摘要：曲面分段制造属于船体建造环节一个十分关键的过程，主要涉及零配件输送、胎架生产、曲面分段迅速成组与进度管理等若干个工序。利用船舶曲面分段生产成组重要技术，是达到曲面分段生产模式升级优化，不断提高船舶全面分段建设效率及水平的核心所在，由此，下文详细阐述了船舶曲面分段生产成组的重要技术，以供参考。
关键词：船舶曲面；分段制造；成组方法
前言
分段属于现代化船舶建造最常用、最关键的中间产品。根据其外形特点能够分成平面分段与曲面分段两类。平面分段主要由平直列板和相关骨材组装融合形成的船体结构；曲面分段主要由曲面列板和相关管架所构成的船体结构。
现代化船体结构线型曲率改变化、标准高，给船体迅速建造带来了巨大阻力。通常船舶曲面分段数量大概占整船分段数量的80%，船舶结构分段的建造周期占整船总周期的30%，要保证曲面分段的正常竣工，需要消耗诸多的人力与物力资源，曲面分段的操作效率直接关系到船体的建造工期及效率。
应对国家海洋战略升级的发展要求，以往的船舶建造方法已经无法满足当下生产要求。为此，曲面分段迅速建造显得十分关键，组织船舶曲面分段生产成组重要技术的探究，给曲面分段迅速制造带来技术支撑，提出适合现代化船舶行业发展的曲面分段加工模式，进而不断提高船舶曲面分段组装效率及水平，是中国船舶建造方式升级换代的必经道路。
1、国内外现状介绍
二十世纪九十年代，日本、韩国以及欧美等国家教委先进的造船单位很早就实现以柔性生产为前提的曲面分段流水线式的探究及使用。日本某公司创建了高度智能化的曲面分段加工车间。日本MHI神户造船所采取自适应管理平台完成船体甲板、内底板和舷侧板等重要零配件的迅速生产与制造，且以柔性生产线形式进行加工，全程电脑统一操控，自动化水平高达90%[1]。韩国的造船方法自动化系统也已渗入诸多大船厂，特别是船体板材生产智能化车间，已达到了设计生产数据一体化（见图1），整个流水线通过几个连续的工位构成，实现由拼板、构架设置、构架电焊至成为曲面分段的环节，每个工位节拍类似，实现了流水化工作模式，大幅度提升了曲面分段的生产效率。
图1 国外曲面分段生产结构图
中国的船舶曲面分段加工大都选择在固定工位上实现分段生产模式进行生产，其制造流程较为单调，不满足分道分流的科学建造观念，主要有以下不足：部件配送没有专业托盘管控，状态不好；各工种操作互相影响，工作自动化水平低；精度管理水平较低，引起诸多无效作业；加工时间长、效率低等。
中国有些大中型造船公司受到国家方针政策的扶持，在工艺与设备技术上发展快速，已经在曲面分段生产上实现了比较固定的流程，大体实现分道生产，已聚集内很多精度控制上的技术，并引入与自主研发了很多机械化设施。但是 ，相比国外先进造船公司，中国在曲面分段生产技术方面依旧存在很大差距。
2、船舶曲面分段加工成组常用的重要技术
主要探究零配件托盘精细化输送方法、数控胎架和船体构造的数字化拟合方法、曲面分段迅速成组方法、曲面分段精度管理方法等多项内容，突破曲面分段生产各个环节的困难，创建出充满中国技术特点的曲面分段生产科技体系，探究出新型的中国曲面分段迅速制造方式。
2.1零配件托盘精细化输送方法
零配件托盘属于曲面分段结构制造管理的核心。各种船舶零配件根据相关特征展开流程细分、分类集中存放、定时按需输送，充满迎合流程、流向、方位、工序的需要，并实现整个过程的数据跟踪，符合制造情况变化和反馈的需求，令船舶在建造时处于有序、平衡、可控状态下，展开节拍制造。其工艺流程见图2所示。
图2 零配件托盘精细化输送工艺方案
2.2数控胎架和船体框架的数字化拟合方法
胎架属于船体框架装配及焊接中的重要工艺准备，其操作面要和船体框架的外形相符合，令曲面分段的成组焊接有较好的条件[2]。当前，曲面分段的胎架生产工期长、精度标准高，模板胎架的成组生产已成为影响曲面分段加工周期的关键因素。
深入探究数控胎架和船体构造的数字化拟合方法，分析曲面分段胎架的规划标准，制定胎架设计标准，保障曲面分段有规范的外形及尺寸；以数控胎架替代以往的支柱型胎架，由此提高胎架的通用性与适用性，减少胎架生产时间，取得曲面分段柔性制造。
2.3曲面分段迅速成组方法
根据典型船体曲面分段构造的特征，采取迅速成组方法的流程分解法，把繁琐的制造流程根据小组立、中组立划分成分道制造流程，将需要相同制造设备，具备相似工艺流程的部件集中成组；扩展中组立，将大去读分段划分成尺寸、结构模式、组装方式基本一样的小去读部件及平面配件成组建设，经对中小组立等中间部件进行中间产品结构专业化制造，编制互不影响的分道制造流程，不同工位、循序同步工作、提升曲面分段操作效率。
（1）曲面分段中间部件划分方法
曲面分段中间部件划分方法包含曲面分段分类及曲面分段构造划分。曲面分段分类至按照分段分类图及分段结构模式，划分曲面分段，主要涉及底部划分、艉部划分、艏侧划分以及甲板划分等。
基于分段零件化同步工作，工序与工种专业化成组要求，根据不同种类曲面分段构造特征，把曲面分段构造实现分解，建立曲面分段组装时中间部件划分计划，开展中小组立等中间部件分类，形成构造比较完善的中间商品同步组装，获取节拍式的曲面分段加工形式。
（2）曲面分段中间部件迅速成组工艺方法
通过绘制曲面分段的组装流程图，细分各级中间部件的从属关系与组装工序，制定重点的施工工艺及精度控制方法，建立各曲面分段工艺方法文件。
优化零件合拢构成完善的曲面分段组装流程，尽可能削减非中间部产品部件，削减无效操作环节，符合曲面分段加工节拍需求，完成曲面分段迅速组装。
（3）曲面分段精度管理方法
根据曲面分段生产工艺特征和对曲面分段竣工精度需求，探究曲面分段生产阶段的变化规律，建立曲面分段的精度管理方法，更好防控曲面分段的变化，在曲面分段的没有余量建造方面获得突破，为提升船舶建造效果及效率带来基础支持，实现曲面分段科学建造[3]。主要处理途径是：①结合曲面分段变化出现的诱因和阶段，分类研究分段变形；②结合变化种类的分析，探究影响变形的核心因素；③在精度检测与积累信息的前提下，采取理论计算和现场试验相统一的方法，量化补偿量与反变形；④对于变化因素的干扰趋势和量化的信息，建立有效的防范变形与反变形的方法。
3、结束语
总之，目前有些国家的现代化船厂都采取了流水线的模式进行曲面分段的制造，其自动化水平很高，适用范围大，具有充足的柔性。通过探究船舶曲面分段生产成组重要技术，学习国外科学的曲面分段制造方法，根据本国曲面分段生产经验和现有的科技及设备条件，完善曲面分段加工的各工序，克服其相关重要技术，创建具备本国船舶建造工艺特点的曲面分段生产技术体系，得到船舶曲面分段柔性制造，为船舶行业的绿色化、自动化、数字化以及长远发展带来足够的技术支持。
参考文献
[1]王东. 船舶曲面分段制造成组技术研究[D].江苏科技大学,2018.
[2]陈勇.船舶曲面分段制造关键技术[J].航空制造技术,2014(21):75-77+92.
[3]船体曲面分段精度控制体系研究[J]. 郭会平,赵虹. 中国水运(下半月). 2013(03).
论文作者:张新,张秋瑞
论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/2
标签：曲面论文; 船体论文; 船舶论文; 方法论文; 部件论文; 精度论文; 加工论文; 《基层建设》2019年第1期论文;