試述船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更改流程研究

1、試述船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更改流程研究摘要：簡(jiǎn)要介紹船體二維改圖流程，以及基于3DE平臺(tái)的CATIA軟件的船體三維設(shè)計(jì)流程，明確傳統(tǒng)的二維改圖單已不再適用三維出圖模式下的改圖要求。通過(guò)介紹船體三維模式下三維設(shè)計(jì)及模型修改的流程，并對(duì)三維模式下改圖單模式進(jìn)行研究，得出一套滿足現(xiàn)場(chǎng)施工的三維改圖單流程。關(guān)鍵詞：二維改圖單；CATIA；三維設(shè)計(jì)模式；三維改圖單三維設(shè)計(jì)模式有著表述直觀、場(chǎng)景反應(yīng)真實(shí)、多角度旋轉(zhuǎn)可視化程度高等特點(diǎn)，目前廣泛用于航空航天、汽車(chē)制造、建筑、電力與電子、通用機(jī)械制造等領(lǐng)域。近幾年，在船舶領(lǐng)域也得到了快速的發(fā)展，其中，三維設(shè)計(jì)軟件中比較有代表性的是法國(guó)達(dá)索（DassaultSystem）

2、公司3DE平臺(tái)下的CATIA軟件，對(duì)于該軟件的船舶設(shè)計(jì)模塊來(lái)說(shuō)，具有快速參數(shù)化的設(shè)計(jì)，服務(wù)船舶全生命周期的流程，以及生產(chǎn)信息通過(guò)MBD（三維中間產(chǎn)品）無(wú)紙化下車(chē)間等特點(diǎn)。船舶產(chǎn)品在設(shè)計(jì)建造過(guò)程中，由于設(shè)計(jì)狀態(tài)改變、船東要求變化等原因不可避免的將進(jìn)行設(shè)計(jì)更改。二維設(shè)計(jì)模式與三維設(shè)計(jì)模式之間在設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)方式存在著本質(zhì)上的不同，傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)模式下船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)更改的流程，已不再適用于三維設(shè)計(jì)新模式。文中結(jié)合我公司近幾年基于3DE平臺(tái)下開(kāi)展的三維設(shè)計(jì)工作實(shí)例和應(yīng)用過(guò)程中積累的經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)CATIA三維設(shè)計(jì)模式下的船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更改流程進(jìn)行簡(jiǎn)要研究及介紹。一、傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)更改流程在傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)流

3、程中，對(duì)于船體結(jié)構(gòu)專業(yè)來(lái)說(shuō)一般按如下流程進(jìn)行：首先，由于內(nèi)外部輸入條件的變化，比如說(shuō)設(shè)計(jì)更改或優(yōu)化、其他專業(yè)的協(xié)作單要求更改、總體所或是設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)修改等原因，引起了結(jié)構(gòu)的更改；然后，根據(jù)修改的內(nèi)容，在SPD、TRIBON等設(shè)計(jì)軟件中進(jìn)行模型的修改；接下來(lái)，修改完成后，開(kāi)始相關(guān)圖紙的修改，并將修改內(nèi)容進(jìn)行標(biāo)記，最終將標(biāo)記內(nèi)容輸出到改圖單中，并加以描述，形成了一份改單圖；同時(shí)，對(duì)涉及到材料修改的內(nèi)容，在模型修改完成后，還需要進(jìn)行加工資料的修改工作，完成后將部分或是整套加工資料隨完成的改圖單一起下發(fā)車(chē)間。歸納下來(lái)，傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)更改流程如圖1所示?？梢钥闯?，二維設(shè)計(jì)改圖主要是在模型修改完成后，通過(guò)

4、改圖單的形式對(duì)二維圖紙進(jìn)行相關(guān)標(biāo)記以及修改。而與傳統(tǒng)的紙質(zhì)改圖單不同，由于在CATIA三維設(shè)計(jì)的模式下，通過(guò)MBD三維模型下發(fā)車(chē)間，因此CATIA軟件的改圖流程與傳統(tǒng)的二維改圖單流程會(huì)有較大的不同。二、三維設(shè)計(jì)流程CATIA軟件的三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程與傳統(tǒng)二維軟件最大的不同點(diǎn)除了全三維的輸入界面以外，主要在于需要進(jìn)行SFD（StructureFunctionDesign，結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)模塊）建模及SDD（StructureDetailDesign，結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)）建模兩步操作，首先通過(guò)SFD進(jìn)行快速建模，生成的不帶厚度的面片結(jié)構(gòu)，再通過(guò)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)模生成帶厚度的實(shí)體結(jié)構(gòu)后，在SDD中進(jìn)行精細(xì)化的設(shè)計(jì)，模型完

5、成后添加零件編碼、形成組立樹(shù)，再開(kāi)始三維標(biāo)注，最終出圖并完成相關(guān)工藝模型后下發(fā)現(xiàn)場(chǎng)。三維設(shè)計(jì)流程如圖2所示。三、三維改圖模式研究在CATIA三維交付物（如三維作業(yè)指導(dǎo)模型文件及工藝信息）等相關(guān)信息正式下發(fā)車(chē)間后，由于內(nèi)、外部輸入條件的修改，如設(shè)計(jì)更改或優(yōu)化、協(xié)作單、總體所設(shè)計(jì)修改、設(shè)計(jì)優(yōu)化等各方面的原因，會(huì)造成之前下發(fā)的資料需要更新，如何用簡(jiǎn)單有效的流程完成修改的過(guò)程，是接下來(lái)討論的主要內(nèi)容。1三維模型修改流程首先，需要進(jìn)行三維模型的修改，流程如下：（1）進(jìn)行結(jié)構(gòu)模型的修改，涉及SFD及SDD的修改，在完成SFD以及SDD結(jié)構(gòu)模型的修改后，重新分板，計(jì)算重量，對(duì)新增的零件以及部分修改較大的零件

6、進(jìn)行重新編號(hào)。模型修改完成后，開(kāi)始校對(duì)工作，若無(wú)問(wèn)題，開(kāi)始進(jìn)行下一步工序的操作，若有問(wèn)題，繼續(xù)回到模型的修改工作，直到修改完成。（2）更新修改部分對(duì)應(yīng)的三維指導(dǎo)模型中的三維標(biāo)注，并更新對(duì)應(yīng)的裝配流程，目前裝配流程是在SDD中完成三維標(biāo)注模型后，輸出3DXML模型到CATIAComposer軟件（達(dá)索公司基于現(xiàn)有三維數(shù)據(jù)，創(chuàng)建和更新產(chǎn)品交付成果的3D設(shè)計(jì)軟件）中進(jìn)行更新，最終完成更新后的三維作業(yè)指導(dǎo)。此部分完成后開(kāi)始三維作業(yè)指導(dǎo)的校對(duì)工作，校對(duì)通過(guò)后開(kāi)始下一步工作。（3）在三維作業(yè)指導(dǎo)更新工作完成后，就可以開(kāi)始進(jìn)行STG（工藝模型）的更改工作，通過(guò)重新計(jì)算焊接，更新零件尺寸，增加工藝信息等操作，

7、完成STG模型的修改，完成后進(jìn)行校對(duì)工作。特別注意STG模型零件及工藝信息直接影響加工的正確性，需要把控模型質(zhì)量，確保加工信息、數(shù)據(jù)的正確傳遞。以上為模型修改的主要流程，而為了將修改內(nèi)容精簡(jiǎn)并有效的傳遞到現(xiàn)場(chǎng)，則需以船體三維改圖單的方式進(jìn)行呈現(xiàn)了。2三維改圖單研究傳統(tǒng)的二維改圖單可以在需要修改更新的二維圖紙中標(biāo)記修改的內(nèi)容，現(xiàn)場(chǎng)可通過(guò)打印的紙張進(jìn)行直觀的查看，而三維設(shè)計(jì)是使用MBD三維模型以電子文件的形式下發(fā)現(xiàn)場(chǎng)，并使用專用PAD查看三維立體模型的形式指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)的施工，因此，需要將修改的內(nèi)容通過(guò)簡(jiǎn)潔有效的手段精準(zhǔn)的傳遞給現(xiàn)場(chǎng)，并且方便使用專用PAD查看相關(guān)的修改內(nèi)容。在三維修改初期，也曾想嘗試使

8、用修改云線等進(jìn)行修改標(biāo)注，但發(fā)現(xiàn)立體圖中標(biāo)記云線不便，并且容易出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)后標(biāo)注變形等情況，表達(dá)不夠清楚，通過(guò)比較，最終選取了使用不同顏色在模型中進(jìn)行修改標(biāo)注的方法。經(jīng)過(guò)多個(gè)版本的更新及研討，目前我公司使用的船體三維改圖單編制流程如下：（1）首先梳理改圖的主要原因，根據(jù)引起修改的原因，勾選設(shè)計(jì)修改（A）類(lèi)（A1-A7）或配合修改（B）類(lèi)（B1-B9）。（2）描述修改內(nèi)容。首先，列出輸入內(nèi)容，如改圖單號(hào)、協(xié)作單號(hào)、傳真號(hào)以及其它的修改原因等。再依據(jù)模型修改內(nèi)容列出刪除、新增、修改的零件件號(hào)及對(duì)應(yīng)的三維作業(yè)指導(dǎo)模型（修改版）頁(yè)碼，并根據(jù)外部輸入列出相應(yīng)的修改原因，以便后期查找。（3）根據(jù)修改模型（在C

9、ATIA完成修改），輸出至Composer制作現(xiàn)場(chǎng)使用的修改模型。為方便現(xiàn)場(chǎng)查看，改圖單附頁(yè)視圖1為分段總覽（如圖3所示）。修改模型將沒(méi)有改動(dòng)部分設(shè)置為黑白色模型，再按照三種不同的顏色標(biāo)記修改模型，其中，紅色表示刪除零件（如圖4所示），綠色表示新增零件，黃色表示修改零件（如圖5所示）。對(duì)于新增部件標(biāo)注位置信息（所有零件在三維作業(yè)指導(dǎo)模型都已經(jīng)改好更新，此處單獨(dú)標(biāo)出為方便現(xiàn)場(chǎng)分段或船臺(tái)塢修改查找）。并單獨(dú)輸出修改模型（3DPDF）為改圖單附頁(yè)。（4）根據(jù)上述修改內(nèi)容，將修改的對(duì)應(yīng)頁(yè)次列在封面中對(duì)應(yīng)每一項(xiàng)修改內(nèi)容的后方。（5）完成后，對(duì)改圖單內(nèi)容進(jìn)行核對(duì)校驗(yàn)，無(wú)問(wèn)題后，將改圖單以及更新的三維作業(yè)指

10、導(dǎo)模型錄入系統(tǒng)并按要求發(fā)放各部門(mén)。（6）完成對(duì)應(yīng)STG模型修改，并將必要的加工資料更新下發(fā)現(xiàn)場(chǎng)。歸納下來(lái)，三維設(shè)計(jì)更改流程如圖3所示。最終，按照本流程，現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)三維改圖單使用專用PAD進(jìn)行修改的照片如圖7所示。四、結(jié)束語(yǔ)基于3DE平臺(tái)的CATIA軟件作為國(guó)內(nèi)船舶行業(yè)新運(yùn)用的三維設(shè)計(jì)軟件，以其可視直觀的界面及MBD三維模型下車(chē)間的流程，使得修改相比以往的二維出圖模式修改有較大的不同，針對(duì)CATIA軟件的特點(diǎn)，建立的適用于該軟件的改圖單及相應(yīng)的改圖模式如上述所示，在該模式下，以三維的展示，以及顏色區(qū)分，方便現(xiàn)場(chǎng)查看修改的內(nèi)容，最終保證精準(zhǔn)的傳遞修改內(nèi)容。通過(guò)對(duì)船體三維改圖單模式的研究，形成一種適用于三維設(shè)計(jì)模式的改圖模式，為完善三維設(shè)計(jì)的流