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1、专科毕业设计（论文）设计题目： 高精度木质仿真模型的制作 系 部： 船舶与港口工程系 专 业： 船舶工程（船体方向） 班 级： 船体工程 姓 名： 学 号： 指导教师： 职 称： 副教授 2009年5月 南京摘 要高精度木质仿真船体模型是在江苏海事职业技术学院船舶与港口工程系船体教研室主任刘桂香老师的带领下，由15名师生共同参与建造的，是我院2008年江苏省大学生创新项目中的一个课题。课题组自2008年7月成立，至2008年11月底，共完成高精度仿真船舶模型2艘，其中1100TEU集装箱快速集装箱船模型船一艘，8000DWT江海直达货船模型船一艘。本文以1100TEU快速集装箱船为例，论述模型
2、船制作的全过程。关键词 高精度 船体 仿真 模型 创新AbstractThe high accuracy wood quality imitates a true hull model was made from 15 teachers and students，in teacher Liu Guixiangs under，who is the leader of the hull-teach-study-room of ships and port engineering fasten in JMI.It is a topic of university student creative m
3、atch of Jiangsu province 2008.From July 2008 to the end of Novmember,the topic set had completed 2 high accuracy wood quality imitates a true hull models,one is a 1100TEU container ship model,the other is a 8000DWT multipurpose ship model. This text with the 1100 TEU container ship for example, disc
4、uss the whole processeses of model ship creation.Keyword high accuracy hull quality imitates creative目 录0 绪论 11 母船简介 22 模型船制作准备 2 2.1 工作间的布置 2 2.2 主船体的选用 3 2.3 工具、材料的准备 33 详细制作流程 3 3.1 开展学习和与研，研究木质模型船制作工艺 4 3.2 研究图纸信息并修改图纸 4 3.3 拿出初步建造方案 5 3.4 购买工具、材料和耗材 5 3.5 模型船制作 6 3.6 喷涂油漆及后续清理工作 144 制作中的技巧 14 4
5、.1 沿边画线技巧 14 4.2 直线锯割技巧 15 4.3 围壁安装处理技巧 15 4.4 板材弯曲技巧 15 4.5 生产任务的安排 15结论 17致谢 18参考文献 19图1 1100TEU快速集装箱船总布置图 2图2 课题组工作间布置简图 2图3 改动后的模型船总布置图 5图4 甲板横梁架设方法示意图 6图5 甲板横梁架设实物图 6图6 甲板板铺设方法示意图 7图7 甲板板铺设实物图 7图8 首、尾楼甲板升高方法示意图 8图9 首、尾楼甲板升高后处理方法示意图 8图10 完工的主甲板、尾楼甲板实物图 8图11 侧围壁板长度实长求取方法示意图 9图12 侧围壁板高度实长求取方法示意图 9
6、图13 侧围壁蒙敷方法示意图 10图14 立柱与甲板连接方法示意图 10图15 立柱与横梁架设实物图 11图16 上层建筑实物图 11图17 舷墙连接示意图 12图18 圆弧肘板示意图 12图19 栏杆安装方法示意图 12图20 烟囱的制作、安装实物图 13图21 烟囱完工实物图 13图22 大缝隙的修饰示意图 14图23 舷墙顶部竖直的部位画线方法示意图 15图24 舷墙顶部倾斜的部位画线方法示意图 15图25 靠模锯割工艺示意图 15表1 课题组主要参与学生情况 1表2 试验船模与母船主尺度比较 3表3 模型船制作流程简表 40 绪论高精度木质仿真船体模型（以下简称“模型船”）是在江苏海事
7、职业技术学院船舶与港口工程系船体教研室主任刘桂香老师的带领下，由15名师生（主要参与学生见表1）共同参与建造的，是我院2008年江苏省大学生创新项目中的一个课题。课题组自2008年7月成立，至当年11月底，共完成高精度仿真船舶模型2艘，其中1100TEU集装箱快速集装箱船模型船一艘，8000DWT江海直达货船模型船一艘。本文以1100TEU快速集装箱船为例，论述模型船制作的全过程。表1 课题组主要参与学生情况姓名学校年级专业联系电话成辰杨永敢陈科军苏亮亮孟超章淼张华江苏海事职业技术学院江苏海事职业技术学院江苏海事职业技术学院江苏海事职业技术学院江苏海事职业技术学院江苏海事职业技术学院江苏海事职
8、业技术学院06060606060608船体工程船体工程船体工程船体工程船体工程焊接自动化船体工程13912129436159517354411377640137213601435436137709666041525275743615195856765模型船采用上海船舶研究设计院船模实验所用的木质船体模型为主船体部分，课题组需要选取一张总布置图作为母船图样，在其基础上进行一定得改造，用来进行模型船甲板、上层建筑、舷墙、甲板机械等部件、分段的制作，以完成整个船体部分的建造、舾装和涂装。旨在模拟船厂生产实际，并依据相关造船理论对模型船进行建造。1 母船简介模型船选取的母船为1100TEU快速集装箱船
9、，母船总布置图见图1，该船为球鼻首、方形尾，全长147.87m，垂线间长140.30m，型宽23.25m，型深11.50m，设计吃水7.3m，最大航速19.6kn，主甲板以下有七个货舱，可装载334个TEU，主甲板以上在上层建筑前分八组堆放784个TEU。该船位尾机型，上层建筑共7层；配用单桨、悬挂舵，在主甲板中心线处设有两个细长式克令吊；左舷第二层甲板处设有自由降落式艇降，在右舷第一层甲板处设有回转降落式救助艇；以及其他甲板机械若干。图1 1100TEU快速集装箱船总布置图2 模型船制作准备2.1 工作间布置课题组工作间位于江苏海事职业技术学院航海楼辅楼104房间。房间依照国内船厂的典型布置
10、特点，设立技术中心（生产设计用）、材料堆场、零件下料车间、部件装配车间（部件装配用）、总装一车间（船台装配用）、总装二车间（船台装配用）、研发中心和动力中心，使工作室内的工作流程符合实际船舶建造流程，即：设计放样号料零件加工部件装配分段装配船台装配下水码头码头舾装试验交船。工作间布置简图见图2。图2 课题组工作间布置简图2.2 主船体的选用模型船选用2500TEU中尾机型试验模型作为模型船主船体。主船体全长7800mm，最宽1200mm，最高610mm，模型试验吃水380mm，其主尺度比及方形系数与母船相近（见表2），且同为球鼻首，单桨、悬挂舵，方形尾。故选用该试验船模做为主船体。表2 试验船
11、模与母船主尺度比较船名长宽比L/B长深比L/H宽吃水比B/D方形系数试验船模母船6.50：16.36：112.79：112.86：13.15：13.18：10.920.942.3 工具、材料的准备2.3.1 工具的选用模型船为全木质结构，在整个制作过程中木工制作占有相当大的比重，课题组事先听取了指导老师和几位木工师傅的意见后，选用制作工具如下：钢锯2把，手锯1把，电手锯1把，钢丝锯2根，斧子两把，錾子两把，木刨子大、中、小号各2把，三头气泵1台，蚊钉枪1把，气钉枪1把，螺丝刀大、中、小号各1把，羊角锤2把，钢尺1米、0.5米各2把，钢角尺2把，钢卷尺2把，油石1块，墨斗2个，手虎钳平嘴、尖嘴各
12、1把，活动扳手2把，刻刀6把，剪刀2把，锉刀6把，铅笔若干。另每人配备2副纱手套和1个口罩。2.3.2 材料及耗材的选用制作材料如下：1.5mm面板，五合板，九厘板，十二厘木工板，大、中、小号木方，1cm1cm机加工荫脚线等。耗材如下：蚊钉，气钉，铁钉（各种规格），螺丝，铰链，白乳胶，万能胶，腻子膏，砂纸，红尺绳，铁丝等。3 详细制作流程模型船制作流程简表见表3。表3 模型船制作流程简表时间参与人主要工作8月31日-9月10日9月11日-9月14日9月15日-9月18日9月19日-9月23日9月24日-9月25日9月26日9月27日9月28日-11月27日11月28日-11月30日系部、教研室
13、领导课题组全体成员课题组全体成员课题组全体成员课题组全体成员课题组全体成员课题组全体成员课题组全体成员课题组全体成员人员募集选定制作项目开展学习和调研，研究木质模型船制作工艺研究图纸信息并修改图纸拿出初步建造方案打印图纸购买工具、材料和耗材模型船制作喷涂油漆及后续清理工作3.1 开展学习与调研，研究木质模型船制作工艺从9月15日开始，首先组织课题组成员对船舶结构与制图课程中的相关章节进行复习，并结合母型船图纸，了解母型船的基本结构、舱室布置情况、上层建筑情况及甲板机械布置情况，使课题组成员基本掌握母型船的基本信息。然后组织学习船体修造工艺课程中的相关章节，了解现代造船工艺流程，加深课题组成员对
14、造船理论的掌握情况。从9月16日至9月18日接下来观看两部船舶建造的视频，伟大工程巡礼-玛丽皇后二号和建筑巨擘-北极穿梭油轮，浏览大量的船厂生产照片。观看“五月花”号帆船模型制作教学录像；组织课题组成员到金陵船厂参观学习，了解现代船舶的建造过程及先进制造技术；到南京一些船模制造厂家学习模型制作方法，搜集大量关于模型船制作的资料，并开展学习研讨。经过如上过程，由理论到实际，课题组成员初步掌握了模型船的建造工艺，了解实船和模型船建造工艺的相似和不同之处，特别是“木质”模型船的制造工艺，为日后制作模型船打下坚实的基础。3.2 研究图纸信息并修改图纸从9月19日开始，课题组成员对母船型总布置图进行探讨
15、，对其细部结构进行认真的辨析，如舷墙流水孔的位置，罗经甲板的支撑形式，集装箱导轨架的形式等问题展开讨论，并虚心听取指导老师的意见。从9月21日开始，进行图纸的修改，主要将母船的上层建筑向前移到一个集装箱货柜的长度，并对相关加结构进行移位，改动后的图纸见图3，再对更改后的新船型进行中横剖面的强度校核。最后计算模型船大致外表面积。图3 改动后的模型船总布置图3.3 拿出初步建造方案9月24日，课题组开始讨论模型船的建造工艺。在听取了指导老师的多次指导意见后，课题组初步拟定了一套建造工艺： 铺主甲板搭首、尾楼制作首楼、尾楼甲板做第一层甲板室的立柱和横梁蒙第一层甲板的围壁铺上一层甲板的甲板板做该层甲板
16、班的栏杆或舷墙蒙该层甲板的围壁循环之前三步至罗经甲板板做各层甲板的舷墙和栏杆安装舾装件油漆和磨光3.4 购买工具、材料和耗材根据前一阶段所计算的模型船大致的外表面积，估算所用标准板材（24401200）的数量和木方的数量，并于9月27日和工具、耗材统一购置。3.5 模型船制作3.5.1 准备工作9月28日开始，正式进行模型船的制作。首先将主船体部分内部的灰尘清扫干净，并在内表面上涂抹桐油防腐。再在主船体外表面上画上站线，标明站号。并根据图纸计算制作比例，忽略梁拱和脊弧。主船体放在总装一车间。3.5.2 甲板板的铺设由于模型船主船体部分两舷之间为空，没有任何支撑，甲板板直接铺在两舷之上会出现较大
17、的挠曲变形，故在铺设甲板板之前需架设甲板横梁。横梁的架设要保证舷顶高度不变，故采用图4所示的架设法。图4 甲板横梁架设方法示意图在首尾楼之间的主甲板1/4处、1/2处、3/4处按照如上图示的方法架设横梁后（见图5）。图5 甲板横梁架设实物图接下来在横梁上铺设甲板板，甲板板用十二厘木工板制作。先用气钉枪将十二厘木工板略微固定在舷侧上，再用铅笔沿着舷侧表面在木工板上画出甲板的轮廓线，该线用于甲板板下料，并在对应舷侧站号处的位置上标出甲板板的站号、正反和左右舷。把画好线的木工板送至零件下料车间下料，将下好料的甲板板运回总装一车间。将甲板板反面与舷侧及横梁接触的地方涂上白乳胶，再将甲板站线对准主船体的
18、站线，放下甲板板，并用铁钉将其和舷侧固定牢；甲板板和横梁接触的地方用气钉加强连接。如图6所示。图6 甲板板铺设方法示意图连接好甲板板后，用木工刨将其边缘依照舷侧的曲度刨光顺，在首尾线型较大的地方先用小号木工刨刨至接近光顺，再用砂纸小心打磨至光顺。完工后在甲板上画出船体中心线。铺设好的主甲板如图7所示。图7 甲板板铺设实物图3.5.3 制作首楼、尾楼甲板根据比例，先算出模型船首楼甲板、尾楼甲板的高度，同时在舷侧上画出首、尾楼长度的范围。再在首、尾楼长度范围内用大号木方交错叠放出模型船首、尾楼的高度（如图8）。叠放的木方用气钉临时固定。图8 首、尾楼甲板升高方法示意图再根据舷侧的线型用大号木工刨将
19、升高的首、尾楼外侧的轮廓刨至接近光顺，并用砂纸将外轮廓打磨至光顺。如图9。图9 首、尾楼甲板升高后处理方法示意图最后在升高后的首、尾楼上铺设围壁板和首、尾楼甲板板，围壁板和首、尾楼甲板板用九厘板制作。完工后画上船体中心线。完工的尾楼甲板如图10。图10 完工的尾楼与主甲板实物图现以尾楼甲板侧围壁为例，叙述围壁板制作方法如下：先根据尾楼甲板布置图（见图11），做出侧围壁板的实长a，即将平行于基平面的曲线展直；再根据总布置图的侧面图（见图12），做出侧围壁板的实高h，即将平行于中站面的曲线展直；最后在规格木板上画出长为a高为h的矩形，并下料。将下好料的围壁板蒙敷在叠放的木方上，用气钉钉牢并用铁钉加
20、固，把木方和围壁板整体向内移动一个板厚的距离（见图13）。最后用铁钉和白乳胶牢固的固定木方和舷侧，在围壁板与舷侧接缝处用白乳胶涂满。图11 侧围壁板长度实长求法示意图图12 侧围壁板高度实长求法示意图图13 侧围壁蒙敷方法示意图首、尾楼甲板的铺设方法与主甲板板铺设方法一致，先架横梁再铺板，再刨、磨至光顺。3.5.4 制作甲板室模型船尾楼甲板以上共有7层甲板，6层甲板室。甲板室采用立柱在角隅处支撑，再在立柱上安装甲板室围壁的方法制作。所有甲板室的前围壁待所有甲板室制作完成后再整体安装。甲板室与甲板均用九厘板制作。先根据平台总布置图在下一层甲板上画出甲板室的轮廓，再将轮廓线向内偏移一个板厚的距离作
21、为支柱的安装线。甲板室立柱与下一层甲板的连接采用立体肘板连接，立柱不直接安装在甲板上。立柱关于船体中心线对称，并在立柱顶端安装横梁，立柱与横梁的高度之和等于甲板室的总高度（如图14）。并在横梁上画出船体中心线。若横梁跨距较大可另在横梁中间安装支柱。图14 立柱与甲板连接方法示意图甲板室立柱与横梁架设实物图见图15。图15 立柱与横梁架设实物图上层建筑甲板同样铺设在横梁上。各层甲板的外形轮廓在总布置图的平台图上都反映为实形，故只需将其按照比例放大进行号料，画出中心线，下料并安装。在安装时，将甲板中心线对齐横梁上画出的船体中心线即可。甲板室围壁的做法与尾楼甲板围壁的做法一致，此处不再赘述。如图16
22、。图16 上层建筑实物图待上层建筑全部甲板室完工后，安装前围壁。3.5.5 制作各层甲板的舷墙和栏杆舷墙采用九厘板制成。先根据总布置图将舷墙放出实形，再通过肘板将其连接在甲板上。如图17。图17 舷墙连接示意图主甲板舷墙和尾楼甲板舷墙用一块圆弧肘板连接，如图18。图18 圆弧肘板示意图 栏杆采用铁丝焊接而成，再插入到甲板中（如图19），用万能胶粘牢。图19 栏杆安装方法示意图3.5.6 安装舾装件 模型船所有舾装件，除烟囱之外全部购买成品。安装时，先根据总布置图在模型船上画出舾装件安装的位置，再用万能胶将其固定在模型船上，最后用气钉加固。烟囱的制作和甲板室的制作类似，如图20。图20 烟囱制作
23、、安装实物图完工后的烟囱如图21。图21 烟囱完工实物图 至此，船体建造工作完成。3.6 喷涂油漆及后续清理工作在船体建造工作完成后，于11月28日开始进行涂装工作。涂装工作分两步进行。3.6.1 缝隙的修饰在围壁板与甲板板交接的时候，由于精度等原因，往往会出现缝隙，这些缝隙的存在严重的影响了模型船整体的美观性。对于这些缝隙，课题组采用两种方法处理：一、对于小的缝隙，直接用腻子膏涂抹，直到缝隙被填平为止；二、对于较大的缝隙，或实船该处有肘板而在模型船上太小不方便制作的部位，采用荫脚线封闭的办法（如图22）。图22 大缝隙的修饰示意图3.6.2 涂装工作在对所有的缝隙修饰完成后，开始涂装工作。先
24、将所有部位的木料毛刺用砂纸和锉刀去除，并在板材过于干燥的地方涂抹腻子膏。所有的油漆工作交付专业的油漆喷涂人员。至此，模型船制作工作全部结束。4 制作中技巧4.1 沿边画线技巧在制作主甲板板时需要沿舷侧顶部画线，画线时需要留有一定的余量用于加工甲板板厚度方向上的线型，故在画线时需采用一定的手法。在经过反复的试验后，总结出规律如下：对于舷侧顶部切线垂直于基平面的部位，画线的时候无需留有余量，画线方法如图23所示。图23 舷侧顶部竖直的部位画线方法示意图对于舷侧顶部是倾斜的部位，其斜度与余量成反比，画线方法如图24。图24 舷侧顶部倾斜的部位画线方法示意图4.2 直线锯割技巧模型船制作过程中所有直线
25、锯缝都使用电手锯锯割。由于电手锯使用时振动大，故其在对锯割长直线锯缝时不容易锯出标准直线。课题组在经过反复的试验论证后，决定采用靠模工艺。该工艺使用的模具需要有一条长、直的机加工边和一定的厚度。工艺示意图及模具结构图如图25。图25 靠模锯割工艺示意图4.3 围壁安装处理技巧在制作围壁时，是将围壁板安装在支柱和横梁的侧面上。支柱和横梁组成的框架成矩形，由于四边形的不稳定性，故在安装时有一定的难度。经过课题组的讨论，在综合了指导老师的意见后，决定采用由板矫正框架工艺。该工艺在操作时，围壁板需要按照图纸精确放样，下料前画线时，对其水平度、垂直度等要求较高。在围壁板下料完成之后，将围壁板安装在框架上
26、，利用准确的围壁板来矫正不准确的框架。4.4 板材弯曲技巧板材零件在干燥的情况下弯曲有一定的难度，弯曲的过程中容易出现断裂，故在对板材零件弯曲的时候先适当湿润板材，再将板材零件加热，这样弯曲成型的板材在干燥后回弹小，不容易形成应力。4.5 生产任务的安排在每天的制作开始时，由技术中心负责计算当天的工程量，计算板材下料的面积，木方下料的长度，标明使用顺序，列表交与零件下料车间。零件下料车间接到任务单后按要求一次，并将下好的料送至部件装配车间。部件装配车间装配成型后送往总装车间。这样形成流水线，很大程度上提高了工作效率结论1、高精度仿真船体模型的制作课题有助于培养学生的创新思维。模型制作是集科学知
27、识传授、国防知识培养及爱国主义教育为一体的素质教育内容。在老师的指导下，通过学生们的亲自动手，将原来书本上的理论知识转化为感性知识，用于指导实际制作，并在制作过程中进一步加深对理论知识的理解。同时在船模设计和制作过程中会遇到各种各样的难关需要攻克，如船体的线型如何保证，木质船体的加工工艺等，通过成员各自的创意方案，通过讨论和试验，来培养学生解决问题的能力。2、课题有助于培养学生的团队合作精神。船模的设计及制作涉及到方方面面，不可能由个人单独完成，需要成员们通过及时沟通、相互协调来解决实施过程中遇到的问题，有助于培养学生们的团结协作意识，并认识到完成工程任务中非技术因素的重要性。3、课题有助于培
28、养学生吃苦耐劳的精神。船模的制作是一项费时费力的工程，学生们要有足够的勇气和信心来应付各种可能出现的复杂问题。制作过程中的尝试、失败、返工都是不可避免，这将有利于培养学生处理问题的耐心及认真度。4、课题完成后的模型可直接作为教学模型，使学生们更直观的了解船舶的线型、船体结构及船舶设备，加深形象思维，促进教学效果。致谢在“高精度仿真木质船体模型的制作”课题进行中，课题组得到了 职业技术学院船舶与港口工程系 主任、 副主任以及船体教研室 等老师的悉心指导和大力支持，在此，向他们表示诚挚的感谢！参 考 文 献1 王宏斌.船体修造工艺.北京：人民交通出版社，2006年2 潘晓明.船舶原理.北京：人民交通出版社，2007年3 魏莉洁.船舶结构与制图.北京：人民交通出版社，2006年4 石荣金，王金城，连玲玲.中级船体装配工工艺学.哈尔滨：哈尔滨船舶工程学院出版社，1989年5 陈民权，黄铭章.中级放样号料工工艺学.哈尔滨：哈尔滨船舶工程学院出版社，1989年6 张依莉.专业英语. 北京：人民交通出版社，2007年
