第七章船舶工藝

1、第七章第七章 船舶工藝船舶工藝船舶工藝船舶工藝船體構件加工船舶試驗與交船驗收船體裝配焊接船體放樣密性試驗與舾裝工程鋼材預處理船體下水學習本章主要任務：初步了解船舶建造 工藝的工藝流程，了解每一工藝流 程的內容、方法。學習本章主要目的：為后續(xù)課程的學習 奠定初步基礎?；靖拍?、造船工藝：將設計好的船舶經(jīng)過一系列工序建造出來的過程稱之為造船工藝。2、造船工藝的組成： 1）船體建造工藝：由加工制作船體構件，直至將他們組裝和焊接成船體的工藝過程。 2）舾裝工藝：把各種機電裝置、設施、和屬具等安裝到船上去，以及進行相應的木作、絕緣、油漆等工藝過程。 3、 造船工藝是一個很復雜的工藝過程，一般由兩大部分

2、組成，其一，由加工制作船體構件，直至將他們組裝和焊接成船體的工藝過程稱船體建造工藝；其二，把各種機電裝置、設施、和屬具等安裝到船上去，以及進行相應的木作、絕緣、油漆等工藝過程稱為舾裝工藝?，F(xiàn)代造船工藝乃是范圍廣泛、作業(yè)種類繁多的綜合性工藝技術，歸納起來主要有以下工藝程序： 1）船體放樣； 2）鋼材預處理和號料； 3）船體構件加工； 4）船體裝配焊接； 5）密性實驗和舾裝工程； 6）船體下水； 7）船舶實驗與交船驗收。第一節(jié)船體放樣船體放樣船體放樣放 樣 的主 要 工作型 線 的放 樣 方法光 順 船體 型 線繪制草圖釘制樣板樣箱確定加放余量船 體 構件 展 開繪 制 肋骨 型 線實 尺放 樣縱

3、向縮尺放樣比 例 放 樣數(shù)學 放樣放樣概念：所謂放樣，就是用:（：）的比例畫出船體及其構件的真實形狀。采用：放樣稱為實尺放樣;采用：放樣稱為比例放樣。傳統(tǒng)的手工船體放樣通常是在專門的工作場地放樣臺上進行的，它是按照設計船體的線型和結構的圖示尺寸，用1：1、1：5或1：10等比例進行放樣，運用投影幾何的原理作出其平面形狀，然后釘制各種樣板、樣棒、樣箱和繪制各類草圖，作為船體構件的號料、加工、裝配、檢驗等工作的依據(jù)。 因此放樣工作的好壞直接影響到以后各道工序的制造質量，同時放樣是一件非常細致的工作，要求有高度的精確性。放樣的目的： 1、放大設計圖 2、修改型值誤差，光順型線 3、補充設計圖中內容，

4、求取構件真 實形狀和幾何尺寸。放樣的方法： 1、手工放樣 2、數(shù)學放樣（計算機放樣）一、放樣的主要工作內容（一）光順船體型線 按照型線圖上型值表所注尺寸，以實尺或一定比例將其放大，作出表達船體外形的三個投影圖，并使投影圖上各個對應的投影點與其他投影圖一致。通過這樣修正后，即可達到光順船體外形的目的。（二）繪制肋骨型線圖 按照設計船舶的肋骨間距，以1：1的比例繪出各號肋位的橫剖面型線和肋骨型線，并按設計要求及鋼板規(guī)格，將船體內部縱向構件線及外板接縫線畫出，至此，實尺肋骨型線圖繪制完畢。根據(jù)該肋骨型線即可進行船體外板和內部構件的展開，以及釘制樣板、繪制草圖。（三）船體構件的展開 對具有各種形狀（彎

5、曲、扭曲）的構件，需求出它展成平面后的形狀和實長，以便在平直的鋼板和型鋼上進行號料，再加工成所要求的形狀而成為船體的零件。船體結構的展開方法較多，有幾何作圖法、釘制樣箱法、數(shù)學計算法等，其中使用最廣泛的是幾何作圖法。（四）繪制草圖即釘制樣板樣箱 根據(jù)號料、加工、裝配、檢驗等工作的需要，繪制一定數(shù)量的草圖及釘制各種樣板和樣棒，對于一些船體結構上曲度特別復雜的部位，如軸包板、錨穴和雙曲度嚴重的外板等，由于展開困難，還需釘制樣箱。（五）確定加放余量 為了保證裝配質量，根據(jù)不同情況和要求，確定各種構件的加工或裝配時所需加放余量的部位和數(shù)值。 船體放樣的工藝程序是型線放樣-結構放樣-展開-繪制下料草圖-

6、制作各類樣板、樣箱。二、型線的放樣方法1.實尺放樣即根據(jù)設計型線圖上的型值表，按1：1的比例，在放樣臺上繪出船體的型線。2.縱向縮尺放樣對于大型船舶，由于其又長又大，而放樣臺上的長度有限，可在縱向按1：2、1：4或1：8等比例縮小進行放樣，而寬度和高度方向則仍然按1：1實尺放樣。3.比例放樣就是按1：5或1：10的比例進行型線放樣，待三向投影光順后，繪出肋骨型線圖；或者根據(jù)1：5或1：10的比例光順后的型值，再畫出實尺的肋骨型線圖。這樣，在按照比例繪出的肋骨型線圖上，可以將其構件逐一展開，并描繪成仿形圖，提供光電跟蹤切割用；或者繪制到滌綸片上，供攝影制片作光學號料用。而按照實尺繪制的肋骨型線圖

7、，則供釘制樣板、樣箱及繪制草圖用。 。 4.數(shù)學放樣 實尺放樣和比例放樣都是用人工進行船體型線的光順工作，而數(shù)學放樣則是通過電子計算機來校驗設計船體的型線與型值，并按照指令加以光順，然后提供光順的船體型線與型值。采用數(shù)學放樣可以進行型線光順、板縫計算、外板展開及數(shù)控切割，形成自動化。只要投入少量的人力，在短時間內就能完成放樣任務，而且可節(jié)省一定數(shù)量的樣板，數(shù)學放樣是一種較先進的船體放樣工藝。 船舶工藝是計算機起步比較早的行業(yè)之一，上世紀60年代就有了應用于船舶工藝的計算機系統(tǒng)。國外這類集成系統(tǒng)重點應用于船舶建造的生產(chǎn)需要，屬于CAM系統(tǒng)。這類系統(tǒng)初期包含的一些設計方面的程序比較簡單，只是作為龐

8、大的計算機輔助建造系統(tǒng)的補充，后來經(jīng)過逐漸改進，設計部分的功能不斷得到加強，因此稱為船舶CAD/CAM系統(tǒng)。 我國船舶工業(yè)計算機應用開始與上世紀60年代末。開始時僅在很少的船舶科研單位使用，硬件條件很差。到70年代。由于國產(chǎn)計算機的批量生產(chǎn)，使造船行業(yè)中有比較多的科研、設計單位及大型船廠相繼配置可計算機，造船行業(yè)的計算機應用有了較大的發(fā)展，開發(fā)可一批應用程序，并在生產(chǎn)實踐中得到應用。改革開放后計算機的應用逐漸覆蓋到船舶設計和建造來的主要領域。中國船舶工業(yè)總公司的“計算機輔助造船集成系統(tǒng)”包含了設計和建造兩個方面的內容，是我國自行開發(fā)的船舶CAD/CAM系統(tǒng)。同時，根據(jù)我國微機CAD/CAM應用

9、很普遍的實際情況，一些地方小型船廠及設計部門利用微機開發(fā)了船舶CAD/CAM系統(tǒng)。這些微機CAD/CAM系統(tǒng)因為投資少而得到推廣。隨著微機性能的不斷提高，所開發(fā)的船舶CAD/CAM系統(tǒng)的功能越來越強，其發(fā)展前景非常廣闊。第二節(jié)預處理及號料預處理預處理及號料及號料預處理預處理號料號料矯正除銹烘干矯平樣樣 板板 號號 料料光光 學學 號號 料料草草 圖圖 號號 料料 一、鋼材預處理 供船廠使用的鋼材和型鋼，由于軋制后冷卻收縮不均勻和運輸堆放中的各種影響，會發(fā)生變形和銹蝕。為了保證號料和加工質量，船廠在號料前應先對鋼材進行矯正、矯平和清銹，并涂上防銹涂料，這個工藝過程稱為鋼材預處理。 對于平直的型鋼

10、構件，應先經(jīng)型鋼矯形機矯直，再進行號料和切割，對于彎曲的型鋼構件，因為加工時要留有工藝余量，所以不必經(jīng)過矯直，可直接進行號料、切割和彎曲加工。 鋼材矯正一般是在七輥和九輥矯平機上進行的。對于少數(shù)厚度超過矯平機加工范圍的鋼材，可使用大功率液壓機或三輥彎板機進行矯平。有些薄鋼板經(jīng)矯平機后仍不滿足技術要求時，可用木錘頭進行手工矯正。 鋼板除銹是將其表面的氧化皮和銹斑清除干凈，以便油漆能與表面緊密結合，保證鋼板不被銹蝕。船廠采用的除銹方法有手工拷鏟、機械法（拋丸、噴丸、和彈力敲擊）、化學除銹（酸洗）、電熱法（火焰除銹）和涂除銹涂料等。 造船廠把矯正、除銹、涂車間底漆和烘干等工序所使用的機械裝置，按工藝

11、流程用傳送道連接起來，組成鋼材預處理自動流水線。其工作程序為庫存鋼板矯平除銹涂防護層烘干。二、號料在船體型線光順和構件展開工作結束后，將展開以后的船體構件精確地畫在平直的鋼板或型鋼上，并標上相應的船名、構件名稱及加工符號等，這個工藝過程稱為號料。在船體建造中，有一樣板為依據(jù)的樣板號料，有以草圖為依據(jù)的草圖號料，還有利用光學投影原理的光學號料。1.樣板號料樣板通常用松木板或層壓板制成，對一般批量少而尺寸不大的構件也有采用紙板或油毛氈。號料時將樣板放在矯平了的鋼板上，根據(jù)樣板外形在鋼板上畫出輪廓線，并注上加工及裝配符號。用樣板號料在畫線操作上比較方便，但釘制樣板卻耗費大量材料和工時，而且樣板的搬運

12、和保存很不方便，因此對成批生產(chǎn)的船舶，當曲度較為復雜的構件及同一構件數(shù)量較多時，用樣板號料才經(jīng)濟。2.草圖號料草圖號料是把船體構件的展開形狀和實際尺寸畫在紙上，并注上必要的加工及裝配符號，據(jù)此在鋼板上或型鋼上號料。草圖號料適用于船體平直部分的構件，如甲板、內底板等。利用草圖號料可節(jié)省大量樣板材料和制作工時。3.光學號料光學號料是利用光學投影的原理，把比例放樣中繪制成的滌綸樣片拍成照相底片，通過投影放大機投射到鋼板上，并調節(jié)成1：1的實形，然后在投影線條上敲出標記。這種方法省去了樣板和草圖，但光學號料是在暗室里進行的，而且用手工敲打標記，工作條件較差，生產(chǎn)效率不高。雖然出現(xiàn)過粉末號料、感光號料和

13、電印號料等工藝，但逐漸被淘汰。第三節(jié) 構件加工 構件加工構件加工邊緣加工邊緣加工成型加工成型加工壓壓 彎彎輥輥 彎彎水火彎板水火彎板型鋼的彎制型鋼的彎制 船體構件加工是繼號料之后的一道工序，它是將號料后的鋼材用機械或手工工具加工成設計所要求的規(guī)格和形狀。整個船體的構件數(shù)量很多，而且它們的形狀、大小、厚薄個各不相同，這就使加工的工作范圍顯得非常廣泛。但從船體構件加工對象來看，主要是鋼板和型鋼。鋼在常溫下有兩個基本特性，（1）延展性：船體加工中的輥、折壓、軋、彎及前面敘述的矯平等就是利用了鋼材的延展性，從而使鋼材達到所需要的彎曲形狀。（2）當鋼材單位面積上受到的外力極限強度時，鋼材會斷裂，加工中的

14、剪、沖、刨、銑等就是利用鋼材的這一特點來達到加工要求的，另外，鋼在高熱情況下有熱塑性，并有熱脹冷縮現(xiàn)象，因此可以利用氧乙炔火焰和冷水對鋼材局部實行水火彎板工藝，彎制出曲度較為復雜的構件，或將鋼材放在專門爐灶內加熱后，用手工及液壓機壓制成型。 船體邊緣加工可分為冷加工和熱加工兩種。按照構件加工的方法可分為邊緣加工（包括剪、沖、刨、銑、氣割和等離子切割等）和成形加工（包括輥、壓、折、彎、矯形等）。一、邊緣加工 構件邊緣加工主要是根據(jù)放樣提供的信息，將鋼材進行切割分離和焊接坡口。船體構件的邊緣可以分為直線邊緣和曲線邊緣。焊接坡口是為了保證船體接縫的焊接質量，按規(guī)范要求可分為I型、V型、K型、X型、U

15、型等。焊接坡口的加工通常是在切割分離之后進行的，也可在切割分離的同時完成坡口的加工。目前船體構件邊緣加工的主要工藝方法是機械剪切、氣割和等離子切割。機械剪切是用來加工直線邊緣，常用的機械式剪切機主要是龍門剪床。大型龍門剪床一次剪切的長度可達8米，一般的龍門剪床一次剪切也可在2米以上。 氣割和等離子切割可加工任意形狀的邊緣，由于氣割和等離子切割所能切割厚度較大，又可實現(xiàn)自動化，所以現(xiàn)代造船中，機械剪切已被氣割和等離子切割的方法所替代。據(jù)統(tǒng)計，在大中型船舶的建造中，氣割和等離子切割工作量約占鋼材總切割工作量的75%82%。常用的氣割和等離子切割設備有手工割炬、半自動氣割和等離子切割機、高精度門式氣

16、割和等離子切割機，以及數(shù)控氣割和等離子切割機等。數(shù)控氣割和等離子切割機只要根據(jù)數(shù)學放樣所提供的穿孔紙帶或磁盤，便能自動切割所需的構件，并能自動地進行書寫標語符號等號料工作。數(shù)控氣割和等離子切割機在造船工業(yè)中的應用，是船體切割加工工藝的一項重大改革，也標志著切割工藝發(fā)展到一個新的水平。二、成形加工 非常直的船體構件，經(jīng)過邊緣加工后再進行成型加工，例如帶有曲度的外板、肋骨等構件，基本上都是在邊緣加工后再加工成應有的曲度，這些曲度可以是單向的，也可能是多向復雜曲度的。板材的成型加工方法最常見的有壓彎、輥彎及水火彎板等。1.壓彎 復雜曲度的板材冷彎成型的主要方法是壓彎，加工設備是液壓機。 液壓機是根據(jù)

17、液體介質的不同分為水液壓機和油液壓機兩大類。水液壓機需要結構龐大的蓄壓裝置，而油壓機由泵直接產(chǎn)生，所以輕巧簡單。目前船廠大多數(shù)采用油壓機進行板材成型加工。圖7-7所示為壓頭和工作臺可橫移、回轉的框式油壓機。2.輥彎 三輥彎板機是板材輥彎的主要設備，常用的三輥彎板機如圖7-8所示，有一個上輥和二個下輥組成。上輥可上下升降調節(jié)上下輥之間的距離，鋼板在上下輥之間輥軋，同時又受上輥的集中作用，從而對板材進行彎曲成型。三輥彎板機除了能加工圓柱形外，還可以進行復雜曲度外板的加工。3.水火彎板 水火彎板是一個熱彎的加工工藝，又稱線狀加熱法。它是指沿著預定的加熱線用氧乙炔烘炬對板材進行局部線狀加熱，在加熱的同

18、時用水進行跟蹤冷卻，如圖7-9所示。成型的基本原理是由于熱場的局部性與沿板厚方向的溫度梯度，使受熱金屬的膨脹到周圍冷卻金屬的限制，而產(chǎn)生壓縮塑性變形，在冷卻時形成了橫向變形和角變形，從而達到彎曲成型的目的。90%以上的船體復雜曲度外板都可用此法加工。水火彎板具有生產(chǎn)效率高、成型質量好和設備簡單等優(yōu)點，特別是在單件生產(chǎn)和小批生產(chǎn)時更為適用。4.型鋼的彎制 由型鋼制成曲度較小的肋骨、橫梁等構件，可直接用型鋼冷彎制成；對曲度較大的則先用型鋼冷彎出一定的曲度，然后再用水火彎曲成型。第四節(jié) 船體裝配 船體焊接通常分段（或總段）建造進行，即將整個船體結構劃分成若干塊局部結構（分段或總段）后分別制造，然后在

19、船臺上將各塊局部結構合攏成整個船體。 船體裝配的主要工作內容分為：（1）部件裝配焊接（小合攏）將加工后的各種構件組合成部件；（2）分段裝配焊接（中合攏）將各個零部件組合成分段（或總段）；（3）船臺裝配焊接（大合攏）將分段（或總段）組合成整個船體。第五節(jié) 密性及舾裝密性及舾 裝密性試驗舾裝工程煤油試驗水密試驗氣密試驗主機 輔 機油漆房艙裝飾設備系統(tǒng)電氣儀表木作絕緣 一、密性試驗 密性試驗的目的是檢查外板、艙壁等處的焊縫有無滲漏現(xiàn)象，以保證船舶航行的安全。 在船體的裝配焊接和火工矯正工作完成后，即可進行船體的密性試驗?，F(xiàn)代建造大中型船舶時，也可以在分段制造完工后就進行分段的密性試驗，而在船臺上只進

20、行大接頭處的密性試驗。 1.煤油密性試驗 煤油具有良好的滲透性能，用它進行檢驗焊縫的密性是一種既簡單又方便的方法，特別適用檢驗厚812毫米的分段焊縫。試驗時，在焊縫的一面涂上白粉水溶液，待其干燥后再在反面涂以煤油，間隔一定時間后觀察白粉面是否有油漬滲透現(xiàn)象，以確定焊縫是否滿足密性要求。2.水密試驗 水密試驗可分為水壓試驗、灌水試驗、沖水試驗、淋雨試驗四種。 凡是貯存液體的艙室都應采用水壓試驗，試驗時水柱高度應高出艙室空氣管頂。 單底船在設計水線以下可用灌水試驗，試驗水高必須與船底中桁材面板相平。 外板、甲板、上層建筑外圍壁、舷窗和水密門等雖然位于設計水線以上，但因其經(jīng)常遭受波浪的沖擊，因此同樣

21、需要水密，可以用沖水試驗來檢查其密閉性。 對位于上甲板以上的艙室外板、甲板等結構，遭受波浪沖擊的可能性較小，但要求水密防雨，可用淋雨試驗來檢查其密閉性。3.氣密試驗 氣密試驗可分為泵氣和沖氣兩種。板厚大于6毫米的液體艙室，可用泵氣試驗來代替水壓試驗。試驗時將艙室人孔關閉緊密，并充入壓縮空氣，3050KPA的壓力保持15分鐘，并在焊縫外面涂以肥皂水，檢查有無氣泡或竄氣泡現(xiàn)象。二、舾裝工程 船舶舾裝的主要內容有主機和各種輔機的安裝、船舶設備及系統(tǒng)的安裝、電氣儀表安裝、木作絕緣的安裝、油漆作業(yè)、房艙設備安裝和裝飾等。 舾裝工程應與船體建造成平行作業(yè)的方式進行，即在分段或總段制造時，以及船臺合攏階段就

22、進行舾裝作業(yè)，稱為預制舾裝。也可以將它們預先在車間里組裝成完整的舾裝單元，再吊裝到船上，稱為單元舾裝。 舾裝是相當復雜的工作，需要其他各工種的密切配合，而舾裝工程又往往與其工種互相交叉，因此在生產(chǎn)上必須合理安排，才能使整個工作有序地進行。 第六節(jié) 船舶下水由于船舶的建造施工一般都是在陸地進行的，所以在船舶建造基本竣工后，需要運用下水設備將它移送到水中去，這個工作稱為船舶下水。一、重力式下水重力式下水是船舶依靠自身的重力在傾斜滑道上產(chǎn)生的下滑力，克服傾斜滑道的摩擦阻力而向下滑入水中的下水方法。它適用于在傾斜船臺上建造的船舶下水。按照船舶下水時滑行的方向，重力式下水可分為縱向下水和橫向下水。1.縱

23、向重力式下水它所作用的下水設備主要有滑道、滑板、下水支架、控制設備和下水龍骨墩等。船舶下水前，應在滑道與滑板之間涂潤滑劑。下水時，先拆除船底的全部龍骨墩和支撐，再松開阻止滑板滑動的制動裝置，船舶連同滑板、下水支架一起自行滑入水中。這種下水方法適用于各型、各類船舶，具有下水設備簡單、建造投資少等優(yōu)點。但也存在下水準備時間長、操作復雜、勞動強度大、下水過程中船舶會產(chǎn)生很大的前支架壓力等缺點，同時還要對下水水域有較高的要求。所以縱向強度較弱的船舶以及下水區(qū)域比較窄小的不宜采用這種下水方式。2.橫向重力式下水它與縱向重力式下水的區(qū)別只是船舶開始進入水中的不是艉端，而是一舷，沒有很大的前支架的壓力，同時

24、也不需要很寬闊的下水區(qū)域，所以縱向強度較弱的船舶和下水區(qū)域比較窄小的船廠，可采用這種下水方式。二、漂浮下水漂浮下水是將水引入船舶建造場所或利用漲水淹沒建造場所，使船舶自動漂浮起來，再將船舶拖至深水區(qū)域或碼頭的一種下水方式。這種下水方式比較簡單，安全性高，但是它對場所和水域有特殊的要求，所以很多船廠興建船塢。船塢是與水域聯(lián)通的，在建造開始時，將塢內的水抽干，并關閉塢閘。建造完成后，將塢閘打開，水進入塢內，船舶自動漂浮起來，用拖船拖至碼頭進行舾裝，完成下水作業(yè)。第七節(jié) 船舶試驗船舶在整個建造過程中，除了經(jīng)常對各個工程項目進行嚴格的檢驗與驗收外，還要在船體主體工程和動力裝置完工后進行嚴格的全面試驗，

25、以考核產(chǎn)品的質量是否符合設計要求和有關規(guī)范的規(guī)定。通常試驗分為系泊試驗與航行試驗兩個階段。一、系泊試驗系泊試驗的主要目的是檢驗船體建造質量，以及各種機械、系統(tǒng)、管路、設備、儀器、儀表、武備、特種裝置等的安裝質量和使用可靠性。系泊試驗應在船體建造完工后、各項設備安裝完畢、船體密性試驗結束，以及試驗的準備工作已經(jīng)就緒的條件下進行的。系泊試驗時，工廠尚需備齊試驗中要用到的試驗記錄表冊、機艙日志、電工簿和有關機械、電氣、船體設備、武備、特種裝置的合格證、說明書、使用保養(yǎng)技術條令、經(jīng)歷簿、設備廠、船廠的驗收文件等有關資料。二、航行試驗航行試驗即通常說的“試航”，它是對新建船舶全面的、綜合性的一次試驗。試

26、航前，應擬定好試航大綱，準備好必要的測試儀器和設備。試航應由三方代表組成試航領導小組，全面領導試航交船工作。試航的主要試驗項目如下：1、主機及有關動力裝置試驗 試驗其工作可靠性2、操舵試驗 試驗其靈活性和可靠性3、拋錨試驗 在足夠深的水域試驗其起錨速度和起錨能力。4、測速試驗 在規(guī)定的測速區(qū)，進行航速測定5、回轉試驗 在足夠水深的水域內，測定船舶的回轉直徑6、慢性試驗 測定船舶依靠慣性而自由滑行的距離7、導航設備試驗 校正各類導航設備（如磁羅經(jīng)、電羅經(jīng)、測向儀、計程儀等）的誤差。第八節(jié)檢驗與交接 在船舶建造過程中，必須有驗船單位的檢驗，一切合格后，造船廠方可將船交給用船單位，船東還需派人進行驗收，詳見船舶檢驗一書。 當船舶試航結束后，船廠應立即進行相應的返修和拆驗工作，同時對船舶本體及船上的一切裝備按照圖紙、說明書和技術文件進行點交，如房艙的移交、備品清點移交、主機及輔機進行動車移交、所有通訊及導航設備逐臺動車移交等，用船單位則派人接船，對船廠逐項、逐艙、逐件移交的文件、設備、物品等進行-驗收。全部點交驗收完畢，驗船