CN111730099A - 一种船舶轴舵系镗孔及安装的工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种船舶轴舵系镗孔及安装的工艺方法，包括以下步骤：尾管组装及分段安装；轴舵系激光定位与校准；轴系粗镗、精镗和研磨；首尾轴承压装和测量。通过对轴线的中心线的多次的定位和校准，并使用特殊望光仪组件，确保加工的中心线与理论中心线一致。通过增加超声波研磨的技术，对轴线的内孔做超精度的研磨加工，确保轴系加工和安装精度。在保证强度的同时兼顾了纤瘦轴线的精确安装要求。

Description

一种船舶轴舵系镗孔及安装的工艺方法

技术领域

本发明涉及一种船舶轴舵系镗孔及安装的工艺方法，特别是涉及一种矿砂船舶轴舵系镗孔安装的工艺方法。

背景技术

因为325000 DWT矿砂船的船体艉部线形在轴系中心线处比较纤瘦，涉及到船体艏艉部铸钢件的厚度及强度，轴系中心线处的轴径依据轴系强度计算，无法变小，以至于船体艏艉部铸钢件内径和轴的外径之间的空间比较小，导致布置整体式尾管加环氧非常的困难。为了最终将艉轴、密封等设备和相关管系安装完毕的同时保证轴承斜度及中心线不发生偏移是一个急需解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为整体式艉管不便于安装的困难，提供一种船舶轴舵系镗孔及安装的工艺方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种船舶轴舵系照光镗孔及安装的工艺方法，包括以下步骤：

S1: 尾管组装及分段安装：

（1）钻好前铸件上的传感器安装孔、对应于前铸件径向的密封油孔、气孔及透气孔泄放孔，前铸件端面做标记，同时将端面的过内孔圆心十字线和标记驳到前铸件外圆上；

（2）卷制前、后铸件的中间连接圆管，将两段连接圆管在内场胎模上对中定位并焊接；

（3）将连接圆管与后铸件在内场先对中定位后进行焊接；

（4）尾铸钢件与结构实施焊接，再连接圆管与前铸钢件的对接定位，前铸钢件上的定位与和舱壁上的定位重合；

（5）尾管形成整体并与结构焊接及探伤检测全部结束后，将分段结构中心线距基线水平线驳到前后铸钢件的端面上并做好十字标记；

S2：轴舵系激光定位与校准：

（1）确定轴系中心线：根据船体基线和中纵线设置首、尾基靶；以首基靶靶心和尾基靶的靶心为基准点，调节激光经纬仪使之通过首、尾基准靶靶心，首、尾基准靶靶心连线即为初步确认的轴系理论中心线；找出尾轴尾端的中心，并安装望光仪组件，调整望光仪组件，使得望光仪中心通过轴系理论中心线；船体居中的肋位处设置临时辅助光靶，同时在首、尾铸件端面各安装4个工艺基准螺钉；根据理论轴系中心线在首、尾铸件端面上划出检查圆和加工圆；

（2）确认舵系中心线：在分段平台，船尾的肋位及分段中心交点为基准拉钢丝挂重锤至坞底，确定舵系中心线；根据舵系中心线，在上舵承基座面、上下舵扭面画出加工圆和检查圆；

S3:轴系粗镗、精镗和研磨

（1）在首、尾铸件的前后端各设一只镗孔支架，通过内径分厘卡的测量，将尾铸件尾端的中心和首基准靶靶心基准分别转移到各个对应端面的工艺基准螺钉上，并作为镗杆的调节依据；通过调整镗杆支架，使镗杆与待镗孔中心重合；

（2）进行粗镗加工，将各阶梯孔直径尺寸、长度尺寸等全部加工到半精镗前状态，各阶梯孔单边留1.5mm加工余量；

（3）进行半精镗加工，在尾管内加设镗排的临时支撑点，各档内孔单边留0.5mm的余量；切削中应在孔径表面喷注由植物油70%和煤油30%组成的混合冷却油。

（4）进行精镗加工，在孔径表面喷注混合冷却油，对各档孔径连续一次镗出；然后使用超声波研磨加工工具对工件进行超声波研磨加工；

S4：首尾轴承压装和测量：

（1）对轴系精镗孔之后需对尾管内孔尺寸进行复核，对轴系进行复照光，然后进行压装首尾轴承；

（2）在轴承外表面喷涂二硫化钼或等效润滑剂，将温度传感器保护管插入到轴承安装位置，架设工装平缓地压入轴承；

（3）测量压装后的轴承内径完成首尾轴承端面止动螺孔钻孔、攻丝及止动螺钉安装；

（4）完成艉管所有管子和接头安装。

进一步地，所述超声波研磨加工工具包括研磨盘、超声电源以及超声波换能器，所述研磨盘同轴安装于镗排的刀架，所述超声波换能器与研磨盘接触并振动研磨盘，超声电源连接超声波换能器。

进一步地，所述望光仪组件包括望光仪、照光光靶、望光仪支架以及调整安装装置，调整安装装置包括筒体和通过筒体轴线的划线杆，所述筒体与望光仪同轴套于望光仪支架，所述划线杆与筒体间为螺纹连接，划线杆上设有垂直划线杆的划线尖头；所述望光仪支架包括外筒体和内筒体，所述外筒体沿直径方向均布安装有四个调节螺钉，所述调节螺钉朝向外筒体外侧方向，所述内筒体由一圈穿过外筒体的螺钉固定于外筒体内，所述望光仪同轴安装在内筒体内，所述调整安装装置的筒体插入内筒体并转动，调整安装装置筒体的外径与内筒体内径相同。

采取以上技术方案后，本发明的有益效果为：本工艺通过对轴线的中心线的多次的定位和校准，并使用特殊望光仪组件，确保加工的中心线与理论中心线一致。通过增加超声波研磨的技术，对轴线的内孔做超精度的研磨加工，确保轴系加工和安装精度。在保证强度的同时兼顾了纤瘦轴线的精确安装要求。

附图说明

图1为一种船舶轴舵系镗孔及安装的工艺流程图；

图2为艉管端面结构示意图；

图3为望光仪支架结构示意图；

图4为调整装置结构示意图；

图5为照光光靶示意图。

图6为镗杆和镗床安装示意图；

图7为工件研磨的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，大型船舶轴舵系镗孔及安装的工艺方法的工艺方法包括以下步骤:

S1:预先按图纸钻好前铸件上的尾轴承温度传感器安装孔和对应于前铸件径向的密封油孔、气孔及透气孔泄放孔，前铸件端面由钻孔厂家做好TOP标记，同时把端面的过内孔圆心十字线驳到前铸件外圆上。前后铸件的中间连接圆管由钢板卷制而成，焊后需做UT检测，长度方向余量为100mm。将两段连接圆管在内场胎模上对中定位并焊接，对接定位时，两连接圆管的纵向焊缝交叉150mm。将连接圆管与后铸件在内场先对中定位，定位时两连接圆管纵向焊缝的对称中心置于整体尾管右舷水平线向上30°的位置，遵循焊接顺序要求进行焊接。环缝焊后并做完UT检测合格后与分段结构定位组装。尾铸钢件与连接圆管焊接后的总长度尺寸含尾铸钢件的尾端面20mm切削加工余量和连接圆管与前铸钢件间连接处的100mm加放余量。尾铸钢件连同连接圆管与分段结构的轴中心线以及与结构的位置找准定位，连接圆管末端在余量的80mm长度内与结构作临时支撑，尾铸钢件与结构实施焊接，焊接过程应边焊接边测量边调整焊接位置，控制焊接变形。所有尾铸钢件与结构的焊接工作结束后，再实施连接圆管与前铸钢件的对接定位，同时确认前铸钢件端面与轴心垂线的垂直度，最后完成前铸钢件与船体肋骨16号肋位处舱壁结构的焊接。前铸钢件上的定位要和舱壁上的定位重合。尾管形成整体并与结构焊接及探伤检测全部结束后，须将分段结构中心线/距基线水平线驳到前后铸钢件的端面上并做好十字标记，标记位置需用粘性铝箔布加以保护。分段外检结束后，对尾管进行密性试验并交验，试验压力2bar。船坞合拢时须以前后铸件安装后形成的中心线为基准进行定位，同时需注意检查主机基座的半宽及高度。尾铸钢件尾端面中心点需根据以往产品的精控数据积累20mm反变形量。分段对接环缝及结构的焊接应设定焊接顺序并执行，焊接过程须观测并记录分段尾管内孔与设定的轴心线之间的变化，严格控制焊接变形。

S2:在轴舵系激光定位的步骤中，在机舱前壁到艉部区域内完成主甲板以下所有焊接工作、主要火工，试验机舱双层底舱室密性和尾管冷却水舱强度，验收合格船体肋骨9号肋位到船体肋骨47号肋位之间的船体基线，前置导管装焊完，拆除尾部船体结构与船坞之间的临时支撑。选择阴天或夜间进行轴舵系激光定位，确定轴系中心线，对轴系长度进行测量，并确认尾轴管两端面的加工余量，并标记长度方向加工尺寸。根据已定的船体基线和中纵线设置艏艉基准靶。首基靶A设置在船体肋骨47号肋位处，艉基靶B设置在船体肋骨-3号肋位处，首尾基靶位置可根据实际情况调整。以首基靶A靶心和艉基靶B靶心为基准点，调节激光经纬仪使之通过首尾基准靶靶心，此时首尾基准靶靶心连线即为初步确认的轴系理论中心线。找出尾铸件尾端的中心C，并在此安装一望光仪组件，调整望光仪中心通过轴系理论中心线，使C、A重合。船体肋骨28号肋位处设置一临时辅助光靶E，位置可根据现场实际情况调整。同时在首尾铸件端面各安装4个工艺基准螺钉，用于校准镗杆中心。检查镗孔余量，如有必要对艏艉基准靶进行修正。根据理论轴系中心线在前后铸钢件端面上划出检查圆和加工圆，然后定位中间轴承基座。测量主机环氧厚度，完成主机地脚螺栓孔划线, 检查主机基座到轴系中心线的距离。确认舵系中心线，在分段平台，FR0 及分段中心交点为基准拉钢丝挂重锤至坞底，要求重锤端部距坞底中心线高度距离为20mm 左右。在满足镗孔余量的前提下基准点可以进行前后左右≤10mm的微调，该钢丝调整至最佳状态时，即为舵系中心线。检查轴系与舵系中心线的偏差，要求为：偏离值≤4mm，极限值≤8mm；垂直度不大于1mm/m。在上舵承、挂舵臂上下舵扭处分别测量内孔直径、检查镗孔余量。根据舵系中心线，在上舵承基座面、上下舵扭面画出加工圆和检查圆。根据确定好的舵系中心线进行镗孔，确定上舵承座的上平面至挂舵臂上铸钢件底面的距离。

望光仪组件由望光仪1、照光光靶2、望光仪支架3以及调整安装装置4组成，照光光靶由首光靶和尾光靶组成，首、尾光靶安装在艉管的首尾两端的内侧。，艉管端面间隔90°焊接有四个螺钉支撑8。望光仪支架3包括外筒体5和内筒体6，外筒体中部沿直径方向均布安装有四个调节螺钉7，四个调节螺钉7在同一平面，调节螺钉7朝向外筒体外侧方向并抵紧与四个螺钉支撑8，将望光仪支架3固定在艉管的端面。内筒体6由一圈穿过外筒体的均布的螺钉9固定于外筒体5内，望光仪1同轴安装在内筒体6内。如图3所示，调整安装装置包括筒体10和通过筒体轴线的划线杆11，划线杆11与筒体10间为螺纹连接，划线杆11上设有垂直划线杆的划线尖头12。望光仪1与照光光靶2配合，通过调整四个调节螺钉7，使得望光仪与艉管的轴线同轴，此时望光仪支架3的内筒体6的轴线与艉管的轴线一致。筒体10的外径与内筒体6内径相同，筒体10与望光,1同轴安装于望光仪支架3，或者在拆除望光仪1后将筒体10安装于望光仪支架3，筒体10在内筒体6内并转动，划线杆11带动划线尖头12在艉管端面划线，形成艉管镗孔加工的基准。

S3:在轴系镗孔步骤中，第一步要镗杆校准，先镗前、后铸件13，14的内孔，待内孔镗孔到位后再镗前铸件13前端面和后铸件14后端面。镗孔前后铸钢件的镗孔尺寸、精度要求、表面粗糙度符合要求，孔的圆柱度公差值方向应与衬套压入方向保持一致。镗孔后的表面粗糙度不大于

，各端面粗糙度不大于

。镗削后端面与轴中心线的垂直度误差不大于0.10mm/m。前后铸件的前后端各设一只支架15，安装镗杆16。通过内径分厘卡的测量，将C和A的靶心基准分别转移到各个对应端面的工艺基准螺钉上，并作为镗杆15的调节依据。通过调整镗杆支撑，使镗杆与待镗孔中心重合。

镗杆15调整后应进行无负荷动车（旋转、行程）试验，加注润滑脂，检查各连接点螺栓的松动情况.进行粗镗加工，将各阶梯孔直径尺寸、长度尺寸等全部加工到半精镗前状态，各阶梯孔单边应留有1.5mm加工余量，要求粗糙度达到

。粗镗孔后镗杆复核校中，在进行半精镗加工。提高同轴度精度，各档内孔单边留有0.5mm的余量，记录切削量、进给量及镗杆转速，要求粗糙度达到

，切削中应在孔径表面喷注由植物油70%和煤油30%组成的混合冷却油。最后进行精镗加工，首先应在夜里或雨天进行，且应停止船上影响精镗加工的振动性作业，精镗加工要求粗糙度达到

。各档孔径应一次镗出，中途不允许停止镗削，切削中应在孔径表面喷注混合冷却油。镗削端面前，必须根据检查圆，复查镗杆及基准的误差，与复核校中时作对比。前后铸件端面加工粗糙度要求为

，所镗平面必须垂直于中心线，垂直度公差应不大于0.1mm/m。

精镗完成后进行超声波研磨加工，研磨工具17外圈部分为研磨工作部分并可以更换，根据轴内壁的大小可以制作半径不同的研磨工具，研磨工具外圈的材料可以采用软铁和铜，研磨工具硬度应小于合金钢工件，直线电机18和移动导轨19实现主轴20沿导轨方向的进给，研磨工具的旋转运动由主轴20连接的电机21控制，超声波换能器22连接至超声电源23 ，超声波换能器22直接作用于研磨工具17上，通过研磨工具17的旋转运动和主轴方向的震动对工件内壁进行超精加工，研磨时可以喷注煤油或动植物油作为研磨液。从而实现工件的研磨加工，若工件的长度发生变化，该装置也可以相应变化。研磨完后，对铸钢件首尾端面螺孔及尾铸件油管孔进行钻孔。验收结束后，孔径表面上油保养。作为替代方案，也可以直接将超声波换能器22和研磨工具17安装在镗排上进行研磨工作。

S4:在首尾轴承压装及测量步骤中，先对轴系尾管内孔尺寸进行复核，将测量结果记录在表中。对轴系进行复照光，调整C、A点光靶中心，检查距距基线的误差满足上下±7mm，左右±3mm。然后进行压装首尾轴承根据复核后的尾管内孔各挡测量尺寸，计算并确定出前后轴承外圆的加工尺寸，并加工到位（尾轴承过盈量0.01~0.03mm，前轴承过盈量为0.02~0.04mm）。轴承外表面喷涂二硫化钼或等效润滑剂，核对并确认轴承上下标记，将温度传感器保护管插入到轴承安装位置，架设工装平缓地压入轴承。压装过程中及时记录压入量和压入力并绘制曲线，每25mm记录1次。最后进行首尾轴承压装后的测量测量压装后的轴承内径及后轴承slop，并记入表格中。完成首尾轴承端面止动螺孔钻孔、攻丝及止动螺钉安装；完成艉管所有管子和接头安装。所有接头需做压力试验，试验压力约3bar。同时对于已经装完轴承的艉管须进行有效保护，特别要加强对轴承表面的保护。

Claims (3)

1.一种船舶轴舵系镗孔及安装的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1: 尾管组装及分段安装：

（1）钻好前铸件上的传感器安装孔、对应于前铸件径向的密封油孔、气孔及透气孔泄放孔，前铸件端面做标记，同时将端面的过内孔圆心十字线和标记驳到前铸件外圆上；

（2）卷制前、后铸件的中间连接圆管，将两段连接圆管在内场胎模上对中定位并焊接；

（3）将连接圆管与后铸件在内场先对中定位后进行焊接；

（4）尾铸钢件与结构实施焊接，再连接圆管与前铸钢件的对接定位，前铸钢件上的定位与和舱壁上的定位重合；

（5）尾管形成整体并与结构焊接及探伤检测全部结束后，将分段结构中心线距基线水平线驳到前后铸钢件的端面上并做好十字标记；

S2：轴舵系激光定位与校准：

（1）确定轴系中心线：根据船体基线和中纵线设置首、尾基靶；以首基靶靶心和尾基靶的靶心为基准点，调节激光经纬仪使之通过首、尾基准靶靶心，首、尾基准靶靶心连线即为初步确认的轴系理论中心线；找出尾轴尾端的中心，并安装望光仪组件，调整望光仪组件，使得望光仪中心通过轴系理论中心线；船体居中的肋位处设置临时辅助光靶，同时在首、尾铸件端面各安装4个工艺基准螺钉；根据理论轴系中心线在首、尾铸件端面上划出检查圆和加工圆；

（2）确认舵系中心线：在分段平台，船尾的肋位及分段中心交点为基准拉钢丝挂重锤至坞底，确定舵系中心线；根据舵系中心线，在上舵承基座面、上下舵扭面画出加工圆和检查圆；

S3:轴系粗镗、精镗和研磨

（1）在首、尾铸件的前后端各设一只镗孔支架，通过内径分厘卡的测量，将尾铸件尾端的中心和首基准靶靶心基准分别转移到各个对应端面的工艺基准螺钉上，并作为镗杆的调节依据；通过调整镗杆支架，使镗杆与待镗孔中心重合；

（2）进行粗镗加工，将各阶梯孔直径尺寸、长度尺寸等全部加工到半精镗前状态，各阶梯孔单边留1.5mm加工余量；

（3）进行半精镗加工，在尾管内加设镗排的临时支撑点，各档内孔单边留0.5mm的余量；切削中应在孔径表面喷注由植物油70%和煤油30%组成的混合冷却油；

（4）进行精镗加工，在孔径表面喷注混合冷却油，对各档孔径连续一次镗出；然后使用超声波研磨加工工具对工件进行超声波研磨加工；

S4：首尾轴承压装和测量：

（1）对轴系精镗孔之后需对尾管内孔尺寸进行复核，对轴系进行复照光，然后进行压装首尾轴承；

（2）在轴承外表面喷涂二硫化钼或等效润滑剂，将温度传感器保护管插入到轴承安装位置，架设工装平缓地压入轴承；

（3）测量压装后的轴承内径完成首尾轴承端面止动螺孔钻孔、攻丝及止动螺钉安装；

（4）完成艉管所有管子和接头安装。

2.根据权利要求1所述的一种船舶轴舵系镗孔及安装的工艺方法，其特征在于，所述超声波研磨加工工具包括研磨盘、超声电源以及超声波换能器，所述研磨盘同轴安装于镗排的刀架，所述超声波换能器与研磨盘接触并振动研磨盘，超声电源连接超声波换能器。

3.根据权利要求1所述的一种船舶轴舵系镗孔及安装的工艺方法，其特征在于，所述望光仪组件包括望光仪、照光光靶、望光仪支架以及调整安装装置，调整安装装置包括筒体和通过筒体轴线的划线杆，所述筒体与望光仪同轴套于望光仪支架，所述划线杆与筒体间为螺纹连接，划线杆上设有垂直划线杆的划线尖头；所述望光仪支架包括外筒体和内筒体，所述外筒体沿直径方向均布安装有四个调节螺钉，所述调节螺钉朝向外筒体外侧方向，所述内筒体由一圈穿过外筒体的螺钉固定于外筒体内，所述望光仪同轴安装在内筒体内，所述调整安装装置的筒体插入内筒体并转动，调整安装装置筒体的外径与内筒体内径相同。

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