5 生产过程自动化外文翻译资料

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5 生产过程自动化

在本节中，我们将讨论上文第4.2节（另见图1）。来自自动化观点主要关注的过程如下：

P.2 钢板和型材的标记、切割和调节

P.3 二维块的制造：焊接扁平和成型的子组件（面板和子块）

P.4 车间三维砌块制作

P.6 管道、支架、模块等的预制

P.8 喷砂和喷漆/涂层

P.13 运输和装卸

P.14 尺寸控制和检查

在下面的小节中概述了每一个进程的自动化/机械化状态。 提供的信息中有相当一部分来自【32】，CEPS通用生产技术现状报告。除上述所列工艺外，新的激光切割和焊接技术也得到了特别的关注，因为如果没有足够程度的机械化/自动化，这些技术大多数都无法构思出来。

5.1 钢板和型材的标记、切割和调节

5.1.1 除垢/打底

船坞通常配备有带有磁铁或真空梁的龙门架，用于放置装料输送机上的物料。涉及的站点有：

· 滚筒输送机

· 预热装置（燃气或燃油加热）

· 滚筒输送机连接装置

· 除垢装置，配备硅离心轮和综合砂砾回收装置

· 连接辊道输送机

· 底漆设备，带控制漆膜厚度的喷涂传感器系统，排气系统带专用自清洁过滤器

· 带排气系统的干燥输送机

· 滚筒输送机

· 标记装置

· 卸料输送机

· 带磁铁或真空梁的起重机，用于运输/储存材料

这些设备通常用于处理板材和型材。 特殊设备需要确保一次可以有多个配置文件通过此线路。如今的趋势是尽量减少库存（和资金），并通过订购钢板和型材来避免当地环境问题，这些钢板和型材经过喷砂处理并在车间内涂上底漆，而且几乎是及时的（基于钢厂的可靠供应）。

5.1.2 标记

以下方法目前正在使用中，通常作为切割设备的附件：

· 粉末标记

· 喷墨标记

· 等离子弧标记

· 激光标记

AIPS研究 第35页 2000年6月

先进造船中的标记包括

· 合同/施工编号

·板材或零件编号也允许从板材的炉号/批号、层压方向进行追溯hellip;

· 安装和焊接的定位线

· 弯曲板成形线

· 焊接工艺标识和序列

· 必须安装零件或板的子组件和块的标识

5.1.3 切割

目前，板材和型材（包括灯泡型材）的切割方法如下：

·剪刀：用于直切，通常可达3000毫米（现在主要用于锁匠店）

· 滚筒剪：用于直切，一般可达12000mm（现在被热切割机取代）

· 水射流切割：目前由于其性能较差，没有被广泛应用

· 热切割：基本上我们可以区分：

· 氧燃料切割

· 等离子切割

· 激光切割

· 以上两者的结合

等离子切割设备正在逐步接管。 带双水池的水下板材切割系统可为任何场地提供自动化服务（头在一个池子里切，另一个泵出清洗、板调节和卸载）。

当板材切割系统涉及以下所有要点时，可以认为它是完整的：

· 输送机进料和卸板及小件的设施

· 用斜面切割焊接的可能性

· 集成标记（标识、零件号和块、工艺焊缝、弯曲标记）。

· 公差，轮廓上的斜角变化

· 测量系统/综合质量控制/

· 与CAD系统的连接

· 多焊枪同时切割

· 保护、内照射等。

有些场地有多条切割线；小场地可以利用联合装置，例如在荷兰，大多数切割集中在两个专业装置上，其中一个由钢厂及时提供。荷兰切割机构提供补充服务，如硬图数字化、CAD信息生成、嵌套等。

5.1.4 自动化/机械化

板材切割已成为造船业最早实现自动化的工艺之一。

切割系统比焊接系统复杂得多，数控机械化设备从20年前就开始使用，此后一直在稳步改进。 事实上，关于自动化造船厂板材切割系统的参考文献大约是焊接系统的十倍。 TRIBON 1999年参考列表（下表8）给出了关于该主题的想法。

AIPS研究 第36页 2000年6月

表8:TRIBON机器人装置，1999年

板材切割	47
焊接	6
型材切割	3

本节提供的数据主要来自CEPS对通用生产技术的调查[32]。

机械化表面处理在大多数船厂和大多数分包商中实施。 机械化的二维切割也完全实现了。自动化切割在50%的场地实施。

在40-50%的场地实施机械化铣削，同时采用其他边缘处理方法。

机械化的解决方案已经开发出来，并在大多数船厂中实现了板材的弯曲和成形。

许多欧盟制造商提供完整的表面处理生产线管理、标记和切割操作。

最大的挑战似乎是保证足够的精度和切割表面质量，以便在连续的生产阶段实施激光焊接技术。

5.2 二维块的制作

5.2.1 典型设备

基本上，典型的现代面板生产线包括：

· 带输送装置的辊道

· 夹紧（液压、磁力、真空）/定位门

· 对焊门架

· 面板翻转安排（在某些情况下）

· 面板车削装置（90°）有时配备热轮廓切割机

· 加强板托盘

· 移动式打磨：用于去除加强筋上底漆/油漆的装置

· 移动式加劲门架

· 角焊龙门

· 移动式网架

· 腹板焊接龙门架

· 升降运输站

根据面板类型，还安装了所有可能的舾装元件。在面板离开车间之前，必须确定其在允许的公差范围内，并且舾装件在正确的位置。 因此，适当的质量保证设备，有时包括自动光学测量设备，也存在。

5.2.2 嵌板线类型

船厂中有以下类型的面板线：

小型面板线，可用于一个板，入口下方的工作区域约4x20 m2

普通平板线，对于面积为10x10 m2、15x15 m2、20x20 m2或更大的面板，根据船舶的大小，堆场通常为建筑物

双重底线, 通常遵循配置/顺序：

1号站：内地板放置并焊接在一起

AIPS研究 第37页 2000年6月

2号站：地板正在面板上焊接

3号站：纵向楼层就位焊接。

4号站：附加储罐加热管和其他舾装件。

5号站：已弯曲的壳板将放在地网上焊接

6号站：下线采用专用运输工具运至环座段建筑区。

弧形板线: 有各种各样的站点，大小适合最大的预期面板。每个站点都配有大量可调支柱。 通过软件，所有支柱的上点，如果被连接，形成所讨论的弯曲面板的形状，它们通常遵循以下配置：

1号站：把已经成型的板放在上面焊接在一起。

2号站：将机架放在板场上，用机器人焊接。

3号站：二次构件也在面板上焊接。

4号站：尽可能将舾装元素放在面板上

5号站：采用专用运输工具下线移动至砌块区。

造梁线, 包括:

· 带横梁的起重机，将腹板和横梁放在辊道输送机上

· 压辊机

· 焊接机器人

· 型材校直机

· 卸料输送机

借助这条生产线，最佳型材正在量体裁衣生产中。

5.2.3 自动化/机械化

自动化（包括机器人化）相当发达。大约有50%的场地采用了自动化线路。

一些欧盟制造商提供完整的定制生产线，或多或少自动化，使用各种配置。

如何有效地利用激光焊接方法，以保证最小的热变形，仍然是一个悬而未决的问题。在一些最大的欧盟造船厂的积极参与下（见下文第5.8节），欧共体发起了一些关于这一论点的国家项目。

5.3 车间三维砌块制作

三维块是由平板、二维子块和曲线块组成的复杂结构。 在大多数场地里，这些装置都组装好了。 机械化焊接也适用于封闭结构（即电气）的一些船坞，而一些机械化解决方案甚至适用于船坞区域焊接。

设计了三维块体的建造策略，以便在最佳位置进行焊接，同时保持块体舾装的有效性。

三维块体的舾装是现代造船理念的重要组成部分。 如果计划得当，舾装的主要部分可以在车间进行，那里的工作位置是最佳的，材料处理也容易得多。 船体安装后，工作条件差得多（通常顶部安装和设备及其他材料的运输更为困难）。

块体舾装的高度化意味着钢与舾装工作是平行的活动，在整个块体组装过程中相互作用。这给块装配的自动化设置了一定的限制，而实际的解决方案在今天并不常见。 基本上可以采用与二维块中相同的技术解决方案，但更复杂的形状和与舾装的集成大大限制了实际的可能性。

AIPS研究 第38页 2000年6月

5.4 管道、支架、模块等的预制

舾装构件预制是减少舾装总工时的有效途径。 在车间工作一小时比在船上工作两小时效率高得多。

图3: 典型自动化管道车间的工艺流程

与街区和船上的情况相比，车间的制造自动化也容易得多。 虽然单元和基础的制造仍然主要是手工工作，但管道制造中的自动化更为简单。 如今，用数控切割机切割管道和弯曲管道是很常见的。 根据[32]的规定，30%的场站实施了轨道管焊接等自动化焊接。舾装部件的机器人焊接仅存在于几码处。

典型自动化管道车间的工艺流程如上图3所示。

AIPS研究 第39页 2000年6月

5.5 喷砂和喷漆/涂层

5.5.1 爆破

通过彻底爆破达到清洁表面（SAE 2,5质量-SIS 05590-1967标准）的目的可以通过各种方法实现：

1. 喷砂和喷砂只能在封闭和通风的房间内进行。不要在露天！

2. 铜渣或其他矿物磨料只能用于该段内的储罐。

3. 一般喷砂采用0.3-1.0 mm的钢磨料粒度。

4. 切割钢丝或钢丸用于机械抛丸。

5. 高压水清洗300-2500巴压力。

6. 冰粒清洗仅用于特殊任务。

收集钢制喷砂材料，有时在工作地板下，将其清理/分离并运回筒仓供再次使用。

整个车间必须通过一个非常有效的通风系统不断地“除尘”。 自由爆破作业人员必须佩戴呼吸器。

为了达到一个砌块段的不同水平，通常在车间的墙壁上安装一个脚手架系统，并将其摆动到单元上，以便于进入。

与传统方法不同的是，“真空-鼓风”方法由一个单元组成，该单元的工作原理类似于真空吸尘器，操作人员不需要任何排气/除尘或新鲜空气。 该系统有一个缺陷，与其他方法相比，每小时的清洁面积要少得多。

造船厂倾向于订购已经喷砂过的钢板，并在车间涂上底漆。然而，在所有焊接（安装除外）完成后，许多工厂已投资于通过喷砂和油漆块组件进行清洁的装置。这样可以提供更好的外观和板材保护（车间底漆被焊接破坏）。

5.5.2 涂层/喷漆

彻底清洁后，在适当位置或在运输到涂层车间后对砌块部分进行涂漆/涂层。 根据油漆规范，将根据要求的固化时间，采用喷漆方法喷涂不同的油漆层。 工厂必须有足够的暖气和通风。

如第32页图1所示，油漆/涂层的某一部分作为精整和舾装过程的一部分必须在船上完成，就像在码头边逐步操作一样，效率和健康程度都比工厂里的低得多。，这就是为什么造船厂倾向于在生产过程中尽早上漆的原因。

然而，据估计，现代船舶20%至40%的表面是在码头区域涂漆的。

近几年来，几乎所有类型的船舶，尤其是具有双壳结构（

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