船体加工车间工艺设计

时间：2024-11-06 百科知识版权反馈

【摘要】：船体加工就是将钢板和型钢变为船体零件的工艺过程。承担船体构件加工的车间称为船体加工车间。生产纲领决定了船体车间的加工能力，船体车间加工能力是以船体钢材消耗（加工）量为物量表示的。钢板辊弯使用三辊弯板机，通常要求辊子长度和钢板长度相匹配。当加工量不大时，从经济上考虑可以不配置三辊弯板机而只用油压机。车间人员由直接生产工人、辅助生产工人、管理及技职人员组成。

23.4.1　船体加工车间工艺设计

船体加工就是将钢板和型钢变为船体零件的工艺过程。根据不同的特点可以将整个加工过程分为钢材预处理、钢材号料切割和零件成形加工。钢材预处理工作包括钢材的矫正（钢板校平和型钢矫直）、表面清理及防护；号料切割就是将钢板和型钢切割成要求的平直形状，即钢材边缘加工；成形加工则是平直形状的零件弯制成要求的具有折边、折角、曲形等空间形状的过程。承担船体构件加工的车间称为船体加工车间。

23.4.1.1　生产任务与纲领

船体加工车间通常包括钢料堆场、钢材预处理间、理料间、钢材切割加工间和零件配套（集配）场地等。所承担的生产任务相应为钢料堆放储存、钢材预处理、钢材号料切割、船体零件加工和零件配套。关于钢料堆场，从组织机构来说虽属于船厂资材部门，但从船厂工艺设计角度，通常划归为船体加工车间统一进行设计。

生产纲领决定了船体车间的加工能力，船体车间加工能力是以船体钢材消耗（加工）量为物量表示的。设计前必须根据生产纲领计算每年及每工作日的加工物量，按钢板和型钢（重量及张/根数）分别细分到各加工类别中。

23.4.1.2　工艺设计原则

1）应用成组技术原理

以中间产品为导向，将工艺相近、形状相似的中间产品集中生产，批量较大时宜采用流水线生产方式。

2）确定合理的工艺流程

（1）工艺流程应顺畅、空间宜分道、时间宜有序，避免逆流。

（2）物流应短捷，车间布局紧凑合理。

（3）尽量减少物料起吊次数。

（4）绘制车间工艺流程图。

3）扩大外协范围

以供应链管理理论为指导，以总装厂为目标，扩大协作范围，落实外协单位。协作关系是指船体加工车间与厂外或本厂其他车间之间的生产协作关系。外协内容一般有：舱口盖加工、上层建筑加工、T形材加工等。

4）确定钢材最大尺寸和重量

造船厂使用的钢板规格对生产效率和成本有很大影响。使用大规格钢板有许多优点。在号料加工阶段，可以减少切割长度宜于套料，从而可以提高钢材利用率；在分段制造阶段，可以减少焊缝长度，降低焊接材料消耗量，也减少了焊缝收缩量，提高了分段制造精度，从而减少大合拢修正工作量。此外，由于钢板长度加大，分段接头数量减少，减少了一些分段管子的工作量。

船厂设计中，钢板最大尺寸的决定因素如下：

（1）代表产品及生产纲领。钢材最大尺寸和重量（通常是指钢板的长宽和单张板重量）决定了船厂的设备规格、厂房规模、生产效率和建设投资。代表产品是大型船舶且生产纲领较大时宜采用大规格钢板，代表产品是中小型船舶或虽是大型船舶但纲领不大时，不宜采用大规格钢板。

（2）厂区运输条件。如果钢厂处在内陆，钢材只能由陆路运输时，由于道路和运输车辆的限制，钢板尺寸限制在12m×3.2m以内为宜；当钢厂处在沿海、沿江地区，有水路运输条件时就有条件采用大规格钢板。

（3）钢厂轧钢能力。钢板尺寸受钢厂轧钢设备能力约束，我国钢厂已有或在建4～5m轧机，而且采用连铸工艺，可以为船厂提供大规格钢板。

在船厂设计中，并不是无条件地采用大尺寸钢板，要考虑经济合理性。因为钢板尺寸越大，单张钢板和船体分段就越重，随之要求起重机能力和加工设备规格也增大，厂房规模也增大，不但增加建设投资，对船厂降低造船成本也不利，因此，应合理确定钢材最大尺寸和重量。

5）确定加工方法

加工车间应采用成熟的、行之有效的新工艺、新技术，选择性能可靠、经济合理、节能环保型的先进加工设备。

（1）钢材预处理。钢材预处理有抛丸法、酸洗法、手工除锈法等，由于钢材卧式抛丸除锈预处理流水线生产效率高、质量好、成本低、劳动条件良好，几乎是国内外船厂都采用的工艺方法。

（2）钢板号料切割。现代的造船厂，都采用机械化、自动化切割设备，极少有采用剪板机的。通常对于非矩形零件的切割，采用数控等离子切割机、数控火焰切割机、光电跟踪切割机和激光切割机；对于矩形零件的切割，采用高精度门式切割机和数控铣边机；对于板条的切割，采用多头切割机。

（3）型钢号料切割。型钢数量不多时，采用半自动手工切割，型钢数量较多时，应组织切割流水线以提高生产效率。

（4）钢板弯曲加工。钢板弯曲加工有压力机压弯、三辊弯板机辊弯和水火弯板等几种形式。

（5）型钢弯曲加工。型钢弯曲加工采用肋骨冷弯机或数控肋骨冷弯机，肋骨数量少时也有用油压机的。

6）工作制度和年时基数的确定

工作制度通常情况是：弯曲加工采用单班制；钢材预处理和号料切割由于设备较贵且配置数量有限，采用二班制；钢料堆场由于材料来厂时间的不确定性和卸料周期的限定要求，采用二班制或三班制。加工车间规模较小时，也可全部采用单班制。

设计年时基数按有关设计标准确定。

23.4.1.3　设备配置

1）设备选择原则

（1）设备技术规格应满足工艺要求。

（2）选择性能可靠、技术先进的。

（3）经济性合理。

（4）应是节能环保型的。

（5）规格和性能相近时，选用国产的。

（6）技术改造项目中，原有设备应加以利用。

2）设备选择及其数量确定

（1）钢材预处理设备。流水线的数量要满足由生产纲领决定的车间加工物量的要求，技术参数要满足工艺要求。当预处理钢材较多时应配置数条流水线，其中有处理型钢的专用线；钢材较少时钢板和型钢可兼用同一条流水线。预处理流水线的参数主要有处理钢板的最大宽度、最大长度、最小厚度、最大厚度（型钢最大高度）、处理速度、除锈等级、表面粗糙度和漆膜厚度等。

钢板预处理流水线数量按下式计算：

式中：N—流水线条数

　　　L—根据生产纲领的平均每日需预处理总长度（钢板长度和钢板间隔），m

　　　V—预处理速度，m/min

　　　T—流水线每日有效运行时间，min

以上数量是单班工作制时的数量，采用二班制时数量可减半。

型钢预处理通常按每4～5根为一组进行处理，型钢预处理流水线数量按下式计算：

式中：N—流水线条数

　　　L—根据生产纲领的平均每日需预处理总长度（型钢组长度和组间间隔），m

　　　V—预处理速度，m/min

　　　T—流水线每日有效运行时间，min

以上数量是单班工作制时的数量，采用二班制时数量可减半。

（2）号料切割设备。切割机的数量根据每日物量、设备切割能力确定，各类切割设备数量按下式计算：

N＝M/m　　　　　　　　　（23.4－3）

式中：N—切割机台数

　　　M—每类切割机每日需切割物量，张

　　　m—每台切割机每班切割能力，张

以上数量是单班工作制时的数量，采用二班制时数量可以减半。

关于型钢切割设备，当物量大而决定采用自动切割生产线时，生产线的数量参照上式计算。

（3）钢板弯曲加工设备。钢板弯曲加工有压弯、辊弯和水火弯板等加工形式。

钢板压弯使用油压机，有可移动压头框架式和单臂式之分，前者由于压头和工作台可同时或单独左右移动或旋转，生产效率高而被大中型船厂采用，油压机吨位应按船厂大小合理配置，通常在300～1 500t之间。钢板辊弯使用三辊弯板机，通常要求辊子长度和钢板长度相匹配。当加工量不大时，从经济上考虑可以不配置三辊弯板机而只用油压机。

（4）型钢弯曲加工设备。型钢弯曲加工使用肋骨冷弯机。肋骨冷弯机的吨位，通常加工大型船舶时配置400～600t、中小型船舶时配置160～400t。

（5）钢板校平设备。近年由于钢材供应和运输条件比较好，中厚板绝大部分可以不校平处理。当较薄的板数量较多或生产军品时，要配置相应规格的校平机。

（6）型钢矫直设备。进厂的型钢有变形时需要矫直，由于这种情况不多，也可以不配置矫直机。

（7）起重设备。船体加工车间起重机起重量要满足能起吊一张最大钢板的要求。但钢料堆场有时要求同时起吊多张钢板，这时起重能力要大于钢板重量。

起重机的类型，在钢料堆场、理料间、切割间起吊的是整张钢板，要配置电磁式起重机；弯曲加工间起吊的是弯曲零件，要配置吊钩式起重机；钢材预处理间配置单梁式起重机即可。起重机的数量根据工作繁忙程度决定。

23.4.1.4　车间组成与面积

1）车间组成

船体车间划分为生产部分、辅助部分、生活及办公部分。生产部分包括钢料堆场、钢材预处理间、理料间、钢材切割加工间和零件配套（集配）场；辅助部分包括工具间、劳保用品间、工具维修间等；生活及办公部分包括男女更衣室、男女厕所、资料室、会议室、办公室等。

2）厂房面积的确定

（1）钢料堆场。船体车间全年的钢材消耗量并不是全部同时堆放在钢料堆场内，而是分期堆放，每期堆放的时间称为堆放周期。堆放周期根据钢材供货条件有所不同，目前一般可定为0.5～2个月。钢料堆场面积包括：在一个堆放周期内钢材堆垛的面积、其周围的操作面积和通道面积。

（2）钢材预处理间。由预处理流水线的布置要求确定。

（3）理料间。根据具体的工艺流程布局确定。