面向精度控制的船体焊接工艺规划技术研究

第37卷?第10期?2015-10(下)?

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收稿日期：2015-07-28

基金项目：某部委基础科研项目（JCKY2013414C001；JCKY2013206C004）；江苏省船舶先进设计制造技术重点实验室项目（CJ1302）作者简介：李磊（1981 -），男，江苏镇江人，讲师，博士研究生，主要从事船舶产品设计及其仿真分析和优化技术研究。

面向精度控制的船体焊接工艺规划技术研究

Research on shipping welding process planning technology for precision control

李 磊，戴凯云，任 帅，王鹏宇，季阳洋

LI Lei, DAI Kai-yun, REN Shuai, WANG Peng-yu, JI Yang-yang

（江苏科技大学 机械工程学院，镇江 212000）

摘 要：船舶建造过程的精度控制是现代精益造船的重要环节，分段装焊工艺制定是船舶建造的核心

内容。针对我国船舶焊接工艺规划缺乏有效的精度控制手段，提出以典型船舶分段建造为对象，结合计算机辅助工艺设计手段，建立面向精度控制的船体焊接工艺计算机辅助规划技术体系。首先，通过规则推理技术实现焊接工艺的合理规划；进而结合仿真和实验手段实现典型焊接工艺的仿真和精度分析；最后，建立船体焊接工艺精度规划系统，并以典型船体分段建造的焊接工艺制定过程为例，验证了面向精度控制的船体焊接工艺计算机辅助规划技术过程的有效性和可行性。

关键词：精度控制；焊接工艺；工艺规划；规则推理；固有应变理论中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2015)10(下)-0153-04Doi：10.3969/j.issn.1009-0134.2015.20.44

0 引言

随着造船技术的飞速发展，韩国和日本等造船强国已经进入了精益造船和模块化造船等现代造船模式，在建造效率特别是建造精度方面取得了突破性进展[1]。而我国的造船理念相对落后，建造精度控制和建造工艺水平较低，严重制约了我国的船舶建造水平。针对我国目前船舶建造企业生产现状，有必要建立有效的船舶建造精度控制模式，以解决船舶建造过程中普遍存在的施放余量多、精度补偿量及焊接反变形量施放不准确等问题，对船体建造进行全方位、多尺度的精度分析与控制，提高船体无余量建造水平和船体建造质量，实现精益化造船管理，提高造船效率。

船体建造精度控制模式以建造精度标准为准则，结合科学的管理方法与合理的工艺技术手段，实现船体建造全过程的尺寸精度分析与控制，从而减少现场修整工作量，提高船舶建造效率，降低建造成本，保证船舶建造质量[2]。以精度控制模式为对象，国内外学者对船舶建造工艺规划技术开展了大量的研究工作：Masaaki Yuuzakiden 等[3]提出一种基于精度控制模式的船舶生产系统，通过对船舶建造过程的切割、焊接、弯曲成形等变形量的补偿量统计计算，结合先进的检测手段实现船舶建造过程的误差补偿和精度控制；刘玉君等

[4]

提出基于尺寸链的船体建造精度控制方法，通过概率法及极值法计算船体建造的误差传递及公差分配的过程；周秀琴和马晓平等[5]

通过对船舶建造精度计划、建造过

程的现场精度控制和现场精度数据的整理分析，建立了面向船体分段建造的精度管理体系；林勤[6]结合船舶建造实际，对分段建造过程中的核心环节的精度控制要素进行合理规划，通过对现场数据的分析建立了分段建造现场精度控制的具体实施方法。

通过以上分析，精度控制在现代船舶建造中的重要地位和作用日益显现，但目前国内仍缺乏面向精度控制的船舶建造工艺规划体系和应用模式。本文提出以船舶分段建造为对象，结合计算机辅助工艺设计，建立面向精度控制的船体焊接工艺计算机辅助规划技术体系。首先，通过知识推理技术实现焊接工艺的合理规划；其次，结合实验手段实现焊接工艺的仿真和精度分析；最后，建立船体焊接工艺精度规划系统，结合典型船体分段建造过程实现面向精度控制的船体焊接工艺计算机辅助规划系统的有效性验证。

1 面向精度控制的船体焊接工艺计算机辅助规划设计

典型的船舶建造过程包括：生产设计、放样下料、钢材预处理、构件加工制作、部件装焊、分段装焊、总段装焊与组装、舾装、船台（坞）总组、船舶下水等核心环节。在整个建造过程中，构件和分段装焊占到约占船舶建造总工时的30%～40%，因此船舶装焊工艺的制定直接影响了船舶建造效率和建造精度。船体焊接工艺制定的过程中要求以精度控制主线，通过对典型建造环