浅谈船体生产设计精度控制技术

彭秉龙+王忠伟

（大连中远船务工程有限公司 辽宁省大连市 116023）

摘 要：近几年船舶市场不景气，控制成本输出同时使企业效益最大化成为市场竞争力的法宝之一，而船舶精度控制技术在这方面起到了举足轻重的作用，因为它不仅能缩短船舶建造周期同时降低成本，并且能提高船舶质量，在船舶建造中起到了重要的地位。本文就船体生产设计精度控制技术进而分析。

关键词：船体；设计；精度控制

引言

船体建造精度控制技术以船体建造精度标准为基本衡量准则，通过利用现代科学管理技术手段，对船舶建造过程中的尺寸精度控制，以此来不断健全精度控制体系、建立精度管理体制、完善精度检测手段和方法并提出精度控制目标及其计划等。

一、精度控制计划

编制精度计划不仅是船体精度控制的重要环节和核心所在，也是整个控制工作系统正常运转的枢纽。生产设计、工艺准备和施工实施阶段的精度控制，都应该严格按照精度计划的原则和要求执行，这样才能最终达到实现船体建造的精度目标。

在船体分段建造精度管理体系中，精度计划的主要任务是确定补偿量值和加工工艺方法，编制出船体精度管理计划的标准、规范，提出船体建造各阶段的精度管理要求。补偿量加放是否合理恰当，直接关系到船体精度控制的成败，而尺寸链理论是研究产品各零部件之间尺寸关系的一种有效的方法。

1.1尺寸链在精度设计中的的应用

计算尺寸链就是为了正确地确定尺寸链中各环的尺寸和公差，并合理分配公差。通常有以下用法。

正算法。已知组成环的基本尺寸和极限偏差，求封闭环的基本尺寸和偏差，主要用于验证设计是否正确。

中间算法。己知封闭环及组成环的尺寸和偏差，求某一组成环的尺寸和偏差。主要用于工艺上，进行基准面换算和确定工序尺寸。

反算法。己知封闭环的基本尺寸和极限偏差以及组成环的基本尺寸，求组成环的偏差，主要用于精度设计方面。

求取补偿量的工作，实际上就是先进行各项系统误差和随机误差的合成，然后将合成误差的负值取为预留的补偿值，对加工过程中的尺寸进行校正，以保证合拢精度，达到无余量上船台的目的。具体做法是，由后一道工序向前一道工序提出具体的精度要求，即船台（船坞）总装向总段制作提出具体要求，总段向分段提出具体要求，分段向部件提出具体要求，最后落实到零件上规定出具体的要求。要求包括下料、余量的切割范围、初余量设计值，余量切割时机、具体补偿值的大小等。

1.2补偿量的分配

尺寸的精度补偿就是在基本尺寸的基础上新增一个值，供船体建造各工序配合使用，并最终在满足工件配合尺寸精度要求的基础上被各道工序弥合。增加的量值被称为补偿量。

以一维补偿量的分析为例，设总补偿量为A，系统误差的补偿量为X，随机误差的补偿量为Y，总补偿量为： ，式中ai各工艺阶段补偿量的平均值，即零件加工、零件装配、部件装配、组件装配、分段装配、总段装配以及船台（坞）合拢补偿量；n、m各工序内系统误差和随机误差的项数。

1.3补偿量的计算

在确定补偿量时以焊接收缩变形因素为主。本来，在确定补偿量的时候，应该全面考虑各种不同的因素对工件变形的影响，但由于船舶建造过程中的影响因素太多，并且错综复杂，而焊接收缩变形及量值较其他因素影响大，所以目前从简化问题及由此尚能满足工程要求的角度出发，考虑因素时主要考虑焊接收缩变形。

二、船体分段建造中的精度控制

2.1过程中的精度控制

在船体分段建造的精度控制中，每个阶段都要进行严格的精度控制，这样既能保证本建造阶段的精度满足要求，同时也为下一个建造阶段的精度控制打下良好的基础。在各阶段中，其每个工序的精度控制程序应该包括，典型工艺流程、精度控制点、精度标准与检验。现分别表述如下。

①典型工艺流程。在每个工序的精度控制过程中，应确定一个合理的工艺流程。合理的工艺流程既能够使施工人员按照统一的程序进行产品的生产，也有利于保证产品的精度与质量。②精度控制点。精度控制点明确了影响产品精度与质量的主要因素，使施工人员能够在生产过程中自行对产品精度进行控制，保证产品的精度与质量。③精度标准与检验。精度标准是精度控制过程中检验的基础，是检验产品精度的参照物，同时也是保证下道工序精度的前提。

2.2精度控制過程中的数据测量

在船舶建造精度管理中测量一般归结为大、中尺寸的测量，与一般尺寸工件的测量相比，船舶建造中的测量难度较大。在影响大尺寸工件制造误差的多种因素中，测量误差占有最大的成分，同时，测量手段的选择也受到很大的限制。要提高造船精度和造船质量，必须要有可靠的检测工具和较高的测量水平，开发合适的先进测量技术，是加快造船业发展步伐的有效途径。

2.3对反馈数据的分析

在得到反馈数据以后，应及时选用合适的数理统计方法对反馈数据进行汇总、统计、分析，修正补偿量，更好地达到指导生产的作用。常用的数理统计方法有如下几种。

①正态分布。正态分布是具有两个参数μ和σ的连续型随机变量的分布，第一个参数μ是服从正态分布的随机变量的均值，第二个参数σ是此随机变量的标准差，所以正态分布记作N（μ，σ）。服从正态分布的随机变量的概率规律为取μ邻近的值的概率大，而取离μ越远的值的概率越小；σ越小，分布越集中在μ附近，σ越大，分布越分散。②直方图。即用一系列等宽不等高的长方形来表示数据。宽度表示数据范围的时间间隔，高度表示在给定间隔内数据出现的频数，变化的高度形态表示数据的分布情况。根据直方图提供的信息，可以推算出数据分布的各种特征值和过程能力指数以及过程的不合格品率等，为质量改进提供信息。③控制图。在过程中，异常因素对产品的质量变异影响的程度是很大的。控制图是一种用于判断过程正常还是异常的统计工具，可以有效区分过程的波动是固有的还是异常因素所引起的，为质量管理从传统的质量检验阶段发展到统计质量控制阶段提供了有效的工具。④因果图。主要用于分析质量特性（结果）与可能影响质量特性的因素的（原因）的一种工具，可以将许多可能的原因归纳成原因类别与子原因，画成形似于鱼刺的图，通过对这些因素进行全面系统地观察与分析，找出其因果关系，从而把握现状、寻找措施解决问题。⑤散布图。是研究成对出现的数据（每对数据在平面直角坐标系中与一个点一一对应），即两组变量之间相关关系的图示技术。散布图可以进行定性分析，也可以进行定量分析（回归分析）。⑥调查表。即适用于收集数字数据，又适用于非数字数据；是用于收集和记录数据的一种表格形式，便于按统一的方式收集数据并进行统计计算和分析。调查表用于对事物或项目的调查，需明确调查的基本要求、目的、类型和方式等。

三、结束语

造船技术中最重要的一项技术就是船体建造精度控制技术。船体建造精度控制技术的核心内容是精度控制，而船体精度控制的难点之一是分段变形问题。通过船厂的实践，作者认为在船体分段预制过程中所采取的防变形措施总体来说是比较成功的，对工程的顺利进行和质量的保证等方面起到了积极作用。但是对于能够成功地灵活应用船体建造精度控制技术，需要较长的时间并且是一个循序渐进的过程。

参考文献：

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