船舶排煙管蝦殼節(jié)制作新工藝

晏波 李錦輝 吳艷強 鐘美達 蔡益

摘? ? 要：本文主要介紹一種排煙管蝦殼節(jié)制作新工藝。通過Excel軟件及設(shè)計應(yīng)用程序?qū)ξr殼節(jié)參數(shù)進行自動分析、數(shù)據(jù)處理，并結(jié)合CAD繪圖和套料技術(shù)，采用先進的蝦殼節(jié)制作工藝，使蝦殼節(jié)制作變得簡單、快速，同時也提高了制作質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：排煙管;蝦殼節(jié);數(shù)據(jù)處理;新工藝;降本增效

中圖分類號：U664.84 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A

New Technology for Making Shrimp Shell Section of Ship Smoke Pipe

YAN Bo， LI Jinhui，? WU Yanqiang， ZHONG Meida，? CAI Yi

（ CSSC Huangpu Wenchong Shipbuiding Company Limited， Guangzhou 510715 ）

Abstract： This paper mainly introduces a new technology for making shrimp shell section of ship smoke pipe. Through Excel software and design application program， the parameters of the shrimp shell section are automatically analyzed and processed. Combined with CAD drawing and nesting technology， the advanced manufacturing technology of the shrimp shell section is adopted， which makes the manufacture of the shrimp shell section of ship smoke pipe simple， fast and improves the quality of manufacture at the same time.

Key words： Smoke pipe; Shrimp shell section; Data processing; New technology; TQCM

1? ? 前言

船舶排煙管主要用于船舶主機、發(fā)電機組等的氣體排放.由于船型種類較多，排煙管的管徑及管子走向變化也較大。一般情況下，船舶排煙管是用鋼板卷制而成，彎曲部位通常采用蝦殼節(jié)進行拼接。傳統(tǒng)的蝦殼節(jié)制作方法有紙皮劃線法和參數(shù)計算法，這兩種傳統(tǒng)方法的主要特點就是先用鋼板卷制成管段，再用紙皮劃線法剪出的紙皮或用參數(shù)計算法算出的斜度在管段上進行劃線、切割，形成一節(jié)一節(jié)的蝦殼節(jié)，最后按圖拼裝成完整的蝦殼管。這兩種傳統(tǒng)制作方法工序多、工藝復(fù)雜、施工成本較高、質(zhì)量得不到保障。

本文介紹一種排煙管蝦殼節(jié)制作新工藝：首先采用Excel進行數(shù)據(jù)分析處理，自動計算出蝦殼節(jié)相關(guān)制作參數(shù);再利用CAD進行蝦殼節(jié)的繪制、放樣和套料;然后直接在鋼板上進行號料、下料，彎制成形，拼裝成蝦殼節(jié)。本新工藝減少了大量的人工計算、手工繪圖和切割等工作，起到了提質(zhì)、增效和降成本的效果。

2? ?傳統(tǒng)蝦殼節(jié)制作工藝

傳統(tǒng)的蝦殼節(jié)制作工序，包括：鋼板下料、板材卷制、管段制作、蝦殼節(jié)參數(shù)計算、蝦殼節(jié)紙皮制作、紙皮放樣、蝦殼節(jié)切割、蝦殼節(jié)開坡口、蝦殼管拼裝和管子焊接等工序。主要以手工計算和制作為主，效率低、質(zhì)量差、工作量大、周期長。

（1）工作量大、周期長

不管是使用紙皮劃線法還是參數(shù)計算法，制作蝦殼節(jié)的工作80%以上都是手工作業(yè)，工作量非常大。例如：切割一道管徑為DN600的蝦殼口就需要花費兩人約1小時的時間;制作一條有兩個彎、管徑為DN600的管，需花費約40小時;同時，排煙管管徑大、規(guī)格多、占用場地多，若放在普通管的流水線上生產(chǎn)容易造成阻塞，故通常需安排單獨場地制作或外協(xié)制作，增加了成本。

（2）對工人技術(shù)水平要求高

在整個蝦殼節(jié)制作中：（A）首先需要進行大量的計算，包括：蝦殼節(jié)數(shù);蝦殼節(jié)角度;蝦殼節(jié)外側(cè)、中間、內(nèi)側(cè)節(jié)距等。計算工作量大而且容易出錯;（B）其次是立體作業(yè)較多，紙皮放樣、切割、開坡口、裝配和焊接等都是立體工序，制作難度較大。因此，對工人技術(shù)水平要求較高，通常需技師以上水平的人員才具備獨立制作蝦殼管的能力。

（3）拼裝質(zhì)量不穩(wěn)定

傳統(tǒng)蝦殼節(jié)制作方法存在較多質(zhì)量隱患：一是畫紙皮和紙皮放樣不夠精確。由于工人使用的直尺、圓規(guī)和平臺等都是普通的工裝工具，精度不高，放樣出的蝦殼節(jié)與實際尺寸偏差較大;二是切割質(zhì)量較差。蝦殼口和坡口的切割都是用手工火焰割炬，切割口存在凹凸不平、偏離尺寸線等缺陷;三是裝配和焊接質(zhì)量較難保證，因此很難保證其質(zhì)量。

3? ?蝦殼節(jié)制作新工藝

新工藝針對傳統(tǒng)制作方法存在的計算工作量、立體作業(yè)多、質(zhì)量不穩(wěn)定和對工人技術(shù)要求高等問題，融合了計算機信息化、管系加工和板材加工技術(shù)，設(shè)計了信息化軟件進行參數(shù)計算、數(shù)據(jù)處理，降低了計算難度;利用計算機繪圖減少了手工繪圖工作;把管系加工的多個立體作業(yè)環(huán)節(jié)前移到板材加工的平面作業(yè)環(huán)節(jié)中，從而降低蝦殼節(jié)切割和裝配難度，減少蝦殼管現(xiàn)場手工制作的工作量，使整個排煙管制作流程和工藝得到優(yōu)化。

（1）蝦殼節(jié)參數(shù)的計算

根據(jù)排煙管下列已知條件：管子的彎曲角a1、a2、a3……;各節(jié)管的點間長度L1、L2、L3……;以及彎曲半徑R、管子外徑D、彎段相對轉(zhuǎn)角θ和彎頭拼鑲蝦殼節(jié)數(shù)n等。通過Excel軟件編制應(yīng)用程序，自動計算并處理蝦殼節(jié)相應(yīng)參數(shù)，生成下料和制作圖紙。本文主要以1條直角別彎蝦殼管為例進行介紹（見圖1）。

（A）蝦殼節(jié)參數(shù)計算

蝦殼管彎曲部位主要由蝦殼節(jié)（見圖2）組成，相關(guān)的計算如下：

蝦殼節(jié)圓心角：? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

蝦殼節(jié)外側(cè)節(jié)距：? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （2）

蝦殼節(jié)中心節(jié)距：? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （3）

蝦殼節(jié)內(nèi)側(cè)節(jié)距： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （4）

蝦殼彎成型角的等分?jǐn)?shù)：n+1

式中：a1——蝦殼管的彎曲角;

R——蝦殼節(jié)的曲率半徑;

n——蝦殼節(jié)的節(jié)數(shù);

D——管子的外徑。

一般蝦殼管可能存在多彎的情況，相關(guān)的蝦殼節(jié)都可以參照公式（1～4）進行計算。

（B）蝦殼管邊節(jié)參數(shù)計算

蝦殼管邊節(jié)是指一頭接管子連接件、一頭接彎曲部位。一般包括首、尾兩節(jié)，相關(guān)的計算如下：

首節(jié)外側(cè)節(jié)距： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（5）

首節(jié)中間節(jié)距： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（6）

首節(jié)內(nèi)側(cè)節(jié)距： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （7）

式中：LS——首節(jié)的點間長。

尾節(jié)計算方式與首節(jié)相似，尾節(jié)的外側(cè)節(jié)距Xwa、中心節(jié)距Xwb和內(nèi)側(cè)節(jié)距Xwc，均可以參照以上公式（5）、（6）、（7）算出。

（C）蝦殼管中間節(jié)參數(shù)計算

蝦殼管中間節(jié)是指兩頭都有彎曲部位。相關(guān)的計算如下：

中間節(jié)外側(cè)節(jié)距：

（8）

中間節(jié)中心節(jié)距：

（9）

中間節(jié)內(nèi)側(cè)節(jié)距：

（10）

式中：Lz——中間節(jié)的點間長。

（D）計算各蝦殼節(jié)參數(shù)及數(shù)據(jù)處理

利用Excel軟件及應(yīng)用程序，自動計算蝦殼管的相關(guān)參數(shù)（見表1）：

（E）蝦殼節(jié)CAD參數(shù)座標(biāo)

利用Excel軟件和計算程序，自動計算出各蝦殼節(jié)CAD參數(shù)座標(biāo)（見表2）：

（2）蝦殼節(jié)的繪圖及放樣

（A）繪制直管段倒角圖

根據(jù)表1、表2的相關(guān)參數(shù)，在CAD中繪制蝦殼管直管段倒角圖，并在圖面標(biāo)出相關(guān)參數(shù)（見圖3）：

（B）繪制蝦殼節(jié)展開圖

根據(jù)蝦殼節(jié)直管段倒角圖，繪制各蝦殼節(jié)CAD展開圖（見圖4）。

（C）蝦殼節(jié)展開圖在鋼板上放樣

根據(jù)原材料板材規(guī)格及蝦殼節(jié)展開圖，進行板材的切割放樣和套料，并形成標(biāo)準(zhǔn)的套料冊（見圖5）。

（3）卷制蝦殼節(jié)

板材加工部門根據(jù)蝦殼節(jié)套料冊，用數(shù)控切割機切好蝦殼節(jié)板和開好相關(guān)的坡口，再用卷板機根據(jù)要求把蝦殼節(jié)卷制出來，并焊接中縫形成蝦殼節(jié)管段（見圖6）。

（4）校裝排煙管

蝦殼節(jié)卷制好后，因事先在板材切割階段就開好了坡口，所以管系裝配工只需簡單校驗蝦殼節(jié)的尺寸和角度就可以直接進行拼裝了。因此，蝦殼節(jié)制作新工藝不需要人工計算、畫圖、割蝦殼、割坡口和打磨等工作就可以直接拿蝦殼節(jié)拼裝管子（見圖7）。因為蝦殼節(jié)管口及坡口都是數(shù)控切割機切割出來的，不但切割口非常美觀，而且角度也非常準(zhǔn)確，使得校裝和焊接質(zhì)量都得到大大提升。

4? ?應(yīng)用情況

排煙管蝦殼節(jié)制作新工藝在多型產(chǎn)品上應(yīng)用，取得明顯效果：

（1）現(xiàn)場計算、繪圖及立體作業(yè)明顯減少，施工難度大大降低，一般中級工即可獨立完成蝦殼節(jié)制作;

（2）制作通徑為DN600 mm的兩彎管僅需20小時，減少工時50%以上;

（3）排煙管整體制作周期從75天減少到50天以內(nèi)，與普通管非常接近，從而可以把排煙管納入普通管流水生產(chǎn)線中生產(chǎn);

（4）蝦殼節(jié)套料率達到95%以上，大大節(jié)約了原材料成本;

（5）利用計算機輔助計算、放樣和套料，管口線型光順;

（6）采用數(shù)控機床切割質(zhì)量較好，有利于裝配和焊接，使排煙管整體質(zhì)量明顯得到提高。

5? ?結(jié)束語

排煙管蝦殼節(jié)制作新工藝，優(yōu)化了排煙管制作流程，融合了計算機信息化與自動化技術(shù)，創(chuàng)新了蝦殼節(jié)的參數(shù)設(shè)計、數(shù)據(jù)處理和制作工序，有效解決了排煙管蝦殼節(jié)制作難度大、工時消耗大和占用場地較多等問題，提升了排煙管制作效率和質(zhì)量。隨著工業(yè)技術(shù)的不斷創(chuàng)新與進步，管系制作也會更加靈活高效，從而適應(yīng)激烈的市場競爭。

參考文獻

[1] 施正一，邵志深，陳昌明. 船舶管銅工工藝學(xué)[M]. 哈爾濱船舶工程學(xué)?院出版社，1987.