船体外板三角加工样板制作及辊压线求取工艺
时间：2022-12-04 22:05:02 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
单炳田， 陈华康
(友联船厂(蛇口)有限公司，广东 深圳 518054)
船体外板按其形状一般可分为平直板、单曲度板和双曲度板。船体外板加工是船体建造和修理的重要工序，对于双曲度板，一般是用油压机或辊弯机先加工出一个方向的曲度(一般为曲度大的方向)，再用水火加工工艺加工出另一个方向的曲度。在进行船体外板加工之前，需要在板材上画出辊压线，作为油压机或辊弯机在板材上的加工位置和方向。实践证明，辊压线确定的结果会直接影响板材成形质量，以及后续水火弯板加工的工作量。
我厂在外板加工时存在以下2个问题：①修船外板加工时的样板多为用扁铁敲制的单个横曲样条，而单个横曲样条仅能反映外板的横向弯曲，仅能用于有横向曲率单曲外板的加工，不能反映出外板的纵向弯曲与扭度。外板加工完成后各肋骨单个样条的组合不能反映出外板的真实形状，外板压型加工扭度与纵向弯曲偏差没有参考的基准线，无法检验外板加工完成后的准确度，往往在外板上船装配时才发现偏差和错误，难以追溯出现偏差与错误的原因。②修造船同时存在外板加工时，由于辊压线找得不准确，加工成型的外板扭度和纵向弯曲度与样板有较大差别，往往需要二次火工校正，既费时又费力。
为了解决上述外板加工精度问题，可采用三角样板对加工成型的外板进行检验，即在原来单个样条适中位置加装一条立柄，该立柄是纵向弯曲与扭度的基准，用一粉线或钢丝在立柄视准面一边串联起各个三角样板，可准确检测加工成型后外板的偏差。三角样板具有单个样条与样箱的组合功效，不仅起到轻便看样加工的作用，并且具有检测纵向弯曲与扭曲度的功能。同时，可以利用该三角样板在外板展开图上求取辊压线，解决了某外板展开软件给出的辊压线不准确的难题。
2.1 三角样板的组成
每个三角样板由一个直立的柄与横向肋骨扁钢样条组成，在直立柄上有一个纵向弯曲刻度与视准面，三角样板示意图如图1所示。外板经过加工成型后，三角样板按一定纵向倾斜角度直立其上，这些柄的视准面一边就在空间形成一个平面。把每个柄上的纵向弯曲刻度连接起来成一直线，肋骨样条与加工成型后的外板相贴合，即说明外板横向弯曲与纵向弯曲符合船体型线要求，三角样板拉线检验加工成型后的外板示意图如图2所示。
图1 三角样板示意图
图2 三角样板拉线检验加工成型后的外板示意图
2.2 三角样板制作过程
1)三角样板立柄高度及与外板夹角求取示意图如图3所示。在图3中一块外板适中的位置，作一直线和各肋骨型线相交，该直线作为三角样板立柄的基准，并在该直线与外板两端缝FR124.5+228和FR122.5-288交点上各取值500 mm，作为两端缝三角样板纵向弯曲的刻度基准。以立柄一侧所在平面剖切外板，按照求取外板纵缝实长的方法求取立柄所在平面与外板交线的实长。由肋骨间纵向长度、两端缝剖切面高度值(500 mm)，放样求得外板中间各肋骨纵向弯曲的高度值(FR123为504 mm，FR124为502 mm)。量取样板与外板剖切线的夹角，即样板在剖切线位置与外板的夹角。
图3 三角样板立柄高度及与外板夹角求取示意图
2)在图3中截取每个肋位的肋骨型线及其上立柄的高度，然后以肋骨型线为基准，画出每个肋骨的扁钢样条，并连同其上的立柄(可以带一小段，上部接同一长度)，用3～5 mm厚的钢板数控切割，然后将立柄按给出的高度值接长，在适当位置加撑，即可得到每个肋位的三角样板。当然，肋骨样条也可按给出的数值用扁钢敲取。为了便于识别样板的上下口，可以将每个样板的上口统一削斜(如图1所示)。另外，该数值稍加改动也可用于活络样板的调节制作。
辊压线的准确对外板加工起到至关重要的作用，如果该线找得不准确，加工出的外板扭度和纵向弯曲度与三角样板相比偏差必然大，只能用火工去校正偏差较大的扭度和纵向弯曲度，而火工过多，外板的纵向板边容易起波浪变形，而且使板材变得又脆又硬，易引起外板装配困难及质量问题。
下面以FR123与FR124为例，分别介绍利用CAD和现场求取辊压线的详细步骤和方法。两相邻肋位公切线求取示意图如图4所示。
图4 两相邻肋位公切线求取示意图
3.1 利用CAD在外板展开图上求取辊压线
1)分别复制FR123和FR124三角样板的肋骨型线和立柄线，使2个立柄与肋骨型线于交点C重合。
2)用3点画圆弧命令分别在FR123和FR124肋骨型线上重新拟合出肋骨型线(用圆弧画出的肋骨型线与原样条曲线画的肋骨型线偏差很小，精度完全可以满足辊压线的要求)。
3)使用公切线命令，画出2个圆弧的公切线，与FR123和FR124型线分别相切于A点和B点，公切点A和B即是辊压线上的点。
4)使用弧长标注命令，量出FR123肋骨型线上口到切点A的弧长为816 mm，FR124肋骨型线下口到切点B的弧长为785 mm。
5)在外板展开图上，沿着FR123肋骨线从上口板边向下量取816 mm，与肋骨线的交点即为切点A。同时，沿着FR124肋骨线从下口板边向上量取785 mm，与肋骨线的交点即为切点B。则A、B两点的连线即为外板在该位置上的辊压加工线。
6)用相同方法，可求出FR122.5-288到FR123之间辊压加工线FG，和FR124到FR124.5+228之间的辊压加工线DE。在外板展开图上画出两相邻肋位的辊压线示意图如图5所示。
图5 在外板展开图上画出两相邻肋位的辊压线示意图
3.2 现场求取辊压线的步骤和方法
先把制作好的相邻肋骨的2个三角样板立柄视准面一边对齐，使立柄与肋骨型线交点C重合。然后把重合的2个三角样板放置在一个平台面上，2个三角样板肋骨型线分别与该平面各有一接触切点，肋骨型线FR123与平台面切点为A，肋骨型线FR124与平台面切点为B，A和B为两肋骨型线的公切点，也是辊压线上的点。再把2个三角样板分别放置在需要加工的外板对应肋位上，对齐边缝点滚动样条，在外板FR123和FR124肋位上按弧长录取A、B点，并标明。2个肋骨型线公切点A与B的连线即为外板在该位置上的辊压加工线。
由图5可知，辊压线的角度从后往前是变化的，并不平行，说明该板是双曲度板(如果辊压线平行则为单曲度板)。所以，应先按图5在外板上画出两肋位之间的辊压线，压型时压刀平行于辊压线，并用单个三角样板检验局部外板成型的横向曲度。等整张板压型后，则用多个三角样板拉线检验板的纵向曲度。对于双曲度板，一般先根据该张钢板的纵向曲度值来判断冷弯后是否需要进行热弯加工。根据经验，当外板厚度≤22 mm，长度≥5 m，且纵向曲度<25 mm时，一般冷加工后可不必进行火工热弯；
当外板纵向曲度≥25 mm，且板厚较大时，冷加工后必须用火工加工出纵向曲度。而对于单曲度板，当外板厚度≤20 mm，且单块外板上肋骨横向曲度≤20 mm时，可以利用钢板自身的弹性直接上船贴靠结构装配，不必冷压加工。由此判断，1AW-2S外板的纵向曲度只有4 mm，因此冷加工后不需要火工热弯。
船体外板三角加工样板制作及辊压线求取工艺是根据相关理论知识，并结合实践经验总结而来，是寻找外板辊压线和加工检验扭势外板行之有效的方法。通过此工艺可以快速准确地找出外板辊压线，从而达到提高外板加工效率，减少返工的目的。同时，也可为同行在外板放样加工时提供一定的经验和借鉴。
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