘波浪形。原因：外板对接缝的纵横收缩（较小）内部构架和外板、构架间的角接缝的收缩和角变形 不合理工艺（过大的装配间隙、构架不垂直、过大坡口等）,第三节 分段装配焊接技术,双层底分段变形反

25、造：宽度长度缩小，翻身成中拱，边缘波浪形。正造：宽度长度缩小，中垂，边缘波浪形。原因：外板对接缝（反造）构件焊接变形（同单底）翻身后的焊接加剧变形 翻身搁置不当 无预先反变形措施,第三节 分段装配焊接技术,甲板、舱壁、舷侧分段变形长度、宽度变小；边缘波浪形；梁拱减小；舷侧曲率变小；舱壁表面拱出3）分段变形的处理宽度缩小太多时可切开部分焊缝舷侧型线矫正可在肋骨处火工梁拱的矫正可用千斤顶配合火工 舱壁、上建的矫正用火工,第三节 分段装配焊接技术,4）控制变形的措施（预防为主，矫正为辅）结构设计上的措施 尽量减少板材接缝 保证强度下，坡口尽可能小（V、X）高效焊接 不等厚板的工艺 板缝布置要对称 平

26、行焊缝间距100mm,第三节 分段装配焊接技术,焊接工艺措施 500以上连续焊缝要用逐步退焊法，200长 应对称中和轴操作 收缩大的焊缝先焊（先对接再角接）板架类，先构架间再构件与板，放射对称焊 薄板类，焊后要敲打 选择正确的焊缝规格和焊接规范，正确的操作,第三节 分段装配焊接技术,装配工艺上的措施 提高零部件装配质量 复杂线型分段采用正造 减少构件间安装间隙 扩大拼板、部装、中组、平面分段的范围,采取反变形措施,选择最佳分段尺度,第三节 分段装配焊接技术,分段的加强、运输、搁置 合理的加强（上建、四角）翻身后的搁置要依据线性，争取较大的接触面积 正确的吊运方案、合理的吊运加强,返回,返回,(

27、a)正造法反变形(b)反造法反变形 c)反造法纵变形,第三节 分段装配焊接技术,Y=2/10003/1000)Bx Y=2/1000Lx(L=612m时)X=(2/10003/1000)H Y=1.5/1000Lx(L12m时),返回,第三节 分段装配焊接技术,分段弯曲变形量取1/1000 的分段长度和宽度，12m,第三节 分段装配焊接技术,3.1.5、减少分段局部变形 火工矫正的主要方法：,1）利用长条形加热线横向收缩比纵向收缩大的原理。2）利用温度沿板厚方向形成梯度分布。（角变形，不烧透）3）利用长条形加热横向塑性变形起点比终点小的原理。4）配合预应力。,第三节 分段装配焊接技术,第三节

28、分段装配焊接技术,几种典型的火工矫正工艺瘦马形,条形加热水冷却校正法，700850板材越厚，收缩力越大,效果最佳。当直接在骨架背面进行线条形校正后，仍不能将构架间板材的失稳消除到公差标准以内时,可以在骨架间采用短条形加热或交错井字形加热法进一步校正,减少挠曲度。,第三节 分段装配焊接技术,切忌先烧突出面中间，以免产生皱折。,几种典型的火工矫正工艺波浪形,第三节 分段装配焊接技术,几种典型的火工矫正工艺,第三节 分段装配焊接技术,扁钢防挠法,反造分段外板贴装时,在对接缝焊接应力的作用下使肋板之间的外板产生瘦马式变形，特别是在艏艉线型过渡区域更为明显，此时火工矫正效果不好。,几种预防工艺,返回,第三节 分段装配焊接技术,角变形控制法,分段的边缘在构架的一侧一般均带有自由边，为了使分段工作完整将角焊缝全部焊结束,由此产生分段边缘外板的角变形，造成船台安装的困难。,反变形,