船舶艙口蓋精度的探討與研究(畢業(yè)論文doc)

1、學 校 代 碼：1605 畢業(yè)設計編號： 應天職業(yè)技術學院 機電工程系 畢業(yè)設計報告課題名稱 船舶艙口蓋精度的探討與研究作 者專 業(yè) 船舶設計與制造班級學號 0972124指導教師 2011 年 10 月 精品 目 錄1 引言.12 54000T 級艙口蓋制造的準備階段 .1 2.1 放樣及下料的要求.1 2.2 胎架制作.2 2.3 矯正平臺的建造 .2 2.4 舾裝平臺 .23 54000T 級艙口蓋裝配工藝 .3 3.1 制造方法.3 3.2 結構的預裝與一般要求 .3 3.3 艙口蓋大梁的組合 .3 3.4 頂板上胎架與定位 .4 3.5 劃線 .4 3.6 結構安裝 .5 3.6.1

2、 一般構件安裝 .5 3.6.2 艙口蓋結構封閉體的安裝.54 54000T 級艙口蓋焊接工藝 .6 4.1 焊接要求 .6 4.2 焊接程序 .6 4.3 54000T 級艙口蓋端鉸鏈公差的控制.65 54000T 級艙口蓋火工矯正及總裝 .9 5.1 火工矯正.9 5.2 總裝.116 溫度對 54000T 級艙口蓋的影響 .127 結論.13致 謝.錯誤！未定義書簽。參考文獻.14 精品1 引言 隨著近十幾年來集裝箱船和大艙口多用途散貨船的大型化發(fā)展，艙口蓋也出現了向大型化發(fā)展的趨勢，蓋板尺寸不斷增大，承受載荷也越來越重。 武漢青山船廠建造的 54000t 大型散貨船是具有國際先進水平的

3、新一代高技術和高附加值船舶，其艙口蓋為吊離式雙甲板艙口蓋。由于 54000t 大艙口多用途散貨船船體機構強度較差，裝卸貨物十分廣泛，在不均勻的隔艙裝卸及惡劣海況條件下，艙口蓋尺寸又特別的大，其受環(huán)境溫變化的影響也特別敏感，為了保證艙口蓋在任何情況下都能保證良好的性能，必須嚴格控制艙口蓋的變形，這是世界造船技術中的一大技術難題，因此大型艙口蓋的建造已成為大艙口多用途散貨船的關鍵世界先進造船國家韓國對此亦有失敗的教訓，所以我們一開始便予以高度的重視，認真研究探討大型艙口蓋建造焊接變形的精度控制，尤其是對端鉸鏈公差的控制，經過不斷的改進裝配、焊接工藝措施，有效的控制了艙口蓋端鉸鏈的公差，確保了艙口蓋

4、的建造品質，終于建造出了高質量的大型艙口蓋。2 54000T 級艙口蓋制造的準備階段2.1 放樣及下料的要求 每艘船的艙口蓋制造，都必須預先制定生產過程的原則工藝，以及分階段和分工序的兩種指導施工的細則施工工藝。原則工藝要明晰、容易掌握；施工工藝要具體、便于操作。還要有技術關鍵一覽表、質量指標分解一覽表。要配齊施工圖紙資料，包括艙口蓋施工分解圖、工裝（胎架，平臺和專用夾具）圖，以保證施工需要。 因為該艙口蓋的材料除了型材（球扁鋼）外，所有的板材的材質幾乎都是高強度鋼。根據以往的經驗，高強度鋼的焊接收縮量比普通板材要大一倍。為了保證艙口蓋的整體精度 ， （±2.5mm） 在放樣時，應嚴

5、格規(guī)范各種構件的焊接收縮量，大約每 0.6m 左右方 1mm 收縮量。頂板拼板中有兩道焊縫的板材及各側板必須要雙銑邊，頂板的四周板材要放 30mm 的余量。由于手工氣割的零件精度較差，應采用數控下料或剪床下料。側板、端板的上下兩口，以及鉸鏈眼板的孔，應規(guī)定用機床加工，以保證其平直度和孔的精度，所有的坡口均應機械加工。因此要求 精品隨著工藝流程，實行質量跟蹤考核，每個零件下料加工結束，均須經報驗合格后，在零件上標明零件編碼與制作人的工號，以便于考核分析。 艙口蓋零件的精度指標，為保證該艙口蓋結構，裝配間隙不得大于 1.00mm。零件的不直度（任何一邊）不大于 0.5mm，不垂直度（任何一邊）不大

6、于 0.5mm，不平行度為±1.00mm，各種構件的尺寸偏差不得超過±2mm。 艙口蓋零件質量指標，還包括把板邊的飛濺毛刺打磨光順。鐵銹、油漬清理干凈。2.2 胎架制作 眾所周知，胎架的精度直接影響艙口蓋的制造精度。在設繪胎架施工圖時，公司根據艙蓋結構設置縱橫模板個梁柱的位置。在艙口蓋的側板、 L 端板、 梁處、布置有足夠強度和剛度的胎架模板。加強材處跨距大于 1.00m 的地方，增加同等模板。模板的線型，按圖紙要求或者工藝規(guī)定。模板的精度指標，要求用規(guī)定的線型樣板檢驗，任何一點的間隙，均不得大于 1.00mm。胎架兩邊和兩端的水平度，要求用激光經緯儀掃描檢驗。任何一處均不

7、得大于 1.00mm?？蚣軆?，用樣板檢驗，任何一處均不得大于 1.00mm 用激光掃描檢驗時，要求與四周相同。 胎架制造時，按圖劃線后，先在四角處各立一根標桿，或者以作為胎架一部分的四根立柱代替標桿的功用。用激光在四根標桿上定位，并作永久性的標記。以永久水平標記為基準，用水平儀在每根模板的支柱上，作出明顯的水平標記，供模板安裝使用。模板上表面是工作面，要求機械加工，最好是制作成長條，待焊接后，再根據需求，做成鋸齒形開口。長條上口要保證直線度，彎曲變形一定要矯正合格。公差為±0.5mm。為了防止艙口蓋因焊接變形，還增設平面焊接固定點，增強艙口蓋的剛性約束力。2.3 矯正平臺的建造 與艙

8、口蓋制造同時開工。艙口蓋的焊接變形、制造精度超差是不可避免的，有大量的矯正工作。矯正平臺，既能保證質量，又能保證艙口蓋制造的進度。它的水平度要求與胎架技術要求相同，整個上水平面的水平度為±1.00mm。2.4 舾裝平臺 舾裝平臺和胎架不同，它是模擬實船和艙口圍形式的框架平臺。舾裝平臺要 精品求附設較為完善的動力系統(tǒng)設備，以便于實船艙口蓋的模擬運動，以取得可靠的數據，用以彌補原設計的不足。舾裝平臺的總不平度為±1.00mm。舾裝平臺要求配有水平標桿（四角處）、拉線（鋼線）若干。3 54000T 級艙口蓋裝配工藝3.1 制造方法 通過反復的研究、討論以及到青山船廠的現場考察，最

9、后決定：采用反造法，不放角變形，以一個艙口的艙蓋板為一組進行制造。頂板強制固定在胎架上面。同時考慮帶頂板面積大、板厚較小，為防止頂板翻身時產生大的變形，中間一大道對接縫在整體翻身后再進行焊接。3.2 結構的預裝與一般要求 嚴格控制精度質量標準，未經檢驗的零件，一律禁止使用工藝，考慮到程序和方法，正確地使用工具夾，實行無余量裝備施工，發(fā)現零件不符合圖紙和工藝要求，必須反饋給主管人員，不得自行修改零件尺寸和形狀。對于能夠進行小裝備的構件，盡量進行小裝配，如 T 形梁、側梁與墊板及止滑裝置。組裝前要對零部件進行校正。對某些部件還必須用強制法控制其裝配焊接的變形，即在其易變性的部位加碼控制。裝焊后應放

10、置一段時間，使其內應力盡量消除后在松碼。若仍有變形，在進行校正，直到達到要求。為了保證艙口蓋的精度，在小組立時采取了以下措施： 認真挑選材料，將尺寸一致的裝配在一個艙口蓋上，這樣就減少了因尺寸差異造成的裝配間隙，減少焊接時的收縮變形。 所有制作好的 T 型梁必須進行校正。 采用多點調運，減少因調運造成的變形。3.3 艙口蓋大梁的組合 為了保證大梁與艙口蓋頂板的拼縫間隙不大于 1.00mm，腹板上必須機械加工。腹板厚度由于不同，要求按照圖紙進行拼接，在機械加工其上口，確保上口板直線度。全長不直度不大于 1.00mm。下口因與面板焊接，所以必須留有 2030 的余量（按形狀留）。 精品 面板厚度一

11、般為 3040mm，在折角處設置接頭。接頭須按圖紙要求加工好坡口。每段面板矯直后按圖紙組合成整塊面板。用槽鋼或角鋼將腹板兩面固牢夾直拉線檢查上口的不直度。上口不直度不大于 0.5mm。把面板放到腹板下面，調整面板與腹板的相對位置，用劃針在面板上滑動，劃出腹板的余量切割線（提高50mm 作高度基準）和檢驗線（與切割線相距 10mm）。把腹板與面板定位正確，用槽鋼、支撐板等將腹板與面板固牢，拼縫間隙不大于 1.00mm。3.4 頂板上胎架與定位 鋪板前，首制船用激光經緯儀掃描檢驗，復核胎架的線型或是水平度；續(xù)造船先對胎架進行修正，而后復核其線型或水平度，使之達到要求標準。同時。對于不平整的班列應到

12、輥壓機上較平。 把艙蓋頂板零件或由零件組成的頂板片吊上胎架。按拼板草圖和圖紙要求，將位置調整好，拼板時要注意周邊的余量、半封的相對位置。視察無誤后，用拉馬等將頂板與胎架固定，使頂板與胎架線型吻合。根據經驗，當頂板厚度為 89mm 時，拉馬間距一般不大于 400mm 為宜；側板、端板處間距一般以不大于 250為宜。但是，；拉馬也不宜過密集，過于密集會增加很多的打磨量。 頂板與胎架的裝配間隙，采用塞規(guī)測量，一般控制在 1.00mm 以內。個別困難點處可以放寬，但不得超過 1.5mm。經檢驗合格后，交付拼縫施焊。 頂板采用自動焊拼縫。在自動焊前還要開破口（25°兩面坡口，留根 24mm），

13、手工焊打底，清渣后自動焊蓋面，翻身后氣弧碳刨清根見白再自動焊。焊接時講究焊接順序，先端接縫在邊接縫，先短對接縫后長對接縫。 頂板拼板后，進行胎架與頂板的搭焊。搭焊應從中心線向兩邊搭焊。搭焊應由專職焊工搭焊（不允許在搭焊位置產生咬邊），搭焊長度不小于 25mm。搭焊間距為中間部分 200250mm，邊緣部位（從邊緣四周向中間 1m）100120mm。拼焊結束后，矯正焊接變形，檢驗焊縫質量（按規(guī)定透射檢驗）。頂板線型（用樣板）或平整度經檢驗達到標準后即可交付劃線。3.5 劃線 劃線的準確性與精度，最終會影響到整體的正確性及精度。劃線要經過自檢、互檢、專檢程序，除按圖檢驗位置外，還要檢驗對角線等相關

14、的尺寸，以及平行 精品度和垂直度。為避免累積誤差，宜采用最大長度的鋼卷尺，鋼卷尺須經船東的認可。劃線后應向質檢人員校驗。同時，劃線的時候應注意以下幾點： 主要構件位置及邊緣尺寸按結構圖尺寸。注意焊接收縮量的加放，及橫向骨材之間每檔放 1mm，縱向桁材之間按每 0.6m 左右放 1mm。 保持結構與板縫的相對位置的正確。 邊緣的余量應該滿足規(guī)定的要求。 理論線位置應清晰地標示出來。 所有艙口蓋分線必須用一把標準尺。 同一個艙室的艙口蓋一起分線。3.6 結構安裝3.6.1 一般構件安裝 程序為：加強材副梁主梁側梁、端梁連接件附件等，依次按圖定位 。 （如圖 3-1） 要求按圖檢查尺度的正確性，定位

15、精度指標。尺寸誤差為±0.5mm；自然狀態(tài)下的平直度±1.5mm；平行度±1.00mm；垂直度 1.00mm。檢驗合格，方可交付施焊。 圖 3-1 裝配順序 測量檢驗合格后，施工人員將測量記錄匯編成圖表，留待焊后進行測量比較。建議構件與頂板連接的平焊焊縫一律用線熱量較小的 CO2 氣體保護焊，其余的角焊縫，凡是能用 CO2 氣體保護焊的，應盡量推廣使用。大梁面板接頭對接焊縫，強力構件的連接焊縫必須用低氫的堿性焊條施焊，以確保結構強度。3.6.2 艙口蓋結構封閉體的安裝 封閉前要把封閉室內的所有焊縫焊接結束，并且提交船東認可。封閉室清理干凈，涂防銹漆一度。把封蓋與封

16、閉室連接的焊縫按單面焊雙面成型要求（焊腳高度大于 4mm）開好坡口；經船東認可后封蓋施焊。 精品 嚴格控制焊接變形，艙口蓋焊縫的等級按船體建造規(guī)范定位 2 級。無損探傷的位置數量為船體總數 10。焊縫實行全面外觀檢查，焊縫高度嚴格控制在 K（1±0.1）K。以內。并且嚴格遵照焊接工藝規(guī)程施焊。4 54000T 級艙口蓋焊接工藝4.1 焊接要求 對于不同的連接形式，采用不同的坡口形式。坡口的形式應利于熔透，易于成型。應該在每道焊縫焊接前按規(guī)定進行清理，打磨，使焊道光順，無毛疵，利于焊接，避免一次產生的焊接質量問題。根據本艙口蓋的具體結構，應嚴格按設計要求進行。焊接電流等焊接參數的參照較

17、小值，不允許大電流施焊。4.2 焊接程序 除頂板拼板采用埋弧自動焊，其他的一切結構均采用手工電弧焊，為了控制整體變形，焊接順序要嚴格要求。艙蓋結構的焊縫主要是角焊縫，有少量的對接縫。焊接順序為先對接后角焊縫。對接縫順序為先平對接后橫對接，最后立對接，帶坡口的接頭先焊，不帶坡口的接頭后焊。角焊縫的焊接順序為先立腳焊，后平角焊，再仰角焊，仰角焊也可以在翻身后為平角焊。所有焊縫都必須由中間相四周對稱施焊。平角焊以每人一格向四周施焊，每一格的縱橫焊縫都必須一次焊完。每塊艙口蓋焊工不得超過 4 人同時施焊。4.3 54000t 級艙口蓋端鉸鏈公差的控制 由于端鉸鏈的安裝精度與主甲板上的端鉸鏈基座的安裝精

18、度是息息相關的，因此兩者的實際尺寸及位置公差必須一致，否則將影響整個艙口蓋在船上的安裝。船上安裝的端鉸鏈基座，其主腹板必須與主甲板的縱行對正，否則此位置的主甲板必會受到剪力作用。而額外差生的剪力，將影響端鉸鏈基座的穩(wěn)定性，這對艙口蓋的開啟與關閉是不利的，因此必須采取措施一增加端鉸鏈基座的強度、剛度及穩(wěn)定性。 精品 圖 4-1 54000t 級艙口蓋結構公差精度表 由于端鉸鏈基座在主甲板上的調整量是有限的，這就增加了端鉸鏈在艙口蓋上的裝配進度的要求。54000T 級散貨船艙口蓋為箱型結構，上面還要裝載集裝箱，設計時又在艙口蓋的內部進行了較大程度的加強，內部結構相當復雜。為保證技術要求，研究決定從

19、艙口蓋鉸臂的裝配精度入手，以保證艙口蓋的建造質量。 預留焊接收縮量 在艙口蓋寬度方向，每米加放 0.5mm 焊接收縮量。艙口蓋總寬為 17850mm，焊縮量加放了 9mm，但從焊接結果看，加放的 9mm 焊接收縮量，沒有達到預期效果。在經過調整后，寬度方向每米加放了 1mm，經過實踐，焊接收縮量效果較顯著。 改進裝配措施 裝配措施上進行改進。由于鉸臂軸心距公差最大允許為±2mm，而寬度公差為±9mm。因此無法用預留焊接收縮量的方法將這兩項公差調好。為使艙口蓋鉸臂軸心距不受艙口蓋整體焊接收縮的影響，將鉸臂作為一個獨立的裝配、焊接單元，進行裝配焊接。帶艙口蓋除底板外所有構件全部

20、裝焊、矯正完畢后，再將鉸臂部分插入艙口蓋箱體中進行定位、裝焊。由于鉸臂是后插入的，其蓋板與艙口蓋蓋板到最后焊接，而艙口蓋的焊接收縮量有很大，這就造成了鉸臂蓋板與艙口 。由圖蓋蓋板之間的縫隙過大（其焊縫形式見圖 1，圖中陰影部分為鉸臂蓋板）可見，有一處縫隙過大，并且為直角形焊縫。這對保證焊縫質量和焊縫強度很不利，必須對焊縫大處的鉸臂蓋板進行補焊。這樣雖然保證了裝配精度，但焊接工 精品作量增大。時間延長，影響了施工進度。經過分析，認為影響艙口蓋寬度方向收縮的主要因素是縱向焊縫。在調整了預留焊接收縮量的基礎上，拼接艙口蓋蓋板時，將橫向的焊縫施焊完畢，保留鉸臂蓋板兩側的兩道縱向焊縫，并且整個鉸鏈部分呢

21、也不再作為一個獨立的裝配單元，只保留幾道與縱向焊縫有關的艙口蓋端板的對接立焊縫。這就使艙口蓋的鉸臂部分與艙口蓋整體成分離狀態(tài)，以備調整艙蓋端鉸鏈的軸心距。當艙口蓋整體產生焊接收縮時，由于鉸臂處已與裝配胎架 a b 圖 4-2 鉸臂蓋板與艙口蓋板示意圖剛性固定，且鉸臂與艙口蓋整體已呈分離狀態(tài)，所以此時鉸臂并未產生位移現象。保留的焊縫閃開了 57mm，但是已無直角焊縫，通常采用陶瓷襯墊焊即可解決 。通過問題?；蚴窃诤缚p下面加陶瓷襯墊，上面進行簡單修補可也（見圖 4-2）與已經制造的艙口蓋對比，公差得到了較好的控制，裝焊質量也明顯提高。由于鉸臂與艙口蓋整體同時裝配，因此建造速度又得到了較大的提高。但

22、是，艙口蓋端板與鉸臂的立焊縫由于閃開了 57mm，焊接變形較大，使得艙口蓋起拱，水平度超差，增加了艙蓋焊后矯正水平的困難，因此效果難以讓人滿意。 通過分析總結，發(fā)現只要對兩塊端鉸鏈鏈板的安裝精度進行控制，即可解決整個鉸臂在艙口蓋整體建造中的裝焊精度。這樣，艙口蓋鉸臂部分就不需要在作為一個完整的裝配、焊接單元。而與艙口蓋所有結構一同裝配、焊接單元，而與艙口蓋所有結構一同裝配、即一同拼板，統(tǒng)一劃構件安裝位置線，統(tǒng)一固定在裝配臺架上進行裝配、焊接。鉸臂與艙口蓋相連接的干板平焊縫、端板立焊縫可不必最后焊接，只是將端鉸鏈的鉸鏈板的裝配次序進行調整。艙口蓋所有的構件進行測量、找正。再對鉸臂的端鉸鏈板進行定

23、位、裝配、焊接。進而可適當地減少對焊接的控制要求簡化裝配程序，提高裝配質量，保證整個艙口蓋的裝配、焊接 精品 質量及進度。通過建造 54000t 級散貨船 1 號船艙口蓋的實踐，證明這種措施簡便易行，效果理想。 改進焊接措施保證焊接質量 因為構件角焊縫的焊腳很大 ，所產生的焊接變形也是很大的，所以對焊接設備的使用、焊接操作人員的管理。及焊接工藝措施的制定，都應進行嚴格控制。焊接設備，盡量采用焊接表面成型好，焊接速度快，變形小的高效率焊接設備。二氧化碳氣體保護焊，時目前較理想的焊接方法，一般在焊接量較大的部位，對焊接變形控制要求嚴格的部位，全部采用二氧化碳氣體保護焊的焊接方法。對焊接人員要求嚴格管理，進行技術培訓、嚴格考核（合格者持