船舶现代化 机床工业迎来新挑战和新机遇

    船舶工业是一个技术密集、资金密集和劳动密集型产业。近十年来，中国船舶工业充分发挥了我国劳动力成本比较优势，取得快速发展。在全球市场上所占的比重正在明显上升，中国已经成为全球重要的造船中心之一。

    一、快速发展的我国船舶工业

    根据中国船舶工业协会统计资料，2008年上半年，全国造船完工量1024万载重吨，同比增长36%；新承接船舶订单3664万载重吨，同比下降14%；手持船舶订单19217万载重吨，同比增长82%。按照英国克拉克松研究公司对世界造船总量的统计数据，我国造船完工量、承接新船订单和手持船舶订单分别占世界市场份额26%、39%和34%。

    数据表明，中国船舶工业2008年上半年经济运行质量显著提高，各项主要经济指标大幅增长，船舶出口增长强劲，船舶配套加速发展，船舶修理快速增长。

    二、我国船舶工业发展面临的问题

    国际制造业的产业转移，给中国船舶制造业的发展提供了大好的机遇，在“十一五”期间，中国船舶工业将对韩、日的领先地位形成有力地的挑战。但设计能力落后、配套产业发展滞后将是制约行业发展的主要瓶颈。

    我国政府非常重视船舶工业的发展，《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》中提出的要实现重大突破的关键领域有开发大型海洋石油工程设备、30万吨矿石和原油运输船、海上浮动生产储油轮、10000箱以上集装箱船、LNG运输船等大型高技术、高附加值船舶及大功率柴油机等配套装备。《船舶工业中长期规划》提出，我国将重点建设环渤海湾、长江口、珠江口三大造船基地，到2010年，我国自主开发、建造的主力船舶达到国际水平，年造船能力达到2300万载重吨，年产1700万载重吨，国产的船用设备平均装机率达到60%以上。“十一五”末，中国造船产量要占世界巿场份额25%以上；到2015年，中国造船产量占世界份额将达到35%以上，成为世界一流造船大国。

    我国船舶工业业已形成比较合理的结构，当务之急是提高船用配套设备及关键零部件制造能力，减少进口，以提高生产效率和降低制造成本。

    我国造船量虽然已位居世界前列，但造船技术与国外先进水平相比，相差10年以上。尤其是船舶配套能力不足，关键配套件依赖进口，这已经成为中国造船业发展的瓶颈，船用关键设备几乎80%需要进口，日本、韩国的自给率则在90%以上，因此，解决船用配套设备及关键零部件是我国船舶制造业发展的关键。

    三、机床工业面临的挑战和机遇

    船舶工业的发展，对机床工业的需求明显增强，为我国机床工业的发展和提高提供难得的商机。发展我国船舶工业，必须克服船用关键配套设备依赖进口的瓶颈，提高关键配套设备自主开发和制造能力。形成船用关键配套设备依赖进口这个瓶颈的一个主要原因在于高档重型数控加工设备不能满足船舶关键零件的加工要求，因此，解决船用关键配套设备制造所急需的高档数控机床，特别是重型、精密的数控机床就成为当务之急。

    我国船舶工业主要生产企业

    我国船舶工业生产企业主要集中在环渤海湾、长三角、珠三角地区。其中：

    大连船柴主要生产重型船舶主机，关键加工零件有中低速柴油机的机座、机架、曲轴、连杆、曲拐：

    大连船推是中国最大的船用螺旋桨专业化生产厂，具有近40年的船用螺旋桨生产经验，能生产制造直径11m以下，成品重量100t的超大型船用螺旋桨；

    武汉重工主要为船舶制造、航天航空、水利电力、石油化工、矿山冶金、机械制造等行业提供各类大中型船用轴系、舵系、螺旋桨、船用大型柴油机曲轴、中速柴油机曲轴及低速柴油机零部件，是我国造船工业铸锻件专业配套基地和大口径厚壁无缝钢管生产基地；

    武汉重工全资子公司青岛海西主要生产船用大型柴油机曲轴，目前具有年产50根曲轴的能力，其目标是成为中国最大的船用大型柴油机曲轴及运动部件的专业配套基地；

    大连重工?起重集团服务领域主要有冶金、矿山、能源、交通、化工、建材、粮储、城市建设等国民经济基础产业，其产品开始向风力发电机组、大型船用曲轴、隧道掘进机等领域拓展。

    大型船舶制造设备需求

    中低速柴油机的机座、机架、曲轴、连杆、缸盖以及螺旋桨、舵轴等大件的机械加工是船舶制造企业技改设备投入的重点。国产最大低速柴油机功率为49680hp，机长15.6m，高12.4m，缸径900mm，自重达1253t，曲轴重211t。机座、机架的加工设备主要是数控龙门镗铣床、龙门加工中心，要求龙门宽度不小于8m，定位精度≤0.016/1000mm、重复定位精度≤0.01mm。目前中低速柴油机的机座、机架主要加工设备有德国瓦德里希?科堡(WALDRICH COBURG)公司的数控龙门镗铣床、国产的龙门移动式数控镗铣床和数控立车。低速柴油机曲轴加工的主要设备有重型曲轴旋风切削加工中心、曲轴磨床和卧式车铣中心等设备。大型船用螺旋桨加工的关键设备有五坐标联动数控龙门铣床、五坐标联动数控立式铣车床。目前韩国有最大可加工直径11m螺旋桨的数控龙门铣床；德国和日本生产的设备可以加工最大螺旋桨直径为10.4m；而我国可加工最大螺旋桨直径为9m。

    柴油机连杆、曲拐、缸盖等零件的主要加工设备是数控龙门镗铣床、大型数控立车、重型数控卧车和卧式加工中心。

    大型船舶制造对加工设备的新要求

    现代大型船舶的关键配套设备几何尺寸大，精度要求高，因此要求加工设备的规格大、功率大、扭矩大和精度高。如当前我国可加工的最大螺旋桨直径为9m，随着大型船舶的发展，需要能够加工直径11m螺旋桨的7轴5联动的数控车铣床，而且对加工精度和表面粗糙度都提出更高要求。

    现代大型船舶要求更高的推进效率，更低的噪声，对螺旋桨推进器等关键配套设备的加工精度要求高。因此需要采用车铣复合机床一次成形加工完成。如以车削方式实现轮毂内孔及螺纹的加工；以铣削方式完成螺旋桨叶面和叶背、导边和随边轮廓、轮毂和叶面过渡圆角等表面的加工。

    而用于加工大型低速柴油机机座、机架加工的设备，不仅需要主轴功率大，扭矩大，还需要加工精度高，并配备相应的检测设备。低速柴油机曲轴的加工，多采用数控重型车铣复合加工中心，要求其回转直径要大，要有近100t的承载能力。

    船舶制造加工工艺新要求

    根据零件的特点进行切削参数的优化和工艺方式的优化，如根据螺旋桨的几何特性，叶片加工面分为非重叠区域和重叠区域，并分别采用标准铣头和特殊铣头进行加工，以解决叶片根部的加工问题，但对于大型螺旋桨，由于滑枕承受的颠覆力矩过大对机床的寿命影响很大，因此仍是有待攻克的难题。

    基于三维数字化模型的大型螺旋桨的在线测量与质量评估功能，需要解决测点的规划及测量轨迹自动生成技术、基于叶片曲面匹配的加工余量的计算和预估技术、螺旋桨叶片的在线质量评估技术。

    基于三维数字化模型的大型螺旋桨铸造毛坯误差和加工余量快速测算技术。

    要求七轴五联动车铣复合加工机床具有防干涉碰撞功能。

    巨大的商机与新的挑战机床工业必将大有可为

    我国船舶工业的快速发展以及未来的发展规划，为我们机床行业提供了巨大的商机，同时也向我们机床行业提出新的挑战。从我国造船企业目前的装备来看，主要加工设备有重型数控龙门移动镗铣床、重型数控动梁式镗铣床、重型双立柱式数控车床、重型单柱立式车床、重型数控卧式车床、五坐标联动数控龙门铣床、五坐标联动数控立式铣车床等，这些设备基本上是进口机床。国产机床在规格和精度方面能够满足要求，但可靠性和稳定性方面与国外机床相比存在较大的差距，而且联机调试时间长，售后服务做的又不够到位，加上对用户工艺不清楚，不能根据用户的工件和加工要求，提出令用户满意的解决方案，导致这些重要领域的用户在选购设备时，优先考虑国外机床。

    总体来说，大型船舶的关键加工件集中在大功率柴油机的机座、机架、气缸体、缸盖活塞杆、十字头、连杆、曲轴，以及减速箱传动轴、舵轴和推进器(螺旋桨)等，关键加工件材质为特种合金钢，一般为小批加工，要求加工成品率100%。关键加工件具有重量大，形状复杂、精度高，加工难度大等特点，需要具有大功率、大扭矩、高可靠性以及多轴的重型、超重型数控机床和专用加工机床，如重型、超重型数控龙门镗铣床，大型旋风车床，数控重型龙门铣和重型数控落地镗、数控车、磨床、深孔钻床，以及大型钢板压制、酸洗、热处理和火焰切割机等。

    世界性的金融危机，不可避免地会影响我们机床行业的发展。但是，商机仍在，我国重型机床的研制和生产已经取得了不小进步，只要我们能够抓住机遇，努力改进我们的不足之处，我国机床工业必将大有可为。(来源：中国机床工具工业协会)