CN103818540A - 偏心全回转舵桨装置基座的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种偏心全回转舵桨装置基座的加工方法。该偏心全回转舵桨装置基座包括圆形的基座面板，基座面板开设有偏心圆孔而呈环状，基座面板底面设有内筒体和外筒体，内筒体的轴线与偏心圆孔的轴线重合，外筒体的轴线与基座面板周壁的轴线重合，内、外筒体之间设有肘板，其特征在于该方法包括以下步骤：一、基座面板、内筒体以及外筒体的加工步骤；二、组合定位步骤；三、整体焊接步骤；四、机加工以及钻孔步骤。本发明与现有技术相比具有如下优点：1、提高了材料的利用率，减少焊材消耗；2、很好的控制了焊接变形，满足了设备精度要求；3、通过减少制作及加工时间，满足了生产节点的要求；4、降低了运输成本；5、降低了整体制作成本。

Description

偏心全回转舵桨装置基座的加工方法

技术领域：

本发明涉及一种船用设备安装基座的加工方法，尤其是一种偏心全回转舵桨装置基座的加工方法。

背景技术：

随着海洋经济的到来以及各国对能源的需求，海洋工程供应船的需求近年来也呈逐年增加的势头，推进方式也由传统的尾轴导流罩式向全回转式发展。而目前大功率的海工船所使用的全回转设备，尤其是偏心全回转舵桨装置基座，因体积大重量重、运输不便等原因，存在着制作成本费用高、制作精度难控制的问题。尤其是委外制作成本费用高、制作精度难控制、运输困难、委外制作时间周期长影响生产节点。

发明内容：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种可降低成本、提高产品精度的偏心全回转舵桨装置基座的加工方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种偏心全回转舵桨装置基座的加工方法，该偏心全回转舵桨装置基座包括圆形的基座面板，基座面板开设有偏心圆孔而呈环状，基座面板底面设有内筒体和外筒体，内筒体的轴线与偏心圆孔的轴线重合，外筒体的轴线与基座面板周壁的轴线重合，内、外筒体之间设有肘板，其特征在于该方法包括以下步骤：

一、基座面板、内筒体以及外筒体的加工步骤：

将整个基座面板分成三段下料，在对接处开设坡口，并预留加工余量，然后将三段料放于预制的胎架或平台上首尾相连焊接成环状，焊接结束后对接口进行退火处理，再通过工装机械压平并检验焊缝和整个基座面板的平面度，检验合格后制作定位标记以便后续步骤中内筒体、肘板以及外筒体的定位；

内筒体由一块板按弧度加工成C形，并在C形板的对接处以及内筒体与基座面板连接处开设坡口，检验加工精度后，以按内筒体内侧弧度预制的胎膜板为基准，焊接内筒体板并在外侧加装马板，焊接后检测内筒体的内径；

将整个外筒体分成六件按同一弧度加工成弧形板并在弧形板的对接处以及外筒体与基座面板连接处开设坡口，并检验加工精度；

二、组合定位步骤：

将加工好的基座面板固定在胎架上，然后将带胎膜板的内筒体以及肘板按定位标记定位，检验内筒体以及肘板的安装垂直度，合格后按外筒体内侧弧度制作两层或三层内模板，在肘板间分段安装，并检验内模板与外筒体的定位标记的重合度，然后将外筒体定位；

三、整体焊接步骤：

先将各肘板与内筒体分别焊接，然后将各肘板与基座面板分别焊接，再将内筒体与基座面板焊接；

弧形板之间形成有焊接坡口和合拢口，形成焊接坡口的弧形板直接焊接，部分肘板穿过弧形板之间的合拢口并分别与两侧的弧形板焊接，其余肘板与外筒体内壁焊接；

最后将外筒体与基座面板焊接在一起；

四、机加工以及钻孔步骤：

对基座面板的端面、周壁以及偏心圆孔加工，并钻螺栓孔。

上述技术方案可通过以下措施作进一步改进：

在基座面板的加工步骤中，对接处开设X型坡口，将基座面板的上表面朝上分别放于胎架上，拼接成环，先焊接上表面坡口部分，然后将整个基座面板翻身，先用碳棒对焊缝清根，再焊接下表面坡口部分，整个基座面板焊接成形后退火处理，退火温度控制在80-120°，范围在焊缝左右100mm内，通过工装机械压平后，平面度必须小于或等于2ｍｍ。

在整体焊接步骤中，所有焊缝均只先焊二道封底焊，然后分别检查内、外筒体的垂直度，合格后进行下一遍的焊接，每焊完一遍检查一次，直至焊接结束。

在组合定位步骤中，弧形板之间留有三个合拢口，位于或靠近内、外筒体最接近处的三块肘板分别插入对应的合拢口。

在整体焊接步骤中，所有焊缝焊接前应作预热处理，预热温度为80-120°，预热范围为除坡口外的焊缝左右100mm范围内。

在整体焊接步骤中，有关肘板的焊接应对称施焊，内、外筒体与基座面板的焊接应先焊肘板一侧，另一侧焊接前先清根再焊接。

在整体焊接步骤中，整个偏心全回转舵桨装置基座焊接成形后退火处理，参照基座面板的退火。

在整体焊接步骤中，在合拢口处的装焊前，装焊位置先安装衬垫。

本发明与现有技术相比具有如下优点：1、提高了材料的利用率，减少焊材消耗；2、很好的控制了焊接变形，满足了设备精度要求；3、通过减少制作及加工时间，满足了生产节点的要求；4、降低了运输成本；5、降低了整体制作成本。

附图说明：

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明：

图1为本发明的偏心全回转舵桨装置基座的立体透视图；

图2为本发明的偏心全回转舵桨装置基座的俯视图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为本发明的基座面板的俯视图；

图5为本发明的外筒体、内筒体以及内、外筒体之间连接的10块肘板的立体图；

图6为本发明的外筒体、内筒体以及内、外筒体之间连接的10块肘板的俯视图；

图7和图8是第一、十、九块肘板处坡口形式的示意图；

图9是第二至八块肘板处坡口形式的示意图；

图10至图12为本发明的基座面板、外筒体、内筒体以及肘板的焊接结构示意图；

图13为本发明的胎架结构示意图；

图14为图13的B-B剖视图；

图15为本发明的制作胎架时所画地样线示意图。

具体实施方式：

如图1至图15所示，本发明的一种偏心全回转舵桨装置基座的加工方法，该偏心全回转舵桨装置基座包括圆形的基座面板1，基座面板1开设有偏心圆孔而呈环状，基座面板1底面设有内筒体3和外筒体2，内筒体3的轴线与偏心圆孔的轴线重合，外筒体2的轴线与基座面板周壁的轴线重合，内、外筒体之间设有肘板4，具体地，内、外筒体之间设有10块肘板,该方法包括以下步骤：

一、基座面板、内筒体以及外筒体的加工步骤：

将整个基座面板1分成三段下料，在对接处开设坡口，并预留加工余量，然后将三段料放于预制的胎架或平台上首尾相连焊接成环状，焊接结束后对接口进行退火处理，再通过工装机械压平并检验焊缝和整个基座面板的平面度，检验合格后制作定位标记以便后续步骤中内筒体3、肘板4（共10块）以及外筒体2的定位；

内筒体3由一块板按弧度加工成C形，并在C形板的对接处以及内筒体与基座面板连接处开设坡口，检验加工精度后，以按内筒体内侧弧度预制的胎膜板为基准，焊接内筒体板并在外侧加装马板，焊接后检测内筒体的内径；

将整个外筒体1分成六件按同一弧度加工成弧形板并在弧形板的对接处以及外筒体与基座面板连接处开设坡口，并检验加工精度；

二、组合定位步骤：

将加工好的基座面板固定在胎架（如图13所示）上，然后将带胎膜板的内筒体以及肘板按定位标记定位，检验内筒体以及肘板的安装垂直度，合格后按外筒体内侧弧度制作两层或三层内模板，在肘板间分段安装，并检验内模板与外筒体的定位标记的重合度，然后将外筒体定位；

三、整体焊接步骤：

先将各肘板与内筒体分别焊接，然后将各肘板与基座面板分别焊接，再将内筒体与基座面板焊接；

弧形板之间形成有焊接坡口和合拢口，形成焊接坡口的弧形板直接焊接，部分肘板穿过弧形板之间的合拢口并分别与两侧的弧形板焊接，其余肘板与外筒体内壁焊接；

最后将外筒体与基座面板焊接在一起；

四、机加工以及钻孔步骤：

对基座面板的端面、周壁以及偏心圆孔加工，并钻螺栓孔。

通过合理的工艺技术方案和工艺流程，提高材料利用率、减少焊材消耗、减少焊接变形、减少制作及加工时间、提高制作和安装精度、降低制作成本。本发明通过制定合理的工艺技术方案和工艺流程，很好的解决了上述问题。并具有以下优点：提高了材料的利用率，减少焊材消耗。很好的控制了焊接变形，满足了设备精度要求。通过减少制作及加工时间，满足了生产节点的要求。由于在本厂制作，不存在运输困难也不发生运输费用。降低了整体制作成本。

在基座面板的加工步骤中，对接处开设X型坡口，将基座面板的上表面朝上分别放于胎架上，拼接成环，先焊接上表面坡口部分，然后将整个基座面板翻身，先用碳棒对焊缝清根，再焊接下表面坡口部分，整个基座面板焊接成形后退火处理，退火温度控制在80-120°，范围在焊缝左右100mm内，通过工装机械压平后，平面度必须小于或等于2ｍｍ。

在整体焊接步骤中，所有焊缝均只先焊二道封底焊，然后分别检查内、外筒体的垂直度，合格后进行下一遍的焊接，每焊完一遍检查一次，直至焊接结束。

在组合定位步骤中，弧形板之间留有三个合拢口，位于或靠近内、外筒体最接近处的三块肘板分别插入对应的合拢口。

在整体焊接步骤中，所有焊缝焊接前应作预热处理，预热温度为80-120°，预热范围为除坡口外的焊缝左右100mm范围内。

在整体焊接步骤中，有关肘板的焊接应对称施焊，内、外筒体与基座面板的焊接应先焊肘板一侧，另一侧焊接前先清根再焊接。

在整体焊接步骤中，整个偏心全回转舵桨装置基座焊接成形后退火处理。

在整体焊接步骤中，在合拢口处的装焊前，装焊位置先安装衬垫。

如图1至图12所示，本发明制造的一种偏心全回转舵桨装置基座，包括圆形的基座面板1，基座面板开设有偏心圆孔11而呈环状，基座面板底面焊接有内筒体3和外筒体2，内筒体3的轴线与偏心圆孔的轴线重合，外筒体2的轴线与基座面板的轴线重合，内、外筒体之间焊接有十块肘板4，十块肘板分别为第一块肘板4-1、第二块肘板4-2、第三块肘板4-3、第四块肘板4-4、第五块肘板4-5、第六块肘板4-6、第七块肘板4-7、第八块肘板4-8、第九块肘板4-9、第十块肘板4-10、各肘板上端与基座面板焊接呈垂直状。

该偏心全回转舵桨装置基座共有十块肘板，肘板沿偏心圆孔的半径布置，其中，第十块肘板4-10设置于内筒体最接近外筒体处，第二、五、八、十块肘板呈四等分内筒体状，第一块肘板4-1呈等分第二块肘板4-2与第十块肘板4-10夹角状，第三、四块肘板4-3、4-4呈三等分第二块肘板4-2与第五块肘板4-5夹角状，第九块肘板4-9呈等分第八块肘板4-8与第十块肘板4-10夹角状，第六、七块肘板4-6、4-7呈三等分第五块肘板4-5与第八块肘板4-8夹角状。

基座面板顶面焊接有四个吊耳5，四个吊耳的位置分别与第一、四、

六、九块肘板的位置对应。

基座面板上设有处于肘板之间的八个镂孔12，八个镂孔与第一、二、三、四、五、六、七、八、九块肘板间隔排列。

如图4所示，基座面板分为三段平板，该三段平板首尾相连焊接成环状。

如图7和图8所示，外筒体2由六块弧形板组合焊接而成，弧形板之间留有三处合拢口，第一、十、九块肘板分别插入对应的合拢口且该肘板分别与相邻的弧形板焊接在一起。

为了方便说明本发明的一种偏心全回转舵桨装置基座的加工方法，可参照如下具体步骤：

1.材料的选取

由于基座面板1加工完成后是一个偏心圆平面。外圆的直径为4580mm，内圆的直径为

，加工后的厚度要求是50mm。从基座整体制作变形控制及基座加工要求二方面考虑，基座面板的材料选用为：60mm的板材,内、外筒体和肘板的材料选用为：30mm的板材，规格不限，材质ABS-A。

2.基座面板的制作

①.为保证基座面板拼装精度，减少大的焊接变形。将整个基座面板分成三等份下料，合拢口位置开好X型坡口。同时为保证内、外圆平面的圆度要求（内圆即偏心圆孔，外圆即基座面板周壁围成的圆），下料时内、外圆都应该预留3～5mm的加工余量，便于基座整体焊接结束后通过机加工工装的二次加工，达到设计要求。

②.在制作场地划好地样线，按胎架图制作胎架，将基座面板的上表面朝上分别放于胎架上，按地样线拼接成圆环，先焊接上表面坡口部分，然后将整个基座面板翻身，先用碳棒对焊缝清根，再焊接下表面坡口部分。所有焊接结束后应对焊接接口进行退火处理（退火温度控制在80～120°，范围在焊缝左右100mm内），最后通过工装机械压平并提交焊缝和平面度报验，平面度必须≤2ｍｍ，报验合格后打上前后左右及圆心十字线洋冲标志、在下平面划出内、外筒体及肘板安装线（即定位标记）、螺栓孔中心线，以便于后续步骤中的钻孔和内筒体、外筒体、肘板定位操作。

3.内、外筒体的加工制作

①.外筒体2由于外侧直径达4250mm，外侧周长达13.35m，委外加工后运输不方便，同时为避免肘板件号4-1、4-10、4-9与外筒体内侧无法施焊，将整个外筒体分为六件按同一弧度加工并在筒体对接处及筒体与面板连接处开好双面坡口回厂，其中外筒体位于编号为4-1和4-10两肘板之间、编号为4-10和4-9两肘板之间的二块板在外筒体对接处及外筒体与面板连接处开外侧单面坡口，其它位置开双面X型坡口。外筒体用三芯辊加工时，注意调节好下滚筒的水平，避免加工板材受力不均。外筒体板回厂后，应逐块检查加工精度和坡口形式是否符合要求。

②.内筒体3外侧直径为2970mm，筒体外侧弧长为6.33m，由于无死焊位置，因此建议内筒体用一块板按弧度加工好回厂。并在筒体对接处及筒体与面板连接处开好双面坡口回厂。内筒体加工回厂应检查加工精度和坡口形式是否符合要求。

③.按内筒体内侧弧度先制作2～3块胎膜板，在平台或胎架上划好内筒体的拼接地样线，制作内筒体拼接胎架并安装胎膜板，完成后焊接内筒体板（拼装时注意将焊缝接口错开法兰螺栓孔的位置并在外侧加装马板）。焊后应测量内筒体的内直径(直径为：2910mm，允许误差为0～+3mm)。

④.将拼接合格的基座平面上口朝下放于胎架上并点焊固定，用测量仪器按先前的十字线标记找出内、外筒体的圆心，分别画出内筒体安装线及螺栓连接位置的机加工线，外筒体安装线、螺栓连接位置的机加工线，十块肘板安装位置线。

⑤.将内筒体（同胎膜板）及肘板分别按安装线定位，检查内筒体及肘板的安装垂直度，合格后按外筒体的内侧圆弧制作2～3块内模板，在肘板间分段安装。检查内模板与安装线的重合度，合格后分别安装外筒体板。

⑥.外筒体板定位后，可进行焊接。焊接顺序按图11和图12所示①～⑦焊接。为减少因大量焊接产生的变形影响内、外筒体直径的公差，所有焊缝均只先焊二道封底焊，然后分别检查内、外筒体的垂直度，合格后进行下一遍的焊接（每焊完一遍检查一次），直至焊接结束。焊后检查内、外筒体的内侧直径（内筒体直径为2910mm,允许误差为：0～+3mm；外筒体直径为4190mm,允许误差为：0～+2mm）。

⑦.内、外筒体的焊接，尽可能先焊肘板一侧，另一侧焊接前先清根再焊接，并严格控制焊角高度。外筒体位于编号为4-1和4-10两肘板之间、编号为4-10和4-9两肘板之间的二块板在装焊前，装焊位置应先安装钢衬垫14，内部清洁打磨结束，涂装结束后安装。所有焊接结束后，全部做退火处理（要求同上）。结束后松胎（内筒体模板不拆），报精度测量基座的整体尺寸，包括：面板平直度、内、外筒体直径公差等。

⑧.整体尺寸检查合格后，安装6个辅助翻身吊环，整个机座翻身正立，调好水平，按事先划好的安装线安装永久吊环。吊环安装时，应按图纸要求开好坡口焊接。

4.机加工及钻孔要求

①.将制作合格的基座吊运到合适位置，调好水平，钳工按精度及工艺做好的标记定位，用自制工装配合购买的加工设备加工面板下口螺栓连接位置。

②.基座制作完成并检验合格后，可进行法兰孔的配钻。钻孔前应检查桨机法兰的螺栓孔是否与确认图相符，用测量仪器根据先前做好的十字线标示分别找出内、外筒体的圆心，再用工装划出内外筒体螺栓孔径的中心线。

③.为保证左右基座的安装正确，钻孔前应分别制作内、外法兰钻孔模板，核对尺寸后按基座面板上的标记将模板固定在基座面板上钻孔、锪平，直至内外筒体共120个螺栓孔全部完成。孔径为。

④.基座面板内外圆的加工，基座面板上、下平面加工，可在钻孔结束后在地面用自购的加工设备现场进行加工。

5.焊接时应注意的事项：

①.所有的焊接材料、焊接电流、电压、焊接速度等均应按“焊接工艺”执行。

②.所有操作人员必须具备相应等级的操作证书。

③.焊接时应采用双数焊工对称施焊。

④.所有的焊接均应按焊接顺序有序焊接。

⑤.所有焊缝（包括基座面板、内、外筒体对接，肘板角接）焊接前应作预热处理，预热温度为80～120°，预热范围为焊缝左右100mm范围（不要在坡口内预热）。

⑥.所有完工的对接焊缝，均应做UT检查（或按船东、船检要求）。

6.全回转舵桨装置基座制作测量表。

Claims (8)

1.一种偏心全回转舵桨装置基座的加工方法，该偏心全回转舵桨装置基座包括圆形的基座面板，基座面板开设有偏心圆孔而呈环状，基座面板底面设有内筒体和外筒体，内筒体的轴线与偏心圆孔的轴线重合，外筒体的轴线与基座面板周壁的轴线重合，内、外筒体之间设有肘板，其特征在于该方法包括以下步骤：

一、基座面板、内筒体以及外筒体的加工步骤：

将整个基座面板分成三段下料，在对接处开设坡口，并预留加工余量，然后将三段料放于预制的胎架或平台上首尾相连焊接成环状，焊接结束后对接口进行退火处理，再通过工装机械压平并检验焊缝和整个基座面板的平面度，检验合格后制作定位标记以便后续步骤中内筒体、肘板以及外筒体的定位；

内筒体由一块板按弧度加工成C形，并在C形板的对接处以及内筒体与基座面板连接处开设坡口，检验加工精度后，以按内筒体内侧弧度预制的胎膜板为基准，焊接内筒体板并在外侧加装马板，焊接后检测内筒体的内径；

将整个外筒体分成六件按同一弧度加工成弧形板并在弧形板的对接处以及外筒体与基座面板连接处开设坡口，并检验加工精度；

二、组合定位步骤：

将加工好的基座面板固定在胎架上，然后将带胎膜板的内筒体以及肘板按定位标记定位，检验内筒体以及肘板的安装垂直度，合格后按外筒体内侧弧度制作两层或三层内模板，在肘板间分段安装，并检验内模板与外筒体的定位标记的重合度，然后将外筒体定位；

三、整体焊接步骤：

先将各肘板与内筒体分别焊接，然后将各肘板与基座面板分别焊接，再将内筒体与基座面板焊接；

弧形板之间形成有焊接坡口和合拢口，形成焊接坡口的弧形板直接焊接，部分肘板穿过弧形板之间的合拢口并分别与两侧的弧形板焊接，其余肘板与外筒体内壁焊接；

最后将外筒体与基座面板焊接在一起；

四、机加工以及钻孔步骤：

对基座面板的端面、周壁以及偏心圆孔加工，并钻螺栓孔。

2.根据权利要求1所述的偏心全回转舵桨装置基座的加工方法，其特征在于：在基座面板的加工步骤中，对接处开设X型坡口，将基座面板的上表面朝上分别放于胎架上，拼接成环，先焊接上表面坡口部分，然后将整个基座面板翻身，先用碳棒对焊缝清根，再焊接下表面坡口部分，整个基座面板焊接成形后退火处理，退火温度控制在80-120°，范围在焊缝左右100mm内，通过工装机械压平后，平面度必须小于或等于2ｍｍ。

3.根据权利要求1所述的偏心全回转舵桨装置基座的加工方法，其特征在于：在整体焊接步骤中，所有焊缝均只先焊二道封底焊，然后分别检查内、外筒体的垂直度，合格后进行下一遍的焊接，每焊完一遍检查一次，直至焊接结束。

4.根据权利要求1所述的偏心全回转舵桨装置基座的加工方法，其特征在于：在组合定位步骤中，弧形板之间留有三个合拢口，位于或靠近内、外筒体最接近处的三块肘板分别插入对应的合拢口。

5.根据权利要求1所述的偏心全回转舵桨装置基座的加工方法，其特征在于：在整体焊接步骤中，所有焊缝焊接前应作预热处理，预热温度为80-120°，预热范围为除坡口外的焊缝左右100mm范围内。

6.根据权利要求1所述的偏心全回转舵桨装置基座的加工方法，其特征在于：在整体焊接步骤中，有关肘板的焊接应对称施焊，内、外筒体与基座面板的焊接应先焊肘板一侧，另一侧焊接前先清根再焊接。

7.根据权利要求1所述的偏心全回转舵桨装置基座的加工方法，其特征在于：在整体焊接步骤中，整个偏心全回转舵桨装置基座焊接成形后退火处理。

8.根据权利要求1所述的偏心全回转舵桨装置基座的加工方法，其特征在于：在整体焊接步骤中，在合拢口处的装焊前，装焊位置先安装衬垫。

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