船體T型材橫縱組合連接結構的扭曲T型材的生產方法與流程
2023-05-05 22:08:21
本發明涉及船舶工程技術領域，特別是涉及一種船體t型材橫縱組合連接結構的扭曲t型材的生產方法。
背景技術：
在船舶製造中，需要採用加強肋安裝於船體內側，起到支持外板、保持船體外形、保證舷側結構強度的作用，還作為各層甲板橫梁的舷邊支點。用t型組合型材製成的肋骨，以及局部加強或者支承舷側縱骨或縱桁的大尺寸肋骨，稱強肋骨。它常與強橫梁和實肋板一起組成橫向強框架，多設於需要特殊加強的部位，如機艙、裝載重貨或具有長大艙口的貨艙內。在艏、艉尖艙內的肋骨稱尖艙肋骨。在上層建築內的肋骨稱上層建築肋骨。而中間肋骨則是指有局部加強(如冰區加強)要求的船上增設在肋骨間距中點位置的肋骨。在船體肋骨安裝時，當橫向設置的強肋骨組合t型材與縱向設置的組合t型材腹板出現互成一定角度連接、互相不垂直安裝時，分別為兩個方向的t型材面板連接會產生空間夾角，導致在施工過程中無法直接焊接連接。
在現有技術中，對於橫向t型材和縱向t型材面板連接安裝的處理方法是將需要連接的肋骨面板端部進行火焰切割，即從t型材的面板端部開始，適當割開面板與腹板的焊縫，應用火焰將面板預熱軟化後將面板扭曲過渡與相對接的縱向t型材的面板成同一平面，然後連接縱向t型材與橫向t型材的面板。在船體結構上，這種連接結構連接的t型材較多，用此方法安裝互成角度的t型材面板的效率低、工作量大、美觀性差，在安裝後經常還會造成t型材的面板短尺及缺角現象，影響施工質量。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種提高工作效率、提高船體上t型材互相連接質量的扭曲t型材的生產方法。
為了實現上述目的，本發明提供了一種船體t型材橫縱組合連接結構的扭曲t型材的生產方法，所述扭曲t型材為所述船體t型材橫縱組合連接結構中連接於兩個縱向組合t型材之間的橫向t型材，所述t型材均包括面板和與面板中部正交連接的腹板，所述縱向t型材腹板與水平面垂直，所述橫向t型材的腹板與水平面平行，所述橫向t型材面板包括平直段和連接於所述平直段兩端的轉圓段，所述轉圓段由所述縱向t型材面板的邊線向所述平直段扭曲過渡，包括如下步驟：
s1、在船體型線圖上，作所述縱向t型材、所述橫向t型材組合連接結構相對於船體的橫剖面圖、水平面圖，定義所述橫向t型材面板垂直於船體中性面方向為主視圖視角方向，作所述橫向t型材平直段的主視圖；
s2、將所述橫向t型材面板在所述橫剖面圖上的上下邊線投影到所述水平面圖上，與所述水平面圖上縱向t型材面板與所述橫向t型材面板相鄰的邊線分別相交於a點、c點；
s3、在水平面圖上，量取所述橫向t型材面板與縱向t型材面板連接的轉圓段的半徑長度r，分別過所述a點、c點以r為半徑作所述橫向t型材面板的平直段的切線並與橫向t型材面板投影線相切於d點、e點；
s4、將d、e點對應投影到橫向t型材平直段的主視圖上的上下邊線上，所述d、e點在橫向t型材平直段主視圖上的投影點分別為d1點、e1點，直線連接d1點、e1點；
s5、在所述主視圖上，作所述水平面圖上a點的投影點a1點,過所述a1點作所述d1e1直線的垂線l1，再以d1為圓心、以所述水平面圖中ad的弧長為半徑作圓弧，與l1相交於a2點，以圓弧連接d1、a2成圓弧d1a2；作所述水平面圖上c點的投影c1點,過所述c1點作所述d1e1直線的垂線l2，再以e1為圓心、以所述水平面圖中ec的弧長為半徑作圓弧，與l2相交於c2點，以圓弧連接e1、c2成圓弧e1c2，以直線連接a2點、c2點，所述水平面圖上橫向t型材面板的平直段與圓弧d1a2、圓弧e1c2、直線a2c2的連線即所述轉圓段的展開實形，以同樣方法作出所述橫向t型材面板平直段兩端轉圓段的展開實形，水平面圖上橫向t型材面板的平直段、平直段的兩端轉圓段的展開實形即加工信息線；
s6、在待加工板材上，標識加工橫向t型材面板的加工信息線，橫向t型材面板在裝配前按照加工信息線軋制加工完成，連接所述橫向t型材面板與所述橫向t型材腹板。
作為優選方案，在步驟s6之後，還包括步驟s7：
分別製作與橫向t型材面板的展開實形的圓弧d1a2、圓弧e1c2擬合的加工樣板，加工橫向t型材面板時，比照加工樣板加工圓弧d1a2、圓弧e1c2。
作為優選方案，所述步驟s7中，在加工所述橫向t型材面板時，所述加工樣板與所述橫向t型材面板貼合固定。
本發明提供一種船體t型材橫縱組合連接結構的扭曲t型材的生產方法，採用投影作圖的方法，將橫縱組合連接的t型材連接結構的橫向t型材面板的轉圓段進行展開，然後按照展開實形進行加工，通過對展開信息圖線製作樣板進一步加快生產速度。本發明中的這種扭曲t型材的安裝方法，這一工法避免了傳統方法在船體安裝現場對面板和腹板連接處的二次切割，避免了對t型材安裝的美觀度的影響。因此，本發明應用於船體上t型材的生產和裝配，極大地節約了在現場對船體組裝的人力物力，方便現場工人操作，同時提高了船體的連接強度、安裝精度和美觀度。
附圖說明
圖1是本發明實施例中一種船體t型材橫縱組合連接結構的扭曲t型材的生產方法的橫剖面a-a、水平面圖b-b的示意圖；
圖2是本發明實施例中一種船體t型材橫縱組合連接結構的扭曲t型材的生產方法的水平面b-b和主視圖c-c；
圖3是本發明實施例中船體t型材橫縱組合連接結構採用本扭曲t型材的生產方法前的結構示意圖；
圖4是本發明實施例中船體t型材橫縱組合連接結構採用本扭曲t型材的生產方法後的結構示意圖；
圖5是本發明實施例中船體t型材橫縱組合連接結構的扭曲t型材的生產方法中添加控制點方法的示意圖；
圖中，100、船體；10、橫向t型材；11、橫向t型材面板；12、橫向t型材腹板；20、縱向t型材；21、縱向t型材面板；22、縱向t型材腹板；30、加工樣板；31、上口加工樣；32、下口加工樣；41、面板上口邊線；42、面板下口邊線；44、下口邊線實長；45、兩面板對接處需扭曲處；46、圓弧切點線。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。
如圖1、圖2所示，本發明優選實施例的一種船體t型材橫縱組合連接結構的扭曲t型材的生產方法，包括扭曲t型材的加工和安裝，所述扭曲t型材為所述船體t型材橫縱組合連接結構中連接於兩個縱向組合t型材之間的橫向t型材，應用於船舶製造中的船體肋骨製造、安裝，提高了互成一定角度的t型材的安裝質量，降低了生產時間和生產成本。
基於上述技術方案，本實施例中提供一種船體t型材橫縱組合連接結構的扭曲t型材的生產方法，其中，扭曲t型材為所述船體t型材橫縱組合連接結構中連接於兩個縱向組合t型材之間的橫向t型材。
船體結構中，t型材一般用作船體強肋骨等結構件，其包括腹板和與腹板連接的面板，腹板和面板通過焊接連接。t型材的面板與其腹板的自由邊正交連接、沿t型材方向延伸。在本實施例中，橫向t型材包括橫向t型材面板11和橫向t型材腹板12，縱向t型材包括縱向t型材腹板21和縱向t型材面板22。
如圖1所示，橫向t型材面板11與橫向t型材腹板12連接時，橫線t型材腹板12上設有用於連接橫向t型材面板的凹口，並在該凹口兩邊設有與縱向t型材面板21的連接邊沿。
具體地，橫向t型材腹板12上的凹口為了便於連接t型材、提高連接強度分別包括平直段和轉圓段，該凹口的平直段與橫向t型材面板11的平直段正交連接，該凹口轉圓段與橫向t型材面板的轉圓段連接。
一般地，橫向t型材面板11的轉圓段為圓弧型扭曲。
如圖3、圖4所示，船體結構上橫向的船體強肋骨的組合t型材與縱向縱桁組合的t型材腹板出現角度連接且互相不垂直安裝時，橫向t型材面板11與縱向t型材面板21的連接處會形成一空間夾角，該空間夾角位於橫向t型材面板11轉圓段的末端與縱向t型材面板21的連接處，如圖3、圖4中兩面板對接處需扭曲處45所示。
具體地，在本實施例中，扭曲t型材的生產包括如下步驟：
s1、在船體型線圖上，作所述縱向t型材20、所述橫向t型材10組合連接結構相對於船體的橫剖面圖、水平面圖，定義所述橫向t型材面板垂直於船體中性面方向為主視圖視角方向，作所述橫向t型材平直段的主視圖；
具體地，對橫向t型材10在船體100上的安裝定位，為橫向t型材腹板12與船體100的基面平行，縱向t型材腹板22與船體100的基面平行，在垂直於船體中性面方向橫向t型材平直段的主視圖為一矩形。
具體地，在船體100的橫剖面圖中，剖切面與縱向t型材腹板22所在平面重合，在橫剖面圖中，縱向t型材面板21的投影為一斜線，已與縱向t型材面板21連接完成的橫向t型材面板11的投影為一斜「t」形。
具體地，在船體100的水平面圖中，水平面與橫向t型材面板11所在的平面重合，縱向t型材腹板22在水平面上積聚為一直線，橫向t型材腹板12顯示為一帶有凹口的積聚面，橫向t型材面板11顯示為與凹口形狀配合的線段。
s2、將所述橫向t型材面板11在所述橫剖面圖上的上下邊線投影到所述水平面圖上，與所述水平面圖上縱向t型材面板與所述橫向t型材面板11相鄰所在側的邊線分別相交於a點、c點；
在步驟s2中，將橫向t型材面板11的上下邊線投影至水平面圖上，使得橫向t型材面板11轉圓段的扭曲段上下邊線的端點對應投影至水平面圖上得到a點、c點，以便於後續在水平面圖上作出橫向t型材面板11扭曲段的上下邊線在水平面圖上的投影。
s3、在水平面圖上，量取所述橫向t型材面板11與縱向t型材面板21連接的轉圓段的半徑長度r，分別過所述a點、c點以r為半徑作所述橫向t型材面板11的平直段的切線並與橫向t型材面板11的投影線相切於d點、e點；
在步驟s3中，由投影關係可知，橫向t型材面板11與橫向t型材腹板12的凹口直接連接邊線的投影線的轉圓段為一圓弧，同樣地，橫向t型材面板11的上下邊線的投影線的轉圓段也為一圓弧。
根據材料使用規律和經驗，在橫向t型材面板11在轉圓段的各處的轉圓部的扭轉半徑保持一致時，橫向t型材面板11的轉圓部能夠保持的最優的力學性能。又因為橫向t型材面板11的轉圓處為連續扭轉，可知，只要求取橫向t型材面板11的上下邊沿的轉圓段的起點，連接橫向t型材面板11的上下邊沿的轉圓段的兩起點，即可得出橫向t型材面板11的轉圓段開始扭轉的圓弧切點線。
在實際操作中，求取橫向t型材面板11轉圓段扭曲的切點線，在水平面圖中，以橫向t型材面板11的轉圓處的半徑r為半徑，並分別過步驟2中作出的a點、c點，分別作與橫向t型材面板11的平直段的投影線相切的圓弧，與平直段投影線相切於d點、e點。由此，便得到了均勻扭曲的橫向t型材面板11在水平面圖上的投影輪廓線。其中，d點、e點分別為橫向t型材面板11的轉圓段的開始轉角的切點線起點。
s4、將d、e點對應投影到橫向t型材平直段的主視圖上的上下邊線上，所述d、e點在橫向t型材平直段主視圖上的投影點分別為d1點、e1點，直線連接d1點、e1點；
在步驟s4中，橫向t型材面板11的主視圖中，通過將橫向t型材平直段面板11轉圓段的開始轉角的切點線起點d點、e點投影至橫向t型材面板11的平直段主視圖上，得到橫向t型材面板11展開實形的轉圓段開始轉向的起點，連接d1點、e1點，直線d1e1即橫向t型材面板11的展開實形轉圓段的切點線，也為橫向t型材面板11的平直段與轉圓段的交線。
s5、在所述主視圖上，作所述水平面圖上a點的投影點a1點,過所述a1點作所述d1e1直線的垂線l1，再以d1為圓心、以所述水平面圖中ad的弧長為半徑作圓弧，與l1相交於a2點，以圓弧連接d1、a2成圓弧d1a2；作所述水平面圖上c點的投影c1點,過所述c1點作所述d1e1直線的垂線l2，再以e1為圓心、以所述水平面圖中ec的弧長為半徑作圓弧，與l2相交於c2點，以圓弧連接e1、c2成圓弧e1c2，以直線連接a2點、c2點，所述水平面圖上橫向t型材面板的平直段與圓弧d1a2、圓弧e1c2、直線a2c2的連線即所述轉圓段的展開實形，以同樣方法作出所述橫向t型材面板11平直段兩端轉圓段的展開實形，水平面圖上橫向t型材面板11的平直段、平直段的兩端轉圓段的展開實形即加工信息線。
在步驟s5中，通過將橫向t型材平直段的水平面圖上的a點高度投影至橫向t型材面板11的主視圖上，在橫向t型材面板11的主視圖上下邊線上分別為a1點、c1點。
為了求取橫向t型材面板11的轉圓段在扭轉前的實形，就需要求取橫向t型材面板11的轉圓段在扭轉前的轉圓段上下邊線的實形。通過在橫向t型材面板11的主視圖上作圖，可以作出橫向t型材面板11扭轉前的實形。
由於橫向t型材面板11的轉圓段為圍繞切點線d1e1扭轉，因此在橫向t型材面板11的主視圖上分別過a1點、c1點作出切點線d1e1的垂線l1、垂線l2，然後分別在垂線l1、垂線l2作出橫向t型材面板11的轉圓段的實長，即可得橫向t型材面板11的轉圓段的上下邊線的端點。
具體地，在步驟s5中，通過量取橫向t型材面板11的轉圓段的水平面圖上弧線ad、弧線ce的長度，在垂線l1、垂線l2上分別取弧線ad、弧線ce的實長，即可得橫向t型材面板11的轉圓段的上下邊線的端點。
具體地，橫向t型材面板11的轉圓段的上下邊線將與d1點、e1點對應的端點分別標記為a2點、c2點。
具體地，在得出了a2點、c2點之後，根據橫向t型材面板11的轉圓段的扭轉規律，用圓弧連接d1點和a2點、e1點和c1點，該圓弧即橫向t型材面板11的轉圓段的上下輪廓線。
進一步地，可以在d1點和a2點、e1點和c1點之間添加橫向t型材面板11的轉圓段的扭轉規律控制點，然後以通過控制點的圓弧連接d1點和a2點、e1點和c1點，以精確確定橫向t型材面板11的轉圓段的上下輪廓線。
如圖3所示，橫向t型材面板11的轉圓段的扭轉規律控制點的添加方法為：在在水線面圖b-b上，在圓弧ad、ec上選擇任意位置增加輔助點，通過該輔助點的水平直線分別與面板上口邊線41、面板下口邊線42相交於f點、g點；然後分別將f點、g點的水平高度投影至橫向t型面板11的主視圖c-c上，在線段a1d1、c1e1上分別得f1點、g1點；然後，採用類似於求取a2點、c2點的方法，作出控制點：在橫向t型面板11的主視圖c-c上，分別過f1點、g1點作直線d1e1的垂線，分別以d1點、e1點為圓心，分別以水線面圖b-b上的線段df、eg的弧長為半徑作圓弧，兩圓弧分別與過f1點、g1點作直線d1e1的垂線相交於f2點、g2點。f2點、g2點即為轉圓段的控制點。
進一步地，通過重複上述的添加控制點的方法，添加類似於f2點、g2點的若干控制點，最後以通過控制點的圓弧連接d1點和a2點、e1點和c1點，該圓弧即為精確求得橫向t型材面板11的轉圓段的上下輪廓線。其中，類似於f2點、g2點的控制點越多，所求得的橫向t型材面板11的轉圓段的上下輪廓線越精確。
具體地，由於橫向t型材面板11的轉圓段與縱向t型材面板21的連接邊線為直線，因此，在橫向t型材面板11的轉圓段的主視圖上，以直線連接a2、c2點，線段a2c2即橫向t型材面板11的轉圓段與縱向t型材面板21的連接邊線。
具體地，定義加工信息線為作出的水平面圖上橫向t型材面板11的平直段、平直段的兩端轉圓段的展開實形，通過在板材上添加加工信息線的標記，在板材上進一步加工出展開的橫向t型材面板11，然後通過後續的扭曲，即可得到橫向t型材面板11安裝所需的形狀。
s6、作出在待加工板材上，標識加工橫向t型材面板11的加工信息線，橫向t型材面板11在裝配前按照加工信息線軋制加工完成，連接所述橫向t型材面板11與所述橫向t型材腹板12。
在步驟s6中，在步驟s5已經得出的橫向t型材面板11的展開實形，進一步地，在橫向t型材面板11的展開實形上的扭曲部位標記加工信息，以方便工人對橫向t型材面板11實際加工。
優選地，在裝配前，對橫向t型材面板11的轉圓段提前進行扭曲加工，這樣，在對橫向t型材面板11和縱向t型材面板21連接時，只需要對兩者的面板邊沿焊接連接，從而避免了現場開刀切割、扭曲同時也避免了橫向t型材面板11轉圓段處的短尺缺角，增加了外觀美觀度。
優選地，在步驟s6之後還有步驟s7，為了方便重複加工橫向t型材面板11展開實形的轉圓段，分別製作與橫向t型材10的展開實形的圓弧d1a2、圓弧e1c2擬合的加工樣板，以便在車間加工實形的轉圓段的速度，也提高了加工精度。
在重複加工橫向t型材面板11的轉圓段展開實形時，可以比照預先製作的加工樣板30的上口加工樣31、下口加工樣32分別加工圓弧d1a2、圓弧e1c2。
優選地，在步驟s7中，在加工橫向t型材的面板時，加工樣板30與橫向t型材面板11貼合固定，以避免加工樣板30與橫向t型材面板11相對挪動而增加加工誤差。
另外，本發明中的扭曲t型材的安裝方法，在上述扭曲t型材的生產過程完畢之後，採用先扭曲轉圓段、然後焊接的方式將前述的橫向t型材10、縱向t型材20安裝於船體100上，包括如下步驟：
a.將所述橫向t型材面板11的轉圓段，按照與所述縱向t型材面板邊線連接的角度進行扭曲加工；
b.將橫向t型材面板11定位至與縱向t型材面板21連接的安裝位，焊接連接所述橫向t型材面板11和所述縱向t型材面板21的接觸邊沿。
具體地，可以在生產車間完成面板與腹板的焊接連接之後再進行扭曲加工，也可以在現場的安裝場地對橫向t型材面板10的轉圓段進行扭曲加工。
進一步地，在未進行扭曲的橫向t型材面板10的轉圓段，平面形狀的橫向t型材面板11便於對面板、腹板先進行焊接連接，然後歲橫向t型材面板11進行扭曲和安裝。
作為可選方案，也可先將橫向t型材腹板12先與船體、縱向t型材20進行連接，然後連接扭曲成型後的橫向t型材面板11與橫向t型材腹板12、縱向t型材面板21進行焊接連接完成安裝，採用這種方式是現場連接腹板與面板，無需對面板和腹板的連接處進行二次切割，極大地節省了人力物力，也提高了安裝質量。
優選地，本發明中船體t型材橫縱組合連接結構的扭曲t型材的生產方法中，步驟s1至步驟s5的實施可通過計算機繪圖軟體(如autocad)繪製完成。
綜上，本發明實施例提供一種船體t型材橫縱組合連接結構的扭曲t型材的生產方法，通過將橫向安裝的t型材面板的進行圖紙展開，根據圖紙展開的實形，對橫向t型材面板在裝配前進行扭曲，然後在現場直接連接面板與腹板，橫向t型材的扭轉部的直接安裝。這一工法避免了傳統方法在船體安裝現場對面板和腹板連接處的二次切割，避免了對t型材安裝的美觀度的影響。因此，本發明應用於船體上t型材的生產和裝配，極大地節約了在現場對船體組裝的人力物力，方便現場工人操作，同時提高了船體的連接強度、安裝精度和美觀度。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和替換，這些改進和替換也應視為本發明的保護範圍。