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船舶管子加工生产流水线工艺装备研究

发表时间：2021/6/28 来源：《基层建设》2021年第6期作者：何帅杏费建云

[导读] 摘要：我国目前面临管子加工技术与设备的瓶颈，而管子生产线的工艺装备研究是其中一个重要的课题。

        江苏新扬子造船有限公司江苏靖江 214500
        摘要：我国目前面临管子加工技术与设备的瓶颈，而管子生产线的工艺装备研究是其中一个重要的课题。相对于传统的管子生产线，高柔性、高效率综合管子智能生产线的工艺布置，能够有效提高生产的效率、降低生产成本、提高加工精度，并且可以实现大批量、高质量地组织生产。
        关键词：船舶，管子加工，生产流水线，工艺装备，探讨研究
        1海洋工程管路制作工艺流程特点
        在未进入海洋工程装备改装领域前，某公司的主要产品是常规船舶修理，管路制作工艺较为简单，没有焊缝热处理、管路涂装等工序。质量要求不高，过程报验程序较少，也没有制定质量追溯制度，施工过程相关记录资料不多。由于单个船舶修理项目较小，管路换新数量小，所需采购材料少并且是市场上随处都有的常规标准部件，采购速度很快。由于常规船舶管路制作的特点，车间往往将一条船的管路制作任务分包给一到两个分包队伍，分包队伍现场确认工程内容后即可在车间划分的施工场地内组织生产。此种运作模式灵活高效，完全适合常规船舶修理“多项目、小批量、低标准，短周期”的生产特点。
        2管子车间成组生产区域的总体布局
        管子车间生产流水线总体布局原则是：最佳的设计布置应当有最佳的综合效果，使设备、人员、工作在生产活动中能有效配合、协调一致，力求使每个管子加工单元或管子生产线负荷平衡，使工人和工件在加工中的移动距离尽量最短，符合基本流程路线形式。考虑有效利用面积，合理有效利用空间，并具有较好的柔性，能适应管路形状的多样性。设备排列顺序主要依据所加工零件组工序顺序的频率、零件组内零件的数量及其单件时间定额、加工设备加工能力和利用情况。根据船 GZ 公司生产纲领，为了减少投资和提高车间设备的利用率，可利用车间现有场地，把管路按通径大小划分为二个加工单元，根据管路切割设备加工尺寸范围，在车间设置中小管径（直径 15-300mm）、大管径（直径大于 300mm）两个生产单元，设施布局采用直线型。管子加工中心加工单元按大、小顺序并排布置，这样可按管子生产负荷，进行适当调整加工范围，以利于平衡生产的实现。
        3管子生产流水线存在的问题与解决对策
        3.1 GCS系统软件方面
        （1）公司船舶管路设计集成GCS软件系统在生产设计、工艺建造及生产管理方面，已发挥了重大的作用，它为公司的电算化发展作出了巨大成绩，但是仍然存在一些不甚完善的地方。
        ①缺乏对非标准配件处理功能，由于其标准文件中没有设置非标准配件规格，而实际生产中存在大量非标准管子配件，该软件无法处理，必须由人工在小票或配套表上增加，很易造成错漏。②标准文件方面不够全面，如在26300吨运木船中，由于船东、劳氏要求对部分测深管和透气管壁厚加大，而该船在当初设计时，标准文件中没这种加厚的管子规格，造成电算方面不能修改这批管子，以至于在该产品7号船上线加工时，造成废返。
        针对上述问题，建议二室标准股和各设计课为电算提供更为全面的法兰、套管、弯头、异径、复板等附件和管材规程标准，特别要增加非标准件的格式。
        （2）GCS系统对于长度大于500 mm的直支管，安排在自动焊接站上焊接法兰或套管。而在实际生产中，直支管管端法兰先焊好后，再拿到装配站和主管装配，由于支管法兰需校双孔正，这样对校管者来说，再开支管就很难保证支管法兰双孔正，他们往往都将支管法兰割下，在主管上开好支管后再烧支管法兰，这样就造成了浪费。建议修改GCS系统中关于直支管先焊接法兰的这一点，改为凡直支管的法兰都不能安排在自动焊接站上焊法兰，应送装配站上作业。

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        3.2生产设计方面
        流水线生产，必须使制品要有足够大的产量，以保证流水线各工作站有充分的负荷。我公司的这套管子生产流水线，设计能力为10万条管子。但从近二年的运行情况来看，能上线加工的管子远远达不到这个数量。设备加工有所限制，有些类型的管子，不能上线加工，如：①铁管和铜管；②不锈钢管和塑料管；③通径小于15mm的钢管；④2、3级以外的钢管；⑤长度短于500 mm的直支管；长度短于150 mm的直管；总长超过6000mm的加工管；⑥通径超过50mm，壁厚大于11mm的钢管；通径50mm或50mm以内，壁厚大于8mm的钢管。
        除以上的限制外，各个工作站如点焊站、CNC弯管机又有各自的限制。因此希望二室各专业课管子设计人员，能从上流水线加工的角度出发，认认真真熟悉GCS软件系统中关于管加工工艺，特别是关于流水线加工的划分原则，以便杜绝先焊后弯的某些管子，在先焊了法兰后，弯管时才发现首端或末端长度不能满足CNC弯管机夹头对直段长的要求，诸如此类的现象，避免不必要的返工浪费。
        另外，从能够上线加工的角度考虑，设计管子时应尽量考虑如下情况：①尽可能少用弯头和螺纹接头；②尽可能满足CNC弯管机对弯管的首末段直段长度的要求，以便能提高先焊后弯的数量；③尽可能减少现场管。
        4改进的方向和设想
        综上所述，我厂这条管子加工生产流水线的建成，对我厂整个造船工艺、生产管理各方面的提高都会有显著作用。这条流水线在供料、流程安排、工位之间的衔接、主要单机规格型式的选择上，基木上是正确的。就我们所掌握的国外资料来看，例如日本三井造船千叶工场的管子生产流水线，就其总体功能和我厂相比，大致相同，其工位设置和辅助设备的配备则不如我厂完整；为了便这条生产流水线能更有效地发挥其作用，对一些工位的设备还要继续改进和完善。
        （1）直七浮接原设计采用的是焊枪固定，焊接工件回转的自动焊装置。但由于工件运动的不恒定，接地装置不够可靠，暂时只能进行手土焊接。只有彻底改变带动工件运动的辅助机构，改变工件在摩擦轮上自由滚动的运动方式，才能使土件运动恒定，达到自动焊接的要求。
        （2）流水线设备间的串联衔接机构，特别是设备间的横向串联机构尚需改进，使生产流水线的衔接更为合理更为流畅。依我们看，横向串联如果采用架空专用夹具，将比现在的平面翻管机构更为平稳更为可慕。
        （3）随着电子技术的发展，为逐步提高设备的自动化控制水平提供了保证。例如，我们已列出专题进行研究的就有料架自控下料装置、数控定长划线装置，等等。提高各工位的自动化程度，不仅在于提高各工位的效率，更为重要的是使各工位的操作时间能达到平衡。
        （4）采用管子加工信息管理系统，全面提高管子加工的现代化管理水平。如今该课题的研究基本完成，即将投入使用。
        （5）生产组织上可实行复合工种，充分发挥劳动者的一专多能的作用，便于劳动力的合理调配和使用。
        （6）继续积极引进国内外的先进技术和工艺，扩大工艺研究成果的应用范围，使管子加工技术达到一个新的高度。
        5结语
        在船舶建造过程中，管子制作是一个重要的环节，管子的制造和安装工时约占整个船舶建造过程一半以上的工时，船上的管子数量多、形状复杂，万吨级散装船中的管子多达万根。虽然这项工作任重道远，但仍需想方设法对其进行继续的完善和改造，使其发挥最大的效能，为造船产量上新台阶贡献力量。
        参考文献：
        [1]母鸿清.基于Access的船舶管子生产管理系统[J].机电技术，2014（04）：120-121.
        [2]饶靖，于航，周同明，陈好楠.船舶管子加工智能车间研究与应用[J].造船技术，2020（01）：81-87.