CN106514096A - 一种制造船舵的辅助工装及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制造船舵的辅助工装及方法，属于船舶设备制造技术领域。辅助工装主要包括用于拼装船舵的胎架工装以及多个用于折弯船舵壳板和检测其曲率的成形样板，制造方法采用该辅助工装，并且包括制作工装工序、折弯成形工序、冷装校正工序、焊接成形工序，通过使用专用的成形样板和胎架工装，保证船舵壳板流线形的准确度，并制定合理的船舵冷装顺序，使筋板和舵承的安装更加便捷牢固，同时，有效控制了壳板与筋板的冷装间隙、船舵的外观尺寸精度，提高了产品质量和一次性生产合格率、减少工作量，满足图纸要求和用户要求。

Description

一种制造船舵的辅助工装及方法
技术领域
本发明涉及一种制造船舵的辅助工装及方法，属于船舶设备制造技术领域。
背景技术
目前船舵的制造工艺存在一些不足，经工艺分析，生产制造难点主要集中在壳板线形精度要求高，冷装间隙难控制，长焊缝焊接变形收缩大，舵叶焊后外观尺寸超差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：如何提高壳板线形精度，如何控制冷装间隙以及长焊缝变形收缩导致外观尺寸超差的问题。
为了达到以上目的，本发明的技术方案如下：一种制造船舵的辅助工装，包括用于拼装船舵的胎架工装以及多个用于折弯舵叶壳板和检测其曲率的成形样板，所述成形样板的一侧为曲线形并与舵叶壳板对应位置处的内侧相匹配，所述胎架工装为卧式，并以船舵舯剖面为水平基准面，其主要由多片竖直固定在支架上的相互平行的胎架线形板沿水平基准面间隔分布而成，所述胎架线形板上部呈曲线形并与船舵相应位置处的截面相匹配。
进一步地，所述成形样板至少包括两个分别用于折弯舵叶壳板上端面、下端面的成形样板。通常情况下，舵叶壳板两端配备成形样板即可满足需求，如果舵叶壳板长度较大，则可在其中部也配置成形样板，用来成形校正检测。
进一步地，所述胎架线形板上部呈曲线形，包括主舵部、副舵部，其分别与襟翼舵的主舵叶、副舵叶相应位置处的截面相匹配；所述成形样板至少包括两个分别用于折弯主舵叶壳板上端面、下端面的主舵叶成形样板以及两个分别用于折弯副舵叶壳板上端面、下端面的副舵叶成形样板。这种结构适合于制造襟翼舵，并且在一个胎架工装上即可完成主舵与副舵的冷装校正过程。
一种制造襟翼舵的方法，采用上述的辅助工装，包括以下步骤：一、制作工装工序：a，制作成形样板，根据舵叶壳板各截面内侧的不同线形制作成形样板；b，制作胎架工装，根据舵叶壳板各截面外侧的不同线形制作多个胎架线形板并竖直固定在支架上，各胎架线形板之间相互平行并沿水平基准面间隔分布；二、折弯成形工序：在坯料上画出成形参考线、中心线、折弯线并打上样冲眼，其中折弯线以成形参考线为中心等间距向两边均匀分布，使用成形样板在折弯机上进行成形，制成舵叶壳板； 三、冷装校正工序：壳板成形后将壳板和舵承吊上胎架冷装校正，校正后在壳板内侧的筋板处焊接点固加强筋；四、焊接成形工序：将各部件焊接一体并总装。上述的制作工装的顺序可调换，如先制作成形样板再制作胎架工装，或者先制作胎架工装，再制作成形样板。针对舵承部件的焊接，先将舵承整体预热后与筋板焊接，焊后去应力退火，并进行UT检测，保证此关重件的焊缝质量。
进一步地，所述筋板包括相互垂直的横筋板和竖筋板，焊接竖筋板之前，在竖筋板两边点固加强筋并按照公式ΔL=（K1×L×Aw）/A预留收缩余量，其中 ΔL(mm) 为收缩余量，K1为变形系数，Aw(mm2)为焊缝截面积，A(mm2)为筋板截面积。
筋板有助于提高舵叶强度，另外，由于长焊缝在焊接过程中容易变形收缩，故对其预留收缩余量，可以控制舵叶焊后的外观尺寸超差，提高其线形准确度。另外，每隔250mm~350mm点固加强筋。采用该方法，舵叶整体直线度偏差，舵承中心孔偏差在DIN ENISO13920_BF等级要求范围内，符合DNVGL船级社规范。
进一步地，焊接成形工序中，焊接之前将板厚≥30mm的零件预热，预热温度范围为150~200℃。
本发明的有益效果如下：本发明提供的船舵制造辅助工装及方法，通过使用专用的成形样板和胎架工装，保证船舵壳板流线形的准确度，并制定合理的船舵冷装顺序，使筋板和舵承的安装更加便捷牢固，同时，有效控制了壳板与筋板的冷装间隙、舵叶焊后的外观尺寸精度，提高了产品质量和一次性生产合格率、减少工作量，满足图纸要求和用户要求。壳板经胎架线形板和横筋板双校正，可进一步保证其线形准确度，控制壳板与筋板的冷装间隙≤2mm（有特殊结构要求除外），舵叶整体直线度偏差、舵承中心孔偏差在DIN ENISO13920_BF等级要求范围内符合DNVGL船级社规范。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：
图1为实施例二不带副舵的船舵结构示意图；
图2为实施例一带副舵的襟翼舵结构示意图；
图3为实施例一胎架工装结构示意图；
图4为实施例一主舵叶壳板的上成形样板结构示意图；
图5为实施例一壳板折弯成形示意图。
图中： 1 舵承，2横筋板， 3壳板， 4竖筋板，5胎架线形板，6-1上成形样板，6-2下成形样板，6-3中成形样板，7支架，8主舵部，9副舵部, 10成形参考线，11折弯线。
具体实施方式
实施例一
为了更好地理解本发明，以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。图2至图5示出了本发明的第一种实施方式，具体为制作襟翼舵的辅助工装及制作方法，如图5所示，胎架工装为卧式，并以主舵舯剖面为水平基准面，其主要由7片竖直固定在支架上的相互平行的胎架线形板5沿水平基准面间隔分布而成，胎架线形板5的上部为曲线形并包括主舵部8与副舵部9，其分别与主舵叶、副舵叶相应位置处的截面相匹配。
利用该辅助工装可以制造襟翼舵，具体步骤是：首先进行制作工装工序，a，制作成形样板，根据主舵叶壳板、副舵叶壳板各截面内侧的不同线形分别制作三个成形样板； b，制作胎架工装，根据主舵叶壳板、副舵叶壳板各截面外侧的不同线形制作7个胎架线形板并竖直固定在支架上，各胎架线形板之间相互平行并沿水平基准面间隔分布。如图4所示，上成形样板6-1的一侧为曲线形并与主舵叶壳板上端面的内侧相匹配，如图5所示，主舵叶壳板上、中、下分别配置与之相匹配的上成形样板6-1、中成形样板6-3、下成形样板6-2，用于折弯主舵壳板和检测校正壳板成形度。副舵叶壳板也同样制作三个与其上、下端面及中部截面相匹配的成形样板。制作完成后，开始使用胎架工装，首先将胎架工装定位焊接，检测胎架工装水平基准面和纵向中心线，误差控制在2mm范围之内。确定位置后，在胎架线形板中心线上打上样冲眼，并在水平基准面两侧划上中心刻度线。
然后进行折弯成形工序，如图5所示，在坯料上画出成形参考线10、中心线、折弯线11并打上样冲眼，其中折弯线11以成形参考线10为中心等间距向两边均匀分布，使用成形样板在折弯机上进行壳板成形，采用这种方法制出主舵叶壳板与副舵叶壳板。
然后进行冷装校正工序，将副舵叶壳板、主舵叶壳板及舵承吊上胎架冷装校正，并冷装筋板，主舵叶壳板内部的筋板包括多条横筋板2、竖筋板4，校正后在主舵叶壳板内侧的筋板处焊接点固加强筋，注意横筋板2与竖筋板4要相互垂直，且注意开档尺寸和舵叶整体收缩量及冷装间隙。在竖筋板两边点固加强筋并按照公式ΔL=（K1×L×Aw）/A预留收缩余量，其中 ΔL(mm) 为收缩余量，K1为变形系数，Aw(mm2)为焊缝截面积，A(mm2)为筋板截面积。舵承与壳板之间留5mm收缩余量。
然后进行焊接成形工序，分别焊接制作主舵与副舵，要求焊接舵承1时，采用CO2气体保护焊打底，埋弧焊盖面。焊前将舵承1整体进炉预热150℃~200℃，焊接过程中间层温度150℃~200℃，不得低于预热温度，由工人对称施焊，焊后清理打磨、校正、退火、复校、超声波探伤、着色探伤。探伤合格后，划出零件弧线修割四周的偏移余量，并修割坡口。需要注意的是，修割余量时，覆盖舵承机加部分的横筋板探伤余量暂不修割，划好线，余量处的弧线待机加时参考用，打磨光顺。然后转机加，机加冷作未修割的余量，冷作工对机加后的余量处按照尺寸要求修割坡口并打磨光顺。注意修割该坡口时，不要破坏机加过的舵承面。然后焊接所有焊缝，要求焊前对所有焊缝区域进行清理打磨，并且≥30mm厚的壳板、筋板等零件以及舵承周围焊缝区域进行局部预热，预热温度为150℃~200℃，另外，实际施工时，需要同时从中间向两边对称焊，先焊内部筋板的立焊缝，再焊各筋板与壳板的平角缝。所有过焊孔处都要包角焊，交错焊缝注意焊接顺序，焊缝接头尽可能让开该区域。若无法让开，可用引弧板代替。焊缝不得有气孔、夹渣、裂纹等缺陷。
焊接完成后安装舵球，具体步骤是：冷装点固舵球内筋板，要求冷装前舵球内筋板喷丸、油漆。焊接并清理打磨、火工校正，要求焊缝不得有气孔夹渣裂纹等缺陷。预装舵球壳板，要求舵球壳板紧贴舵球内筋板，并进行校正，划出各件周边余量线将舵球壳板吊下，气割周边余量，并气割坡口并打磨光顺。冷装舵球壳板，冷装前舵球壳板内侧喷丸、油漆，并且确保舵球中心到顶板的开档尺寸，舵球壳板与舵球内筋板相贴合，外部轮廓过渡光滑不得错边。然后焊接，焊前对所有焊缝区域进行清理打磨，焊缝不得有气孔夹渣裂纹等缺陷。之后，冷装铰链并将主舵叶与副舵叶装配。
实施例二
实施例二用于制作如图1所示的不带襟翼的船舵，其制作的辅助工装包括胎架工装和成形样板，胎架工装为卧式，并以船舵舯剖面为水平基准面，其主要由7片竖直固定在支架上的相互平行的胎架线形板沿水平基准面间隔分布而成，胎架线形板5的上部为曲线形并与舵叶壳板相应位置处的截面相匹配。舵叶壳板上、中、下分别配置与之相匹配的上成形样板、中成形样板、下成形样板用于折弯舵叶壳板和检测校正舵叶壳板成形度。其使用和制作方法同实施例一，但相比于实施例一不存在制作副舵叶与装配副舵叶的步骤。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种制造船舵的辅助工装，其特征在于：包括用于拼装船舵的胎架工装以及多个用于折弯舵叶壳板和检测其曲率的成形样板，所述成形样板的一侧为曲线形并与舵叶壳板对应位置处的内侧相匹配，所述胎架工装为卧式，并以船舵舯剖面为水平基准面，其主要由多片竖直固定在支架上的相互平行的胎架线形板沿水平基准面间隔分布而成，所述胎架线形板上部呈曲线形并与船舵相应位置处的截面相匹配。
2.根据权利要求1所述的一种制造船舵的辅助工装，其特征在于：所述成形样板至少包括两个分别用于折弯和检测舵叶壳板上端面、下端面的成形样板。
3.根据权利要求1所述的一种制造船舵的辅助工装，其特征在于：所述胎架线形板上部呈曲线形，包括主舵部、副舵部，其分别与襟翼舵的主舵叶、副舵叶相应位置处的截面相匹配；所述成形样板至少包括两个分别用于折弯主舵叶壳板上端面、下端面的主舵叶成形样板以及两个分别用于折弯副舵叶壳板上端面、下端面的副舵叶成形样板。
4.一种制造船舵的方法，采用上述1至3权利要求所述的辅助工装，其特征在于：包括以下步骤：
一、制作工装工序：a，制作成形样板，根据舵叶壳板各截面内侧的不同线形制作成形样板；b，制作胎架工装，根据舵叶壳板各截面外侧的不同线形制作多个胎架线形板并竖直固定在支架上，各胎架线形板之间相互平行并沿水平基准面间隔分布；
二、折弯成形工序：在坯料上画出成形参考线、中心线、折弯线并打上样冲眼，其中折弯线以成形参考线为中心等间距向两边均匀分布，使用成形样板在折弯机上进行成形，制成舵叶壳板；
三、冷装校正工序：壳板成形后将壳板和舵承吊上胎架冷装校正，校正后在壳板内侧的筋板处焊接点固加强筋；
四、焊接成形工序：将各部件焊接一体并总装。
5. 根据权利要求4所述的一种制造船舵的方法，其特征在于：所述筋板包括相互垂直的横筋板和竖筋板，焊接竖筋板之前，在竖筋板两边点固加强筋并按照公式ΔL=（K1×L×Aw）/A预留收缩余量，其中 ΔL（mm）为收缩余量，K1为变形系数，Aw（mm2）为焊缝截面积，A（mm2）为筋板截面积。
6.根据权利要求4所述的一种制造船舵的方法，其特征在于：焊接成形工序中，焊接之前将板厚≥30mm的零件预热，预热温度范围为150~200℃。
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