現代船舶模型制作生產工藝設計

丁斌

摘要：現代船舶模型是完全依照真船的形狀、結構、色彩，甚至內飾部件，嚴格按比例縮小而制作的比例模型。由于現代船舶船型用途多樣，船體線型對光順度要求高并且對產量有一定要求等特點，現代船舶模型的制作就有別于傳統木制古船模的手工制作工藝流程。需要適當引入標準化生產管理模式，充分利用現有計算機輔助設計、計算機輔助制造以及計算機數字控制一體化技術。通過針對現代船模生產工藝流程的設計，迅速提高船模制作效率和精度。

關鍵詞：船舶模型;生產工藝;標準化生產;自動化

引言

隨著造船業以及制造業的發展，船模的制作也應該隨之發展。現代船舶模型需要從船舶的形狀結構顏色來還原真實的船舶狀態，以達到展示實際船舶甚至模擬實驗的目的。所以對制作精度以及尺寸比例的把握提出了較高的要求。同時現在造船業的發展使船舶生產周期縮短，與之配套的船模生產能否跟上船舶生產的速度也是需要現在船模生產所要解決的一大問題。

所以在現代船模的制作中，需要充分利用起各種工藝和管理方法，找到合理的制作材料和加工方法。并且通過大量的實踐驗證，設計出一個系統性的工藝流程。在遇到不同的船舶模型時，都可以快速準確的制作出高質量的船舶模型。

1工藝流程規劃

現代船舶模型的制作的工藝流程規劃中，先將船模分解成多個部分來制作。每個部件通過最適合每個部件的方式制作，最后再將這些部件用黏合劑粘接起來。這樣一來，每個部件的生產管理交由特定的人員或者機械，將船模這種小批量多變化的產品也適當的運用標準化生產的方式進行。

根據不同的船型，船模的制作大體分成船體、駕駛臺、桅桿以及船舶通用配件組成。他們的制作可以同步交錯進行，每個部件也會有自己的工藝流程設計，將這些部件都生產完畢以后裝配完畢即可。

船舶的種類決定了之后的制作工藝流程。比如常見的散裝船以及集裝箱船的船模制作和港口工作船如拖輪的船模制作就存在一定的差異，不同的種類需要有對相應的工藝流程做出調整。以下舉兩個常見流程的例子：

散貨船集裝箱船等一般貨船的船體十分獨立，有特定的形式。所以先根據船體的執行標準（各部件的執行標準會在下文具體表述）單獨制作船體。同理這類駕駛臺也有十分獨立的上層建筑，也需要同樣獨立制作。在貨艙部分就根據具體情況考慮是直接放入船體的制作還是單獨制作然后再一起總裝。最后將各個完成的部件總裝。

客船渡船以及滾裝船等運輸船上層甲板建筑總體效果上是與船體混成一體的。這在船模的制作中需要將他們看作一個整體來制作。根據結構將其上層建筑作為船體的一部分在制作船體時就制作為一體。之后就可以直接將剩下的部件組裝起來就可以了。

2各部件執行流程

船模制作中最主要也是不同船型都會制作的部件不外乎船體、駕駛臺以及船舶通用配件。以下對不同的部件設計具體的執行標準。

2.1船體制作流程

船體的制作分為形體塑造，表面打磨以及噴漆分色這三個步驟。每個步驟根據具體船模的要求可以通過不同的方式實現。

船體模型的制作傳統上是通過玻璃鋼船體的制備方式進行生產的，隨著今年來3D打印技術的成熟以及成本的下降，這種技術十分適用在船模制作中。但是這項生產方式在船模的制作中也存在制作成本以及強度等方面的不足，這就需要制定一套完整的應用條件以及流程。

開始制作船體之前我們就需要確定船體的用處，是需要安裝動力還是有長途運輸的需要。如果有船體強度的要求的話，傳統的玻璃鋼船體在強度上就比快速成型技術更有優勢。制作玻璃鋼加強的船體需要通過型線圖先繪制二維圖紙，包括船體的龍骨、肋骨以及甲板。根據圖紙使用數控雕刻機切割板材，一般板材適用高分子聚合材料，以ABS（共聚物）工程塑料最為常用。將龍骨肋骨以及甲板組裝起來，使用玻璃纖維布進行蒙皮。調配環氧樹脂，分多次涂刷在蒙皮上，因環氧樹脂調配中容易發熱，所以盡量薄涂多層。待完全干燥后將多余的纖維布修整光潔，就完成了形狀的塑造。

如果船體對強度沒有特別要求，則使用3D打印的方式。打印船體首先需要得到船體的三維數模，然而設計院設計船舶時使用的數模并不適用于模型的打印。這里就需要使用工程設計軟件進行建模。得到三維模型以后將其導入到切片軟件里面進行切片形成G代碼，之后才可以通過打印機直接成型。這里注意一點，3D打印的方式有很多種，在船模的制作中最為常用的就是熱熔層積（FDM）以及光固化（SLA）的方式，前者使用高分子材料線材比如PLA（聚乳酸），后者則使用光敏樹脂。使用FDM方式打印出來的船體表面比較粗糙但是成本較低，而光敏樹脂表面則光潔很多，但是成本較高。所以在具體制作中也需要根據是否需要控制成本來選擇生產方式。

之后在得到粗胚的船體后，就需要在表面刮膩子，將不平順的地方補平。待膩子干燥后打磨整形，反復多次直到船型光順。這時就可以噴涂一次底漆，使用目數高的砂紙進行打磨，也是反復多次直到船體表面光滑。

根據實際船舶涂裝噴涂面漆，進行遮蓋后多次噴漆以分色。最后在表面噴涂一層保護漆后，船體部分制作完成。

2.2駕駛臺制作流程

駕駛臺也可以通過快速成型和板材切割以后再組裝兩種方式生產。如果駕駛臺造型復雜，則通過3D打印的方式直接生產。當駕駛臺的造型多是成長方體的情況下，可以通過雕刻機下料然后組裝的方式。

不過不管是哪一種方式生產，都需要注意為了分色方便，一般都將駕駛臺按不同層的甲板分件。這樣在噴漆過程中使甲板的分色便利了很多，分色噴漆完成后再按秩序組裝起來。

2.3建立船舶通用配件數據庫

在現代船舶模型的制作中，船上的很多零件都是標準件。這其中有錨、螺旋槳、帶纜樁、救生圈等。這些通用的零部件都是有自己的標準以及選用手冊的。這就使我們的船模制作產生了便利。建立起一個擁有一般船用物品的數模數據庫，當確定船模的比例后，直接從數據庫中調取船模上這些零件的模型。通過光固化的方式打印出來，直接就可以噴漆使用。

對于比例合適的通用配件來說，也可以使用注塑的方式批量生產一批。注塑的零件成本低且細節豐富，可以直接使用。

3結論

使用這一套生產工藝流程，將船模各部件的生產加工形成一個獨立又不割裂的整體。每個生產部件都可以使用更適合的生產加工方式生產，每一個工序也有一個規范的標準化流程。通過大量使用數控雕刻以及快速成型設備的工藝流程，極大的提高了船模制作的自動化水平和加工精度，船模的產量也有明顯的提升。