论文：湖北省优秀学士学位论文 船舶设计制造的本科论文.pdf

武汉理工大学毕业设计 1 50 米出海救捞船船体生产设计 暨双层底分段 3d 实体设计 交通学院 船海 02020905 张春雷 袁萍 武汉理工大学毕业设计 5 目目 录录 1 绪论绪论 1.1 本次设计的目的和意义 7 1.2 国内外研究简介 7 1.3 软件平台 caxa 简介绍 8 2 设计产品特点及承造厂条件概述设计产品特点及承造厂条件概述 2.1 产品特征 9 2.2 承造厂条件 9 2.3 承造厂条件分析 10 3 船体建造方案及分段划分船体建造方案及分段划分 3.1 船体建造方案 11 3.2 船体分段划分 15 4 船台装焊工艺船台装焊工艺 4.1 船台安装顺序设计 19 4.2 船台安装工时及工艺进度表 20 4.3 余量布置划线及切割 21 4.4 船台环形大接缝焊接工艺 21 4.5 密性试验 22 5 基于基于 caxa 双层底分段建造的实体设计双层底分段建造的实体设计 5.1 #33+200-#46+200 双层底分段的实体设计 23 5.2 #33+200-#46+200双层底分段的建造方案论证 25 5.3 基于 caxa 的装配过程及干涉检查 28 5.4 由三维实体生成二维图形 29 5.5 #33+200-#46+200 双层底分段装配过程模拟 29 6 总结与展望总结与展望 6.1 全文总结 31 6.2 进一步工作展望 31 7 致谢致谢 8 参考文献参考文献 9 附件附件 武汉理工大学毕业设计 6 摘摘 要要 本文系统地介绍了 50 米出海救捞船主船体生产设计的设计过程。这个过程包括：船 体建造方案的选择及论证；船体分段划分；船台总装中的吊装、定位、安装工时的计算、 船台建造工艺进度安排问题及各分段建造方法。并在此基础上进行了双层底分段建造方案 的实体生产设计，包括 3d 零件图形库建模；双层底分段 3d 建模；双层底分段装配流程设 计及装配过程干涉检查；双层底分段装配过程动态模拟等内容。 关键词关键词：船体 生产设计 实体设计 abstract this arcticle states the entire process of 50- meters long salvage vessel production design systematically.this work includes the choice of ship construction plan;the devision of ship block;the hoisting ,the locating ,the estimating of assembly man- hour on slip way as well as arragment of work proceeding and the construction of the block. then a solid design of double bottom block is done .this includes establishing a partsbase and a solid modle of double bottom block,designing assembly flows of double bottom block, examining the compatibility.finally,an amination simulates the whole process of the assembly of double bottom block. key words: ship hull ,production design ,solid design 武汉理工大学毕业设计 7 1 绪论绪论 1.1 本课题研究的目的和意义 我国早在十五期间就提出要在 2015 年左右要争取造船总量达世界第一， 而扩大造船总 量的关键就在于“转换造船模式，深化生产设计” 。所谓生产设计的概念是在日本首先建 立的，是追求建立高效的船舶建造和管理方法的产物。它针对造船施工的各种技术问题进 行分析和研究，对制造方法和有关技术措施作出决策，并用图，表和技术文件表达出来， 作为编制生产计划和知道现场施工的依据。众所周知，在传统造船模式中是通过船舶设计 来解决“造怎样的船“的问题， “怎样造船“则由工艺部门通过工艺设计加以解决。 而生产设计 打破了“造怎样的船“和“怎样造船“相分离的传统做法，促进了“两个一体化“的实现。造船生 产活动的实践表明在船舶设计中增加以造船施工为对象的生产设计，虽然增加了一些设计 工作量，但由于它可以科学地指导施工供生产工艺和管理合理化，最终提高效率和降低成 本而获得更高的效益，生产设计现在已经成为现代造船的核心内容。 鉴于目前国内绝大多数船厂仍然采用传统的二维平面的表达方式表达船体生产设计 图表及相关文件。本文对传统的二维生产设计做了较为详尽的介绍。它包括：船体建造方 案的选择，船体分段划分；船台总装及分段的建造方法。我们试图通过这一过程掌握了解 生产设计的思想原理及操作方法，为进一步的研究工作打下基础。 然而，船体生产设计二维的表达方法的弊端是显尔易见的，主要表现为： 1）平面表达应用了许多简化表示，不够直观。对于没有接受专业教育的来讲，不能够很 快地适应和理解。 2）由于采用二维三向视图表达船体或构件的三维形状，传统生产设计缺少直观互动或者 说缺少直观互动的平台，因而，对船生产设计过程中的不合理的地方不容易发觉。 3）传统生产设计的三向视图之间的图形信息往往存在隐匿的误差，数据的不一致不易避 免，因此而导致返工的现象常常发生，大大影响了生产效率。 三维的实体则不同，它直观容易理解；并且能够实时地进行干涉检查，从而可以有效地减 少错误。对三维设计来讲所有设计工作均在同一三维模型上进行，随着设计阶段的深人， 模型不断细化，所有的设计、建造信息都加在同一三维模型上，这样数据流动始终保持一 致，数据流动的一致就保证了几何图形与数据信息的高度精确。从三维模型绘制的零件图 可以直接施工，因而可以提高生产效率。而且其计算的零件消耗可以作为工厂成本管理的 依据。可以说三维实体设计必将成为未来船舶设计的主流。 1.2 国内外研究简介 国内外研究人员倾注了大量的心血进行三维设计平台的构建及三维设计制造技术研 究。国外船舶设计及建造计算机辅助系统中比较著名的如瑞典 tribon 系统，西班牙 foran 系统,荷兰的 mastership 以及美国的 cv,catla 等都开发了三维设计系统。国内的 东欣，申博软件等均致力于这方面的研究。在三维设计软件的应用方面，国内周延红等人 也概括地论述了三维设计软件在中小型软件的应用前景。 中国船舶重工集团第 701 所谢群， 李焱也对船舶结构的三维设计研究做了一定深度的探讨。由北京航空航天大学开发的 caxasolid 在机械三维设计方面得到了广泛的应用， 本文首次尝试基于 caxasolid 软 件平台进行船体实体生产设计。制作了双层底分段的实体模型，并对结构构件建立了零件 数据库，对装配过程进行了干涉检查，最后模拟了不同方法下双层底建造的过程，不仅可 以作为船舶建造工艺类课程课堂教学辅助课件使用， 也可作为 caxasolid 软件在造船生 产设计应用后续研究的参考。 武汉理工大学毕业设计 8 1.3 软件平台 caxa 简介 caxa 实体设计将实体设计带入了一个实用并且高效率的境界， 它的操作环境采用了创 新的拖放式操作（drag&drop） ，配合直观的显示，使得三维设计变得十分简单。 主要特点与功能 （1）基于鼠标的拖放式操作 使用者能够来回有鼠标拖放标准件和自定义的设计元素，这些设计元素包括三维特 征、零件、装配件、自定义工具、轮廓、颜色、纹理、动画等等。用户可将各种智能图素、 标准件、供货商提供的标准模型、表面光洁度、动画等自定义为设计元素。 （2）智能捕捉与驱动手柄 智能捕捉是一个动态的三维约束算法工具，它为图形方式下的特征和图素拖动提供精 确定位和对齐功能。操作者只需同时按下 shift 键就可实现捕捉棱边、面、顶点、孔和 中心点等。屏幕上的可见驱动手柄可实现对特征尺寸、轮廓形状和独立表面位置的动态、 直观操作，并可以动态修改尺寸或通过鼠标右键输入尺寸的精确值。 （3）独特的三维球工具 为各种对象的平移、旋转或各种复杂三维变换提供了精确定位方法。结合几何智能捕 捉工具可实现对复杂零件的装配与修改。 （4）零件与装配设计 基于智能图素和不依赖于过程树的技术构成了设计的基础。特征除可以直接被拖放 外，还提供了“拉伸“、“旋转“、“放样“、“导动“、“抽壳“、“过渡“、“拔模“、“加盖“等功 能。基于表面的修改功能可以对局部特征或表面进行“移动“、“匹配“、“拔模“、“变半径“ 等操作。装配可不依赖于约束条件、参数化特征和装配树。通过鼠标拖放参数驱动的标准 件工具可快速生成紧固件、轴承、齿轮、螺旋线等。 （5） 曲面设计 曲面的生成方式有直纹面、旋转面、导动面、放样面、边界面、网格面等。通过这些 曲面造型手段，用户可以设计各种零件表面，并且可直接将曲面转成实体。 （6）钣金设计 包括对毛坯、折弯、凸缘、缝、包边、倒圆角和倒角等钣金特征的直接拖放。软件可 自定义符合行业标准的参数化压形和冲裁设计智能图素。提供特别用于钣金件设计的操作 手柄，对弯曲尺寸、角度、位置、半径和展开进行控制；还提供用于从工具库选择变形和 冲裁工具的手柄。可自动实现三维实体和二维展开图的功能。 （7）渲染与动画 自动处理从相片真实感到线框的渲染风格，可利用任何显卡实现真实感和交互性能的 最优化。设计环境下集成的真实纹理、贴图和表面凸痕效果可用于体现诸如螺纹和隔栅等 设计细节。可生成具有相片真实感的图象和生成任意数量的平行光、点光源或聚光光源； 其特殊效果包括雾化效果和胶体效果。智能动画提供了复杂的关键帧动画功能，包括三维 动画轨迹编辑和渲染效果图以 gif 和 avi 文件的形式输出。 武汉理工大学毕业设计 9 2 设计产品特点及承造厂条件概述设计产品特点及承造厂条件概述 2.1 产品特征 2.1.1 产品主尺度产品主尺度 总长（包括扒杆） 57.00 米 设 计 水 线 长 49.60 米 型 宽 12.00 米 型 深 3.50 米 设计满载吃水 2.20 米 2.1.2 主船体结构特征主船体结构特征 本船为横骨架式焊接结构，首、尾部分则为混合骨架结构形式；肋骨间距： #0-#10 及 #76-#86 为 500mm，其余为 600mm；梁拱高度 240mm；首舷弧 300mm，尾舷弧为 0；全船设 水密舱壁 5 道，分别在 #5、#11、#43、#63 和#80 肋位；边舱纵舱壁两道；#5-#80 为双层底， 机舱区内底高 700mm，其余 800mm。本船为单甲板、双层底、双边舱、非自航钢质驳，实 行批量建造，年产量为 4 艘。 2.2 承造厂生产条件承造厂生产条件 产品承造厂新河船厂为中型船舶修造厂，以建造工程船舶为主。工程技术人员和工人 的技术水平比较高，设备条件较好，采用新工艺、新技术没有障碍。 船体车间分为三跨，每跨跨距 21 米（有效宽度 18 米） 。车间前后分为高、低两个区， 前段加工区长 30 米，有效高度 12 米；后段装配区长 50 米，有效高度 17 米。各跨内均有 行车（见车间布置示意图） 。加工区与装配区之间，行车有 5 米长的交叉段。装配区端部， 各跨均有大门，门宽 16 米，高 12 米。具体布置见图 2-1 船体车间布置图。 船台区为水平轨道式船台，由横移区到下水区有变坡度轨道。船台区共有 12 个船位， 配有承重 60 吨/台的移船小车。本产品在 6 号船台建造。6 号船台左侧有 1 台 25 吨高架吊 车供该产品使用，另一侧船台有 1 台 25 吨吊车，可在本产品船台安装过程中作短时间配 合使用；船舶下水采用机械化纵向倾斜滑道下水。具体布置见图 2-2 船台布置图。 建造本产品所需的型材、 板材， 在材质、 数量、 规格上均齐备。 钢板规格为 1800*8000mm。 25 吨高架吊车的吊幅与起重能力关系如下表。 吊 幅 半 径 （米） 9 14 20 23 24.5 32 额定起重能力（吨） 25 25 20 18 17 13.2 武汉理工大学毕业设计 10 2.3 承造厂生产条件分析 通过对承造厂上述生产条件分析，得出本产品生产设计的注意点： 图 2- 1 船体车间布置图 图 2- 2 船台布置图 右跨 中跨 左跨 50t 30t 15t 10t 5t 5t 5t 10t 10t 3t 3t 21 21 21 5m 高 17m 长 50m（装配区） 高 12m 长 30m （加工区） 5.5m 5.5m 12m 5.5m 10.75 14.25 55 10m 25t 25t 左 右 6 号船台 7 号船台 移 船 架 下水 水 域 2m 武汉理工大学毕业设计 11 （1）内场施工条件：本船厂内场的最大跨距的有效宽度为 18 米，因此分段最大宽度不 得大于 18 米。装配区有效高度最大为 17 米。若考虑在内场翻身则平台或胎架的高度加分 段翻身方向的高度要小于 17 米。 （2）内场的起重能力：内场的最大起重能力在车间右跨为 50t。 （3）船台起重能力：船台有两高架吊，其中之一只做短暂的配合使用，两高架吊在 9 米 的吊幅内的起吊能力为 50t。此时吊高为 32 米。 （4）船台类型：水平轨道式船台。本船在 6 号船台建造。 （5）船台运输设备：船台小车，运输能力为 60t/台。 （6）钢板规格：18008000mm；18006000mm。 （7）工程技术人员和工人的技术水平比较高，设备条件较好，采用新工艺、新技术没有 障碍。 3 船体建造方案及分段划分船体建造方案及分段划分 3.1 船体建造方案 船体建造方案就是根据船舶产品的特点和制造要求，结合船厂生产制造条件制定的建 造产品的基本方案。它包括船体建造阶段的具体划分，分（总）段的制造方法，部件和组 合件的制作方式，船舶在船台上的建造方法和船舶舾装的阶段及内容的划分以及应采取的 各项技术措施等。 3.1.1 影响本船建造方案的主要考虑因素 （1）基于船厂生产能力的考虑 本船承接厂船体车间在装配高跨区的最大起重能力达 50t ，装配区末端的车间大门 为宽 16 米，高 12 米，船台起重能力只要在九米的范围内可达 50t 。 （2）基于船厂总布置和生产场地的考虑 从船台角度考虑，为缩短船台周期和码头舾装周期，总段建造法是可以考虑的；本船 一次建造四艘，从缩短制造周期和提高船台利用率考虑可以采用串联建造模式。从施工条 件施工质量和劳动生产率的角度看，内场的作业条件是比较好的，因此，分（总）段内场 建造是比较好的。从厂区布置来看，本厂为水平船台，可以用移船小车做总段移运工具， 从这个角度讲可以选用总段建造法。水平船台也为组织串联造船提供了方便。 （3）基于船厂劳动力负荷及劳动组织形式的考虑 近期造船市场火暴，乘造厂承接的船只也比较多，因此，劳动力的安排也是需要重点 考虑的因素。劳动力组织形式鉴于产品批量生产，可以按照生产工序组织工段，实行定位 作业，从而提高劳动生产率。 （4）基于船舶类型尺度和结构特点的考虑 一般来讲，当船长较大（大于 120 米）时，船体分段数量比较多，为了扩大施工面， 可以采用岛式建造法，船长较小可采用塔式或总段建造法。尾机型船舶只要条件许可，就 应该采用串联建造形式，而中机型的大型船舶，若从提前进行船台舾装的角度出发，可采 用先完成机舱及尾部的岛式建造法。本船船长较小，总长 57.60 米，且为中后机型，因此 可考虑采用总段或塔式建造法。 3.1.2 船台总装方式（建造法）的选取 3.1.2.1 船台总装方式简介 船台总装方式有总段法，塔式法，岛式法，及串联建造形式。 （1）总段法：指将船体建成若干总段后吊网船台或者将制成的分段先在船台上合成 武汉理工大学毕业设计 12 总段，然后以船肿总段作为定位基准段，同时向首尾方向进行安装作业。 （2）塔式法：建造时以中间偏后的底部分段作为基准分段，先吊上船台定位固定， 然后向首尾和两舷，自下而上呈宝塔式吊装各分段，最后扩大至全船形成整个船体。 （3）岛式法：就是将船体划分成两至三个建造区（简称岛） ，每个岛选择一个基准分 段，按照塔式建造的施工方法，同时进行建造，岛与岛之间用嵌补分段连接起来。 （4）串联建造形式：指的是在船台尾端建造第一艘船舶的同时，就在船台首端建造 第二艘的尾部，待第一艘船下水后，将第二艘船的尾部移至船台尾端，继续吊装其他分段 形成整艘船体，与此同时，在船台首端建造第三艘船的尾部，依次类推。 3.1.2.2 建造法的选定 经过 3.1.1 节的分析，初步选定总段法、塔式法和串联塔式建造法三种方法。下面将 对这三种方法进行比较： （1）从船厂起重能力看，三种方法在后面所述的分段划分情况下，需要吊装船体重 量都在船厂的起重能力范围内。 （重量资料见附表一：重量计算表；附表二：分段重量明 细表） （2）从船台建造周期看，总段法的船台周期比较短，单船的船台周期为 44 天，共建 造四艘则为 156 天，塔式法的单船船台周期为 55 天，四艘共需 220 天，串联塔式建造法 四艘共需约 170 天。 （3）从预舾装及密性试验的角度看，总段法可提前进行预舾装及密性试验。 （4）机械化与自动化角度看，塔式及串联塔式建造法的工作面铺的比较开，平面分 段或曲面分段比较多，自动化机械化的条件好。 （5）从施工面来看，塔式及串联塔式建造法的作业面铺开比较广。 （6）从焊接变形角度考虑，总段的刚度大，焊接变形比较小，塔式的首尾上翘比较 大。 为了更直观地表达用基数评价法进行比较： 项目 重要性 基数 评级基数 加权结果 总段 法 塔式 法 串联形 式 总段法 塔式法 串联塔式 形式 （1） （2） （3） （4） （1） *（2） （1） *（3） （1）* （4） 可行性 起重能力 5 2 3 3 10 15 15 船台配合 4 2 2 3 8 8 12 合理性 设备场地配合 4 1 2 1 4 8 4 生产均衡性 4 1 2 3 4 8 12 先进性 机械化自动化 6 1 2 2 6 12 12 材料消耗 6 2 2 2 12 12 12 总周期 6 1 2 3 6 12 18 船台周期 4 3 1 2 12 4 8 焊接变形 5 3 1 2 15 5 10 装焊简易度 4 2 3 3 8 12 12 施工面范围 4 1 3 3 4 12 12 提前预舾装 4 3 2 2 12 8 8 104 118 133 备注 重要性基数中因为机械化自动化材料消耗和制造周期作为与造船竞争力息息相关故权重最高； 作业条件等与硬件设施相关权重次之。 评级基数中 3 分表示所对应选项最优； 2 分表示比较合理 过上面的比较，本人决定采用串联塔式建造法。 武汉理工大学毕业设计 13 3.1.3 分段建造方法 采用塔式法进行建造，分段上船台时的形状，制造方法各不相同，根据承造厂的条件， 若采取平面分段上船台，则施工条件比较差，且变形不易控制，因此应尽可能将分段组合 成立体分段上船台，这样既增加了分段的结构刚性，以便控制焊接变形，同时还可以提前 进行分段预舾装，有利于缩短制造周期。 （1）底部分段的制造方法 本船线型较为简单，底分段的外板为平面，因此不需要胎架，且鉴于正造法的施工条 件比较好，装配效率比较高。利于控制焊接变形等优点，因此底部分段在内场正造。 建造流程图如图： 双层底分段与舷侧的纵向采用阶梯型接头，与双层 底分段的横向接头用平断面接头，接头形式如左图 所示。 （2）舷侧分段的制造 舷侧分段决定采用以纵舱壁板为装配基面侧造。这样可以省去胎架的制作，有利于减 少材料的消耗，缩短建造工时。由于舷侧分段尺度较大，为防止和减少吊运的变形，还需 平台准备 1 吊装装焊好外底板 2 划纵横构架安装线 3 构架安装与焊接 4 矫正变形 5 划分段检验线 7 翻身 8 焊接内底板及外底板封底焊 9 装内底板 6 矫正变形及完工检验 10 武汉理工大学毕业设计 14 要增加分段的临时支撑。 舷侧分段的横向接头采用平断面，纵向采用 阶梯型接头。接头形式如左图所示。 （3）甲板分段，舱壁分段 甲板有梁拱，甲板分段需要在胎架上反造。舱壁分段则以舱壁板为装配基面建造。 甲板分段的横向采用平断面形式， 纵向采用 阶梯型形式。接头如图所示。 胎架准备 1 甲板铺板 2 划纵横构件安装线 3 装焊纵横构件 4 矫正变形 5 划分段检验线等 6 测量及离胎 8 割除胎架 7 平台准备 1 吊装已拼焊好的纵舱壁 2 构架划线 3 肋骨框架安装与焊接 4 矫正变形 5 装焊甲板与舷侧外板 6 划分段检验线 8 吊离平台 9 矫正变形 7 武汉理工大学毕业设计 15 （4）首尾总段的建造 首尾总段容易形成肋骨框架，适合以甲板为基面进行倒装，首尾总段的装配顺序为零 件立体分段总段船台。 艏艉总段的接头采用平断面接头型式。 3.2 船体分段划分 船体分段划分是否合理，直接影响产品质量，生产质量，生产效率，发挥船厂的设备 潜力和改进劳动条件技术等技术经济指标。 3.2.1 划分分段时考虑的几个主要因素 （1）基于分段重量和尺寸的考虑 分段的重量和尺寸越大，分段的数量就越少，则可减少船台装焊的工作量，提高工效 和改善劳动条件。但是，受到船厂起重能力及分（总）段的工作能力限制。分（总）段不 是越大越好，要具体加以对待。本船承造厂的内场最大起重能力为 50t，通过对全船重 量的计算，在八米长的范围内的重量是小于 50t 的，因为本船承接厂板材规格恰为 8 米， 所以本船的分段划分在一块板长内。 （2）基于生产负荷均衡性的考虑 将底部分段划分过大，势必会使分段制造周期增加，船台吊装工作量减少，因此可能 产生分段制造周期不能适应船台吊装进度的矛盾。因此，要务必注意协调。 （3）基于船体结构强度的考虑 船舶结构强度是船舶安全营运的保证，本船在进行分段划分时考虑了将大接缝避开容 胎架准备 1 甲板铺板 2 构架划线 3 装舷边外板 5 焊以上构件间焊缝及与甲板间的焊缝 6 装焊舷侧纵桁 7 装焊艏柱等 8 装焊外板 9 矫正变形 10 划分段检验线等 11 测量，离胎，翻身 12 装肋骨框架及其他纵横结构 4 武汉理工大学毕业设计 16 易产生应力集中的区域，如舱口角隅处，机座纵桁的末端，上层建筑端部等应力集中的区 域。 （4）基于施工工艺性的考虑 本船的线型比较简单，应充分利用船厂条件进行机械化和自动化作业；分段的横向大 接缝位置都在肋距 1/3 左右，这样便于控制大接缝线型，又可以使接头的弯距较小。同时 分段横向大接缝都布置在同一剖面内这样装配定位较为简单，易于保证装配质量。 3.2.2 分段划分方案的选择 通过对上面所述的几个主要因素的考虑，本人认为下面的两种方案可供考虑： 方案一：将船体横向大接缝划分在#0- - #10+200 ， #20+200 ，#33+200 ， #46+200 ， #59+200 ， #72+200 。将船体分段划分纵缝划在距离船中 4.1 处；首尾不作纵向划分，采取总段形式。 分段概况如下： 序号 分段组成 起止肋位 分段 代号 分段尺度(m) 重量(千 克) 建造 场地 基面选 取 建造方 案 长 宽 高 1 尾总段 #0-#10+200 a 5.2 12 3.74 27544.44 船台 外底板 正造法 2 甲板分段 #10+200-#20+200 up1 6 8.2 5546.46 车间 甲板板 反造法 3 舷侧分段 (左) #10+200-#20+200 ss1p 6 1.9 3.5 5966.95 车间 纵舱壁 侧造法 4 舷侧分段 (右) #10+200-#20+200 ss1s 6 1.9 3.5 5966.95 车间 纵舱壁 侧造法 5 双层底分 段 #10+200-#20+200 db1 6 8.2 0.7 12085.3 车间 外底板 正造法 6 横舱壁分 段 # 11 tb1 8 3.74 2219.44 车间 横舱壁 侧造法 7 甲板分段 #20+200-#33+200 up2 7.8 8.2 5389.08 车间 甲板板 反造法 8 舷侧分段 (左) #20+200-#33+200 ss2p 7.8 1.9 3.5 8993.154 车间 纵舱壁 侧造法 9 舷侧分段 (右) #20+200-#33+200 ss2s 7.8 1.9 3.5 8993.154 车间 纵舱壁 侧造法 10 双层底分 段 #20+200-#33+200 db2 7.8 8.2 0.7 15990.3 车间 外底板 正造法 11 甲板分段 33 +200-46+200 up3 7.8 8.2 6893.12 车间 甲板板 反造法 12 舷侧分段 (左) 33 +200-46+200 ss3p 7.8 1.9 3.5 7996.93 车间 纵舱壁 侧造法 13 舷侧分段 (右) 33 +200-46+200 ss3s 7.8 1.9 3.5 7996.93 车间 纵舱壁 侧造法 14 双层底分 段 33 +200-46+200 db3 7.8 8.2 渐变 15746.46 车间 外底板 正造法 15 横舱壁分 段 #43 tb2 8 3.5 2219.44 车间 横舱壁 板 侧造法 16 甲板分段 46 +200-59+200 up4 7.8 8.2 7267.62 车间 甲板板 反造法 17 舷侧分段 (左) 46 +200-59+200 ss4p 7.8 1.9 3.5 8472.24 车间 纵舱壁 侧造法 18 舷侧分段46 +200-59+200 ss4s 7.8 1.9 3.5 8472.24 车间 纵舱壁 侧造法 武汉理工大学毕业设计 17 (右) 19 双层底分 段 46 +200-59+200 db4 7.8 8.2 0.8 15896.14 车间 外底板 正造法 20 纵舱壁分 段 46 +200-59+200 lb1 7.8 3.6 1654.74 车间 纵舱壁 板 侧造法 21 纵舱壁分 段 46 +200-59+200 lb2 7.8 3.6 1654.74 车间 纵舱壁 板 侧造法 22 横舱壁分 段 #48 tb3 3.3 3.74 915.519 车间 横舱壁 板 侧造法 23 横舱壁分 段 #49 tb4 3.2 3.74 887.776 车间 横舱壁 板 侧造法 24 横舱壁分 段 #53 tb5 8 3.74 2219.44 车间 横舱壁 板 侧造法 25 甲板分段 #59+200-#72+200 up5 7.8 渐变 7249.16 车间 甲板板 反造法 26 舷侧分段 (左) #59+200-#72+200 ss5p 7.8 渐变 3.5 6443.32 车间 纵舱壁 侧造法 27 舷侧分段 (右) #59+200-#72+200 ss5s 7.8 渐变 3.5 6443.32 车间 纵舱壁 侧造法 28 双层底分 段 #59+200-#72+200 db5 7.8 渐变 0.8 18510.62 车间 外底板 正造法 29 横舱壁分 段 #63 tb6 8 3.5 2385.9 车间 横舱壁 侧造法 30 艏总段 #72+200-86 7.2 12 3.74 49440.32 船台 外底板 正造法 全船分段划分概况如图所示： 方案二： 将船体横向大接缝划在#10+200， #20+200 ，#31+200 ，#41+200，#51+200，#61+200 ，#72+200 ， 将纵向大接缝划在距离船中 4.1 米处，首尾不作纵向划分，采取总段形式。如图： 武汉理工大学毕业设计 18 对上述的两方案比较： （1）对船厂而言两方案起重能力都可以满足； （2）从生产均衡性角度考虑方案二长度比较均匀，因而可能更合理一点； （3）从结构强度考虑，两种方案均避开了应力集中的区域如：上层建筑端部，机座 纵桁末端，舱口角隅等处； （4）从分段尺寸和船厂材料利用角度，方案一分段长度多接近 8 米。因此更能充分 利用材料； （5）从船台周期角度，方案二需要装焊七个横向大接缝，必然要比方案一的船台装 焊周期长；并且施工量大。 （6）纵向接缝二者相同，故不加考虑； 经过比较，本人决定采取第一种方案。 3.2.3 划分分段概况及接缝位置选取理由 选定的第一种方案将全船划分为首尾两个总段，五个底部分段，十个舷侧分段，五个 甲板分段及七个舱壁分段（详见附图一：船体分段划分及余量图）下面将详细论述选择原 因。 (1)首尾总段的大接缝位置及接头形式 将尾总段大接头放在#10+200，如果再向尾，则由于尾尖舱狭小不利于施工，放在#6+200 或者#7+200则对尾总段在船台定位也是不利的。同时注意到#11 有一道横舱壁这样对于 #10+200-#20+200 的舷侧分段在装配时就可以省去假舱壁。艏总段的接缝在考虑了施工环境及 板材利用，起重能力情况下选在#72+200。 （2）#20+200接头选取的原因 注意到#21- - #29 有一个机舱大开口，为保持舱口的完整性。从而，提高舱口精度及避 免总装时舱口围板的高空作业，本人认为接缝选在#10+200 是合适的。 （3）#46+200接头的选取原因 注意到在#43- - #45 范围内的双层底高度有变化，分段接头应避开这些区域，以免对接 麻烦，同时#43 有一道舱壁，这样无论对于甲板分段还是舷侧分段都省了假舱壁。 （4）其他横向接头的选取 其他横向接头的选取，在保证结构的强度和刚性的条件下，则考虑充分利用板材照顾 生产负荷的均衡性。 （5）底部与舷侧的接缝 武汉理工大学毕业设计 19 底部与舷侧的纵缝为了便于装配，决定采用阶梯形的接头，当然错开的 距离不宜过 长以 50- 150mm 为妥，本人决定错开距离为 100mm。 （6）舷侧分段和甲板分段的接缝 距船中 4 米处两侧都有一道纵舱壁，它和舷侧“f”分段共同组成舷侧分段。本人认 为将甲板与舷侧的纵向接缝选在距离船舯 4.1 米处，并且采用阶梯形接头，这样便于装配 施工工艺性比较好。 4 船台装焊工艺船台装焊工艺 4.1 船台安装顺序设计 4.1.1 船台安装的准备工作 4.1.1.1 船台上的准备工作 （1）绘制船台中心线 （2）绘制肋骨检验线 按照船台安装定位线图，在中心线槽钢划出肋骨检验线，并用色漆标上肋位号。 （3）绘制高度标杆上的高度线 在船台的高度标杆上划出基线、水线、甲板边线等高度线，作为激光经纬仪进行船 台辅墩分段吊装定位和检验的标准。本船总装船台为水平船台，需要在船台中部的左右 两侧各设置一个高度标杆。 4.1.1.2 船体上的准备工作 （1）划出分段的船台安装定位线 分段吊装定位线选用通过该分段的水线，船体中心线（或纵剖线）和肋骨线，并且水 线选通过大多数分段的水线，肋骨线选择中部的作为肋骨检验线。 （详细情况见附图二： 船台吊装定位线图） （2）安装吊环 布置和装焊好起重吊环 （3）准备船台装配临时支撑 4.1.2 船台吊装顺序 为尽量减小变形及照顾船台生产均衡性缩短船台周期，决定先吊装中间底部分段 db3 基准分段，然后向首尾和两舷自下而上依次吊装各分段。 （1）吊装基准分段； （2）吊装基准分段上的舱壁和前后的底部分段； （3）吊装基准分段的舷侧分段，向首尾方向继续吊装底部分段和舱壁分段； （4）吊装甲板分段，继续吊装底部分段，舱壁分段和舷侧分段。对已经形成环形船 体段部分，进行分段大接缝的焊接； （5）继续吊装底部分段，舱壁分段和舷侧分段和甲板分段，继续对装配完工的分段 大接缝进行焊接，并对分段大接缝已经施焊结束的舱室开展舾装作业； （6）吊装首尾分总段，继续完成分段大接缝的焊接工作和舱内舾装作业； （7）吊装及焊接上层建筑，进行舾装作业； 详细的吊装顺序参见附图二：船台吊装顺序图。需要注意的是，首先向尾吊装分段， 然后对称吊装右分段。这样有利于先完成尾总段机舱分段的装配，便于提前进行轴系安装 和主机吊装，从而缩短船台周期。 武汉理工大学毕业设计 20 4.1.3 船台定位与安装精度要求 船台安装要求 （单位： mm） 分类 项目 标准范围 允许界限 说明 船台 安装 要求 中心线偏差 双层底分段与船台 3.0 5.0 h 为首尾端点处 的高度 甲板平台横舱壁与双层底 5.0 8.0 首尾端点与船台 0.1%h 船孔中心线与船台 5.0 10.0 水平度 底部，平台，甲板四角水平 8.0 12.0 舱壁左右（前后）水平 6.0 8.0 舷侧分段前后水平 5.0 10.0 舱壁垂直度 0.1%h h 为舱壁高度 定位高度 舱壁 3.0 6.0 舷侧分段 5.0 8.0 肋位 甲板与舷侧板 4.0 10.0 舷侧板与双层底 10.0 20.0 4.2 船台安装工时及工艺进度表 4.2.1 船台安装工时计算 4.2.1.1 计算特点 （1）基于上海船厂的劳动定额编写，且上海船厂的劳动定额手册完全按照造船工艺 过程编写。 （2）强调作业的相似性，工况近似者可以套用同一类计算公式。 （3）采用基数定额计算公式进行计算，即决定影响工时的基数，后套用公式计算。 （4）劳动定额计算的时间范围： a 准备工作时间：熟悉图纸、资料；需用材料统计；材料领取及清洁；操作上前面工序的 交接；工作场地布置；工具准备，修磨等。 b 基本操作时间：按照操作规程完成本工序的全部工作内容，并在所制作的工件上按照规 定标出后续工序所需要的各种符号和材料。 c 完工检验时间：检验；工具归还；场地清理等。 d 自然需要和休息时间。 （5）不属于劳动定额计算的时间 a 气候影响 b 管理因素造成的工时损耗 c 质量不合格引起的返修工时 4.2.1.2 定额基数 l长度（米） b宽度（米） h高度（米） -厚度（毫米） s面积（平方米）s=l*b=l*h=h*b z单位小时不变常数（小时/米或小时/平方米） ，即为单位定额基时。在同类型工作 中单位工时不变。 n变量常数，用于调节同类型工作由于规格大小引起的工时差别。 4.2.1.3 规定与修正 武汉理工大学毕业设计 21 （1）船台装配内容：接头矫正，位置校对，内部构件对位，余量划线及切割，板材 周边定位，临时加强等。 （2） 由于承造厂新河船厂技术水平低于上海船厂， 实际总工时定额取计算值的 1.2 倍， 这个实际值包含了工程繁简调整系数，批量影响调整系数，船型影响调整系数等因素，不 再另行计算。 （3）计算公式中的厚度可取平均板厚；l，b，h 根据实际情况定值，一般为分段的 长，宽，高。 （4）基准段仅有分段位置校对及固定工时，取计算值的 1/2。 4.2 1.4 船台安装工时计算 具体的计算表参见附表三：工时计算表。 4.2.2 船台工艺进度表 船台工艺进度表是船厂合理计划使用船台协调生产的指导性文件，船台工艺表包括船 台各种作业的时间，时间衔接和人员安排。本船船台工艺进度情况详见附图三：船台安装 工艺进度表。 4.3 余量布置划线及切割 4.3.1 余量布置原则 本船余量布置原则是这样的：底部分段 db3作为基准分段不留余量；底部分段、舷侧 分段、甲板分段均在朝向基准分段的一端留余量，另一端不留余量；舷侧分段与底部分段 对接的纵向接头，底部分段不留余量，舷侧分段留余量；舱壁分段与底部连接的下口边缘 留余量，其余边缘不留余量。 。 4.3.2 本船余量布置 本船余量布置情况详见附图一：分段划分及余量布置图 4.3.3 余量划线与切割 （1）甲板与舷侧的纵向接头及舷侧与底部的纵向接头的余量划线切割采取这样的形 式：将一个分段的大接头覆盖在另一个分段上在被覆盖的分段上划出大接头的辅助线，当 分段定位好后，即按照辅助线划出余量线并割除余量。如图（a）所示： （2）底部分段横向接头及其它横向接头等的余量划线切割采取这样的形式：使对接 的分段离开 30 至 50mm 其划线尺寸为分段上肋骨检验线与船台上肋骨检验线的差值，如 图 b 所示。 4.4 船台环形大接缝焊接工艺 船台环形大接缝的焊接从工艺性的角度出发，决定采取分中逐步退焊的原则，其操作 武汉理工大学毕业设计 22 步骤如下图所示； 4.5 密性试验 本船的所有焊缝密性试验 x 光探伤，对机舱等重要舱室采用灌水法，这样做同时可以 进行载荷试验。 其它的舱室等考虑方便性气密法或冲水法。 对检验出的问题在经过处理后， 采用煤油法再次进行密性检验。 下面是试验的标准及操作 海船密性试验标准 序号 试验部位 试验方法 作用原理 中国船检的标准 1 首尾尖舱 压缩空气 法 以压缩空气充入舱室检查焊缝是否漏气 空气压力 0.03-0.05mpa 2 压载水舱 压缩空气 法 以压缩空气充入舱室检查焊缝是否漏气 空气压力 0.03-0.05mpa 3 深油舱 灌水法 按照规定注水于舱室，检查所在焊接缝 隙有无渗漏 至舱顶以上 2.5 米水柱高 4 双层底舱 压缩空气 法 以压缩空气充入舱室检查焊缝是否漏气 空气压力 0.03-0.05mpa 5 泵舱 冲水法 消防嘴喷射一定压力的水流 试验水柱高度不小于 10 米 6 甲板舱壁 舱口盖等 冲水法 消防嘴喷射一定压力的水流 试验水柱高度不小于 10 米 7 机舱 灌水法 按照规定注水于舱室，检查所在焊接缝 隙有无渗漏 至空气管顶水柱高 5 基于基于 caxa 的双层底分段实体生产设计的双层底分段实体生产设计 5.1 #33+200-#46+200双层底分段的实体设计 5.1.1 零件的设计 5.1.1.1 图元生成 （1）外板 1 11 1 2 2 2 22 1 1 1 1 1 2 2 1 11 1 2 2 2 22 1 1 1 1 1 2 2 武汉理工大学毕业设计 23 以 k 列板为例，从“图素”拖入一板，编辑包围盒，在长，宽，高中分别输入 7800， 1600，14 如图： 点击“确定” ，则一长宽厚分别为 7800，1600，14mm 的板就制成了 (2)普通肋板 以 db4- - #34t 为例： 方法一：从图素中拖入一实体，再单击工具条中的“拉伸特征”命令，实体的面的边 线会变为淡绿色，选择某一面（侧面即边为 4000，700 的面）出现对话框， （如图） 完成对话框进入二维设计截面；绘图。 绘制完如图所示肋板截面后，点击完成造型。 武汉理工大学毕业设计 24 在“新元素如何影响已有的零件”选择“增料”在“生成实体/曲面？”中选择“实体” ， 点击“下一步”在新的对话框中选择“在特征末端”和“离开选择的表面”点击“下 一步”在新的对话框中选择“到指定的距离”在距离中输入“10”点击“下一步” ，出现 新的对