應(yīng)用CATIA軟件進(jìn)行鑄鋼件建模及放樣

李淵 涂偉

(廣船國際技術(shù)中心、軍工事業(yè)部)

0 前言

船舶鑄鋼件是船體結(jié)構(gòu)的重要組成部分，一般存在于船舶的幾個特定區(qū)域，船舶鑄鋼件主要包括：推進(jìn)器區(qū)域的軸彀（后軸承座）與前軸承座、掛舵臂區(qū)域的上舵承(或掛舵臂整體鑄件)、舵葉區(qū)域的上舵承和下舵承。船舶鑄鋼件外形與船體線型相關(guān)，船舶生產(chǎn)設(shè)計過程中進(jìn)行鑄鋼件建模及放樣，主要依據(jù)的資料有舵系布置圖、舵葉線型圖、舵葉結(jié)構(gòu)圖、掛舵臂結(jié)構(gòu)圖、軸彀結(jié)構(gòu)圖、軸系布置圖等。船舶鑄鋼件建模及放樣是指導(dǎo)鑄鋼件木模生產(chǎn)制作的重要依據(jù)，建模及放樣的準(zhǔn)確性，是保證船舶鑄鋼件質(zhì)量的關(guān)鍵。

鑄鋼件的建模及放樣過程，需要對復(fù)雜的船體線性進(jìn)行參考，建模放樣過程比一般船體結(jié)構(gòu)更有難度。為保證鑄鋼件模型精度，從設(shè)計開始就需要嚴(yán)格控制精度。生產(chǎn)設(shè)計中應(yīng)用的設(shè)計軟件不同，曲面線形處理能力、精度控制能力有區(qū)別，對鑄鋼件制作質(zhì)量影響較大。我公司鑄鋼件的建模放樣過程此前一直用CAD進(jìn)行出圖，然后進(jìn)行放樣。輸出的圖紙僅表示鑄件的外形尺寸及焊接信息，無準(zhǔn)確重量和三維模型；同時因鑄件剖面的不完整，放樣過程誤差產(chǎn)生明顯，常需要在實際生產(chǎn)過程釋放更多的余量進(jìn)行修正，進(jìn)而導(dǎo)致材料和施工工時的浪費。

通過對原有鑄鋼件建模及放樣過程進(jìn)行分析，并利用CATIA三維設(shè)計軟件進(jìn)行鑄鋼件建模放樣全流程測試。本文在原有的鑄鋼件建模及放樣流程的基礎(chǔ)上，總結(jié)出一套完整的應(yīng)用CATIA軟件進(jìn)行鑄鋼件建模及放樣流程的方法。應(yīng)用在船舶生產(chǎn)制造過程中，可以有效提高鑄鋼件建模及放樣的準(zhǔn)確性，提高鑄鋼件制造質(zhì)量，并提升設(shè)計效率，降低生產(chǎn)成本。

1 流程介紹

運用CATIA軟件，提高鑄鋼件模型精度，同時將鑄鋼件建模、出圖、放樣過程集成在一起，整個設(shè)計過程由生產(chǎn)設(shè)計人員自主控制，直接對設(shè)計質(zhì)量和節(jié)點負(fù)責(zé)。能使鑄鋼件模型準(zhǔn)確性、設(shè)計效率得到較大提高。流程具體如下：

（1）截取部分構(gòu)造完成的船體線型進(jìn)行鑄鋼件建模，如圖1所示。一般直接在已有的船體曲面上截取，應(yīng)用這種截取的曲面作鑄鋼件外形，既可以使鑄鋼件模型和船體結(jié)構(gòu)線型保持一致，又可以提高建模效率。

圖1 截取部分構(gòu)造完成的船體線型

（2）應(yīng)用曲面功能進(jìn)行鑄鋼件內(nèi)部型線構(gòu)造，如圖2所示。通過船體坐標(biāo)系直接定位鑄鋼件所在的具體位置，并應(yīng)用曲面功能進(jìn)行內(nèi)部線型構(gòu)造，包括軸開孔，開剖口等。還可以通過參數(shù)化定義功能直接替換優(yōu)化模型，完成后續(xù)同類型鑄鋼件的快速建模。三維可視化立體模型下，更容易檢查模型，使模型與實際要求保持一致。

圖2 鑄鋼件內(nèi)部型線構(gòu)造

（3）賦予鑄鋼件材質(zhì)，并進(jìn)行重量重心計算。通過CATIA材質(zhì)庫可以選取賦予鑄鋼件相應(yīng)材質(zhì)，包括A、AH36等各種材質(zhì)，材質(zhì)屬性中包含材料密度信息；應(yīng)用重量重心工具B.I.Essentials直接提取鑄鋼件重量重心信息，且重量重心信息可以隨著模型變換實時更新。

（4）應(yīng)用Drafting功能完成出圖放樣。應(yīng)用出圖工具可以直接輸出鑄鋼件的六向視圖與軸測視圖，并進(jìn)行標(biāo)注處理，如圖3所示。放樣線可以直接從鑄鋼件模型中相交剖切獲取，并支持以CAD方式按1：1比例導(dǎo)出，為鑄鋼件放樣提供精確基準(zhǔn)。

圖3 鑄鋼件出圖放樣

應(yīng)用CATIA軟件進(jìn)行鑄鋼件建模及放樣，能使鑄鋼件建模準(zhǔn)確性和效率得到提升。前后兩種鑄鋼件建模及放樣方法對比，如表1所示。

表1 兩種鑄鋼件建模及放樣方法對比表

2 結(jié)束語

應(yīng)用CATIA軟件進(jìn)行的鑄鋼件建模及放樣方法，是基于船體線性進(jìn)行建模，避免了線型導(dǎo)出與導(dǎo)入過程中的誤差產(chǎn)生，對模型的準(zhǔn)確性有極大地提高，同時提高設(shè)計過程效率。且支持實時提取重量重心，使得計算全船重量重心有了可靠的保證。應(yīng)用CATIA軟件進(jìn)行鑄鋼件建模及放樣，將船舶生產(chǎn)設(shè)計過程中無法精確呈現(xiàn)出來的鑄鋼件部分進(jìn)行輔助生成，從設(shè)計、工藝到加工制造過程保證鑄鋼件質(zhì)量，從而提升造船質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。

當(dāng)然，本文介紹的方法，僅是利用CATIA軟件進(jìn)行初步優(yōu)化。在具體的鑄鋼件內(nèi)部構(gòu)造及放樣出圖功能上，還可以通過改進(jìn)鑄鋼件建模方法及利用智能出圖模式的方法，進(jìn)一步優(yōu)化鑄鋼件建模及放樣過程。