船舶建造工艺

第一章造船工程概论

1.船舶建造工艺的任务

（1）根据现有技术条件，为造船生产制订优良的工艺方案和工艺方法，以缩短周期、降低生产成本、提高质量和改善生产条件。

（2）大力研究开发新工艺、新技术，不断提高造船工艺水平，适应社会经济发展的需要。

2.船舶建造的内容

（1）船体建造：船体号料、船体构件加工、中间产品制造、船台总装

（2）舾装工程：主船体和上层建筑以外的机电装置、营运设备、生活设施、各种属具和舱室装饰等。

（3）涂装作业：在船体内外表面和舾装件上，按照技术要求进行除锈和涂敷各种涂料，使金属表面与腐蚀介质隔开，达到防腐蚀处理的目的。

3.船舶制造流程：准备工作，零件加工，中间产品制造，船舶总装，船舶下水，船舶试验，交船与验收

4.造船作业任务分解：将船舶建造这一工程项目划分为若干子项目的工作。

（1）系统导向型任务分解：对船舶按功能系统分解任务。

（2）中间产品导向型任务分解：将最终产品分解为若干中间产品的分类方法称为中间产品导向型任务分解。（成组技术原理、生产作业分类、中间产品特征分类）

5.造船模式的内涵和演变：造船技术的发展可以划分为三个阶段、五个有代表性的造船模式

6.计算机辅助设计CAD，计算机辅助制造CAM，计算机集成制造系统CIMS，CALS

7.造船生产准备工作内容：设计准备，工艺和计划准备，材料与设备，工厂设施，人员准备（1）设计准备：初步设计（意向书及技术附件、造船合同及附件），详细设计，生产设计（2）工艺和计划准备：工艺准备（准备阶段、加工制作阶段、中间产品组装阶段、船舶总装和船内舾装阶段、船舶下水阶段、码头舾装阶段、船舶试验与交船阶段）、计划准备

第二章船体放样与号料

1.船体放样

定义:即将图纸上以一定缩尺比例绘制的设计图，放大成1:1的实尺图样（或1:10、1:5的比例图样），作为船体构件下料、加工的依据。

目的:设计图放大，将设计图上因比例限制而隐匿的型值误差和曲线（面）不光顺因素予以消除，对型线进行光顺。补充进设计图中尚未完全表示出的内容，并依据放大、光顺的图样求取船体构件的真实形状和几何尺寸。

方法:手工放样：实尺放样（1:1）、比例放样（1:5或1:10）、数学放样（用数学方程定义船体型线或船体型面，建立数学模型，借助计算机完成船体放样）

内容:理论型线放样、肋骨型线放样、船体结构线放样、船体构件展开和提供后续工序所需材料。

2、船体构件号料:依据放样提供的构件样板、草图、样杆和数据，在平直的钢板和型材上划出构件的切割线及加工线等，并在材料上合理地排列各构件图样，以求省料省工的工艺过程。

3、理论型线放样：放样格子线、绘制三个投影面的外轮廓线、绘制三组型线（作横剖线图上的各横剖线、作半宽图上的各水线、作纵剖线图上的各纵剖线）

4、型线光顺：

要求：保持投影一致性，其型值误差不大于±2mm。所有的型线必须都是光顺的。型线修改光顺后，各点型值应尽量接近原设计值。

基本法法：以横剖线图为主要光顺对象。一般修改相交角度较小的型线，在各剖面图上协调地进行三向光顺。

5、肋骨型线放样定义：在理论型线放样完成的基础上，对光顺好的船体表面作肋骨剖面而获得各肋骨型线的过程

6、外板接缝线的排列：首先在中横剖面肋骨线上，按设计板宽排列平板龙骨、舭部列板和舷顶列板等主要受力列板，并按同样的板宽向首、尾延伸，绘出其光顺的纵缝线，然后根据钢板规格和工艺要求，从中部向首、尾排列其他列板的纵缝线

7、横缝线的排列：（1）分段横向大接缝都是外板的横缝线，（2）横缝线平行于肋骨剖面，布置在1/4肋距附。(3)对于采用分段建造的船舶，应先分段划分，再确定分段内的横缝线。

8、空间曲面：可展曲面(能通过几何作图法精确的求出其展开的真实形状，如舾装件、平行中体处外板、大部分船体内部构件)、不可展曲面（复杂曲度的船体外板曲面）

9、船体构件展开：

定义：将那些在投影图上不能表示出真实形状的空间曲面实形求出，并摊开在平面上的过程。目的：为了绘制号料草图或样板，以便在平直的钢材上号料。

空间曲面可分为：可展曲面：能通过几何作图法精确的求出其展开的真实形状，如舾装件、平行中体处外板、大部分船体内部构件不可展曲面：复杂曲度的船体外板曲面

10、展开三要素：投影实长、肋骨弯度、准线

11、对不可展曲面的展开方法：仍采用几何作图法近似的将这些曲面展开，然后在号料时加放余量补偿展开误差。准线法、撑线法。某些曲度特别复杂的外板（如轴壳板、尾部球形板）先制作样箱，然后用油毡和软纸板覆蒙出其展开形状。

12、准线法展开船体构件:运用准线法展开船体构件，都是先在肋骨型线图上作出所要展开构件的准线投影线，并求出构件纵缝线和准线实长，以及中间肋骨的肋骨弯度，再以展开的准线为基线作出船体构件展开图

13、纵向构件投影特点：形状各异、与肋骨剖面的交线均为直线，展开后仍为直线，冲势为零。展开步骤：作垂直准线求准线实长作展开图

14、测地线法：（根据船体外板的形状）分为： 1）扇形板测地线展开法2）菱形板测地线展开法3）统一测地线法

15、放样提供的资料:样板,草图,投影底图,数控加工信息

16、号料：根据放样的资料，将船体构件精确的划在平直的钢板和型钢上，并标上船名、构件名称及加工符号等。方式分为：样板号料,草图号料,投影号料,自动号料

17、样板的分类：（用途）：号料样板、加工样板、装配划线样板、装配角度样板（空间形状）：平面样板、立体样板（样箱）（制作材料）：木材、扁铁、薄铁皮、油毡、纸板等

18、手工号料：样板号料、草图号料。

样板号料：用样板直接在钢板或型材上描出船体构件的实际轮廓线、构件安装线、加工检验线和规定要求的余量线等，并作出必需的各种标记、符号等。

草图号料：用草图上记载的基本形状和精确的形状尺寸，在钢板上通过作图的方式将其真实图形再现出来。

比较：草图号料省制作材料、省制作工时、易保存的优点，但当构件批量大且形状复杂时，草图号料操作比较费工时，而采用样板号料操作简单。

注意事项：号料前验明钢板的牌号、规格是否符合图纸要求；检查钢板表面有无缺陷，边缘有无裂纹、分层，检查钢材的平整度。号料前应将厚度和材质相同的构件在钢板上套料，提高钢材利用率，还要考虑切割加工的方便性和可能性。对气割加工和刨边加工件流出加工余量。对需经反复冷弯或热弯的零件，号料时仅作初步划线，待弯制成形后再按样板作最后划线。左右对称的两个船体构件，通常只制作一块样板，号料时利用样板正反面作对称号料

6)检验号料的正确性

19、光学投影号料：在比例放样的基础上，将展开的构件图形经过套料，绘制成精确的投影底图（或通过摄影制成更小比例的投影底片），然后在光学投影放大装置上1:1放大投射到钢板，最后对投影线条进行手工复描号料的工艺过程。

20、电印号料：在光学投影号料的基础上，将放大成1:1的构件图形影像投射到覆盖有一层带负电的光导电粉末的号料钢板上，使其曝光，再经显影和定影处理，在钢板上留下号料的线迹，实现自动号料。

21、数控套料：利用计算机生成船体构件图形，将这些图形置于钢板规格边框内进行合理排列的过程。优点：合理使用原材料，减少材料浪费，降低造船成本。

第四章船体钢料加工

1、船体钢料加工：将板材和型材加工为船体构件的工艺过程。

分类：（加工条件）：冷加工，热加工。（结构要求）：件边缘加工，构件成形加工。3加工内容：钢材预处理，构件边缘加工，构件成形加工。

2、成组技术实质：采用相似性原理，成组，生产。

特点：整个生产要素的成组化，成组的零件具有一定的通用性，最终产品的多样性。

3、钢材的矫正：用多辊矫平机矫正钢板变形，用型材矫直机矫正型材的变形。

矫正原理：对钢板施以交变小曲率弯曲，使较长纤维缩短或使较短纤维伸长，使钢板纤维长度一致，从而消除局部不平。

4、钢材的表面清理

防腐方法：涂料保护（需预先清除氧化皮和除锈），阴极保护（电化学保护）

除锈方法：机械抛丸除锈法（加装吹丸系统和机械式刮板），化学除锈法（酸洗法），手工除锈，火焰除锈。酸洗后的钢材需磷化处理，我国研究的“酸洗磷化一步法”效果较好。

抛丸除锈法：丸粒对钢板冲击较大，易变形，不适合薄板除锈。

5、钢材预处理流水线特点：生产效率高，劳动条件好，除锈质量理想，底漆附着牢固，不易生锈。

6、构件边缘加工：指边缘的切割和焊接坡口的加工。（机械切割，化学切割（气割），物理切割）

7、机械剪切设备：龙门剪床：剪切长直边构件。压力剪切机：剪切短直线。联合冲剪机：剪切与冲孔两用。圆盘剪切机：剪切薄板和曲线边缘的构件。机械剪切过程：弹性变形阶段，塑性变形阶段，断裂阶段。船用低碳钢和低合金钢均有良好的可割性。

8、提高气割速度的主要途径：强化对切口处的预热；提高切割氧气流的流速和动量；提高并保持切口区内氧气的纯度。

气割设备：手工气割机，半自动气割机，门式自动气割机，光电跟踪气割机，数控气割机（由数字控制部分和气割执行部分组成，特点是可实现放样、切割自动化，切割精度高，切割效率高，可省去号料工序也不需要绘制仿形图）

9、物理切割方法：等离子切割，激光切割（切金属薄板），水射流切割。

10、水射流切割特点：不产生热量；割缝质量高；割缝较窄；不产生环境污染；效率高，适宜大厚度钢板一次切割完成。

11、型材构件的成形加工

分类：（按热加工）①手工热弯②中频加热肋骨弯曲淬火机热弯.

（按冷加工分）：③型材矫直机冷弯④三轮滚弯机滚弯⑤多模头一次成形数控肋骨拉弯机冷弯⑥三支点肋骨冷弯机冷弯⑦纯弯曲原理肋骨冷弯机冷弯

（按进给方式分）：连续进给加工：（方法②④）适合加工圆形肋骨。逐段进给加工：（方法③⑥⑦）一段型材完成所要求的形状后，再进给新的一段。一次成形加工：（方法⑤）整根肋骨一次加工成形。型材种类：角钢、T型钢、球扁钢。型材构件：肋骨、横梁、纵骨。（按型材受力状态分）：拉弯原理，集中力弯曲原理，纯弯曲原理。

三支点逐段进给式肋骨冷弯机：逐段进给，优点多使用普遍，压痕大加工效率不高。

纯弯曲原理肋骨冷弯机（四支点弯曲方法、逐段进给）：加工质量好，加工效率高，机床性能比较完善。

12·逆直线：在弯曲前的平直型材上是一根曲线，当型材弯曲到其腹板边缘与肋骨型线吻合时，变为一条直线。关键：准确求取平直型材的逆直曲线是逆直线法控制肋骨成型的关键。特点：省去制作样板的材料及工时适合于宽腹板、小曲率型材。

13·板材构件的成形加工：机械冷弯法（单向曲度板）、水火弯板法（复杂曲度板）。14·水火弯板机：局部线状加热，用水跟踪冷却，产生局部塑性变形，从而弯成所要求的曲面形状的一种弯板方法，也称为线状加热法。加热速度对成型效果影响最大，选取与板厚对应的最佳加热速度。

原理：热胀冷缩，局部加热到600-700度以上，冷却时产生横向收缩变形。水火弯板即是利用板材在局部加热-冷却过程中会产生角变形和横向收缩变形来达到成形加工的目的。

缺点：对工人技术水平要求高，机械化、自动化程度低生产效率较低。

第五章船体装配

1、平台的种类和用途：固定式平台（蜂窝平台，钢板平台，型钢平台，水泥平台）、传送带式平台（链式传送带平台,辊式传送带平台,台车式平台,圆盘式传送带平台）

3、胎架定义：制造船体曲面分段和曲形立体分段的形状胎模和工作台。

作用：支承分段，保证分段曲面形状和控制其装焊变形

构成：基础+胎板（或支点）

4、胎架种类：（结构形式）：固定胎架、活动胎架；（使用范围）：专用胎架、通用胎架；（结构）：单板式胎架、桁架式胎架、框架式胎架、支柱式胎架

5、专用胎架：单板式胎架、桁架式胎架

6、通用胎架：框架式活络胎板胎架、套管式胎架

7、胎架:正切胎架,正斜切胎架,斜切胎架,斜斜切胎架

8、胎架型值的确定

在肋骨型线图上做出胎架基面的投影线（或胎架基面与各肋骨剖面的交线）；根据胎架支柱间距在胎架基面投影线上求出支柱点；过这些支柱点沿胎架基面投影线的垂直方向，量取到对应肋骨线的距离，并减去板厚，即得胎架的高度型值。

9、胎架结构形式的确定

1）军品或精度要求高的、批量大的民品宜采用刚性好的单板式胎架；

2）一般产品、单船建造的分段可采用桁架式胎架；

3）型线曲率小的分段可用支点式胎架；

4）尽量扩大通用胎架的使用范围。

10、胎架的制作（支点式简易胎架为例）

1）在平台上划线：如肋骨位置线、胎架中心线、辅助线以及接缝线等。

2）竖立支杆：每隔一档肋骨，在肋骨线和辅助线、中心线的交点上垂直坚立支杆。

3）作水平面：利用水平软管或激光水平仪找出一水平面，并在支杆上做出标记，作为量取胎架高度的基准面。

4）量型值：在各支杆上以水平线为基准向上量取该处型值，然后割去余量，并焊上支撑加强材。

11、船体分段类型:平面分段, 曲面分段,半立体分段,立体分段,

纵骨架式：长度较大(横向翻身,横向刚性弱(横向临时加强

横骨架式：纵向刚性弱(纵向临时加强,围壁上口处于自由状态，且围壁仅有竖向扶强材，需进行水平临时加强。各围壁和开口处临时加强。三角形框架临时加强

12、船舶总装：纵向倾斜船台，水平船台，造船坞

13、分段类型汇总：选择分段装配基准面和工艺装备、决定合理的装焊顺序、决定合理的焊接程序、提出施工技术要求

14、双层底分段装焊工艺

1）内底边板的装配顺序：需在肋板和旁底桁装配结束后进行。

2）视情况(大、中型船舶)采用分离法装配：装焊好中底桁→装焊全部肋板→装焊旁底桁3）分段舾装放在纵横骨架装焊结束，吊装内底板之前进行。

4）骨架焊接顺序是先焊骨架间的角焊缝，后焊骨架与外板间的角焊缝，并应从分段中间开始向四周对称进行施焊。

15总段制造方法：

（1）分段建造法

零部件→分段→分段舾装+零部件→总段→总段舾装。此方法是以底部分段为基础正造，在其上安装舱壁、舷侧和甲板等分段，并进行总段舾装。多用于装配船中总段。

（2）整体（框架）建造法

零部件→总段→总段舾装。此方法是以甲板胎架为基础反造，先装甲板、肋骨框架、舱壁和纵向构件，再安装船体外板，然后进行总段舾装。多用于装配首尾总段。

第七章造船生产设计

1、生产设计：对造船施工的各种工程技术问题进行分析研究，对制造方法和有关技术措施作出决策，并用图、表和技术文件等方式表达出来，为编制生产计划和指导现场施工的依据。

2、船舶建造的技术准备工作：产品设计（初步设计、详细设计）、生产设计（船体生产设计、舾装生产设计、涂装生产设计）

工作阶段：船舶建造方案、船体分段划分、船舶总装生产设计、中间产品生产设计、零件加工生产设计

3、造船生产设计的特点：将设计、工艺和管理有机地融为一体；整合工作信息；整合船、机电各工种，使各施工项目实现良好的协调

4、生产设计的基础技术工作：生产设计编码系统（船体编码系统、舾装编码系统）、劳动工时和材料消耗定额标准、标准构件和标准节点图册、标准工艺规程和标准日程表

5、船舶建造方案

定义：是建造产品的基本方案；以产品的特点和制造要求为依据；以船厂生产条件为基础；是进行生产设计、编制生产计划和组织施工的指导方针；是制定船厂技术改造规划的重要依据

内容：船体建造阶段的具体划分、总段的制造方法、部件和组合件的制作方式、船舶在船台上的建造方法、船舶舾装的阶段和内容的划分、应采取的各项技术组织措施

评价指标：可行性、合理性、先进性

影响因素：船舶产品特点的影响（主尺度、船型特点、平行中体的长短、船舶尺度）、船厂生产条件的影响

6、船体分段的划分：为船舶建造创造良好的施工条件,使材料消耗量

重要性：直接影响产品质量、生产效率、生产成本、发挥船厂设备潜力和改善劳动条件等技术经济指标。

分段划分原则：分段重量和尺寸选择

决定因素：分段重量不超过船厂起重运输能力，分段结构的刚性

优点：扩大分段装焊的机械化、自动化范围；合理布置分段大接缝；分段接头形式的合理性（平断面接头、阶梯形接头）

7、建造方案和船舶总装生产设计内容：总体工艺生产设计、船舶总装生产设计

8、工作管理图表

（1）船体分段划分图：侧面图、船底和各层甲板及平台等平面图的分段划分图，详细表示分段接头形式的典型横剖面图

（2）船体结构理论线图：侧面图、典型横剖面图、舱壁俯视图

（3）施工要领说明书：是生产设计和组织生产的指导性文件。

（5）船台吊装定位线图

（6）船台装配长度统计表：是船台装配阶段的管理表。

（7）船台焊接长度统计表

9、图表种类

（1）分段装焊结束直接送往船台装配时其工作管理图表有：分段装配图、分段装焊流程图、部件装配图、肘板图、胎架型值数据表、分段结构明细表、分段装配长度统计表、分段焊接长度统计表

（2）船台装配时作管理图表有：大型分段（或总段）组装图、分段装配图、分段装焊流程图、部件装配图、肘板图、胎架型值数据表、大型分段（或总段）组装定位图、大型分段（或总段）散装零、部件图、分段结构明细表、分段装配长度统计表

第八章船舶下水

1：船舶下水的主要方法和措施1、重力式下水2、漂浮式下水3、牵引式下水4、其他

2：重力式下水：船舶下水架坐落在倾斜滑道上，依靠自身重力的斜面分力滑行入水的方式3：重力式纵向下水：纵向涂油滑道下水；（缺点：下水前才能拆除墩木，增加了下水前工作量；准备周期长、油脂消耗多、对环境和水域有污染。

优点：建造成本低、工艺装备简单，对产品适应能力强，我国船厂广泛使用

4：纵向钢珠滑道下水：优点：钢珠能长时间承受压力，可早拆除墩木；钢珠可重复使用；不污染环境。缺点：初始投资大、滑板笨重、下水过程有振动

5：横向下水：缺点：滑道数量多，易造成船身偏移、滑板脱出滑道等事故；

船体采用坠落式下水时，船体受很大冲击力，摇晃剧烈，适于万吨以下的小船。

6：漂浮式下水：将水注入建造船舶场所（造船坞），使船舶自然浮起的下水方法。造船坞组成：坞底、坞墙、水泵站等。特点：下水简易安全，可以提高建船的机械化程度。适于水位落差不大的地区（沿海），用于大型船舶建造和下水。

7：牵引式下水：使下水船舶在机械设备的牵引下滑行入水的下水方式。

8：纵向船排滑道机械化下水：技术要求不高，土建施工简单，投资少；下水平稳安全，适合小型船厂；由于船排高度小，船底作业不方便，仅用于小型船舶。

9：两支点纵向滑道机械化下水：设施简单、施工方便、操作容易；船长仅由两辆小车支承，当船较长和下水重量较大时，对船体纵向强度影响较大，尾浮时产生较大的首端压力；

适于具但下水车尾有足够纵向强度的小型船舶下水。楔形下水车纵向滑道：下水时不会

产生首端压力，下水工艺简单，适宜较大的船舶下水；端过高，要求滑道末端有较大水深，导致水下建筑工程量大，投资高；滑道末端容易被淤泥覆盖，选址时应充分考虑水域的水文条件变坡度横移区纵向滑道：适于小型船舶下水和上墩

10：梳式滑道机械化下水：需换车，操作复杂，适于建造内河平底船舶

11：升船机下水：升船机是紧靠下水岸壁设置的一个承载船舶的平台，利用液压或卷扬式绞缆机使平台作垂直升降，以供船舶下水或上墩。特点：升船机占地少，适用于厂区狭小、岸壁陡峭、水域受限制的船厂。升船机作业平稳、效率高，适合批量生产；升船机对下水船舶的主尺度限制大，适用于沿海中小型船。

12：影响选择船台类型、下水方法和设施的因素：厂区面积和地形特点；厂区岸线及其地质情况；厂区水域宽窄及其水文特点；水位变化规律；船厂生产纲领；造船工艺流程总方案13：内河小型船厂选择特点：建造船舶的主尺度和重量均较小，内河水位差较大；选择：纵向机械化下水滑道与水平船台配套；优点：安全可靠，便于实施多船位水平船台造船，实现定型批量生产，为实现专业化生产创造有利条件。

14：中型以上内河船厂特点：所建造船舶主尺度和重量相对较大；选择：横向机械化下水滑道和水平船台配套；若厂区河岸陡直，可选择卷扬式升船机与水平船台配套

15：建造中型船舶的沿海船厂特点：水位差比较小；选择：根据船厂实际条件，在纵向涂油滑道、横向滑道机械化下水和升船机之间选择

16：大型远洋船舶建造特点：船舶主尺度和重量都很大，对临岸水深或水域宽度要求很到，水工建筑工程量很大；选择：采用造船坞造船和漂浮式下水；优点：降低分段吊运高度，简化起重设备结构，下水安全可靠。

17：研究下水过程的原因：1）纵向涂油滑道下水过程中，船舶的运动状态和力学现象，不仅是船台工艺设计的重要依据，也是下水时采取相应工艺措施的依据。2）研究下水过程中船舶运动状态以及可能出现的各种现象，是讨论船舶下水工艺措施的必备条件。

18：纵向下水一般是船尾先入水，这是因为：尾部比较肥大，可以获得较大的浮力而易于浮起；船舶在水中滑行时，尾部在前阻力较大，可缩短冲程。

19：下水过程的四个阶段：船舶开始滑动到刚与水面接触、从与水面接触到尾浮、从开始尾浮到完全漂浮、从完全漂浮到船舶停止滑行

20、纵向涂油滑道下水设施：下水墩木、滑道、滑板、下水油脂、下水支架、止滑器

21：下水过程中消除有关事故的工艺措施：不能下滑或中途停滑，仰倾现象的消除措施22：下水过程：拆除下水墩木，使船舶重量落在下水支架上； 松开止滑器，滑板便载着下水支架和船舶沿着滑道滑入水中

23：下水过程中消除有关事故的工艺措施

1、不能下滑或中途停滑。1）发生原因：μ0太大，油脂涂层不平整、承压力不足、油脂龟裂或起壳、滑道护板与滑板的间隙太小或滑道变形等。2）措施：浇涂油脂前检查滑道变形情况，掌握油脂配方，严格遵守油脂浇涂技术要求。3）应急：在滑板首端安装推动滑板的油压顶推装置，或在船台上安装拖带用的钢索滑轮组

24：下水过程中消除有关事故的工艺措施

克服船舶在水中冲程过大的制动措施1）盾板制动2）缆索制动3）阻荷制动4）锚制动5）钢丝绳制动