CATIAV5在船体结构设计中的应用

1、CATIA V5在船体结构设计中的应用CATIA V5是Dassault Systemes公司推出的真三维 CAD/CAM 设计系统，现已成为航空工业、 汽车工业重要的设计软件，在船舶工业上也在逐步深入进行应用。目前，该公司推出的软件已能把船舶设计、制造加工、信息管理贯穿起来，形成一个工程设计、加工工艺、管理集为 一体的应用软件。一、前言CATIA V5是Dassault Systemes公司推出的真三维 CAD/CAM 设计系统，现已成为航空 工业、汽车工业重要的设计软件，在船舶工业上也在逐步深入进行应用。目前，该公司推出 的软件已能把船舶设计、制造加工、信息管理贯穿起来，形成一个工程设计、

2、加工工艺、管 理集为一体的应用软件。几年来，广州文冲船厂有限责任公司（以下简称文船公司）通过造船转模和不断地学习 先进造船技术，由年造 1-2条船的能力提升现在年造 8-10条的能力，由原来的一型船设计 增加到现在的三型船设计；CATIA V5在船舶设计中的应用也有了明显的提高，从2005年年底到2006年6月，通过项目的开展，并在达索公司技术人员的积极支持下，CATIA V5在船体结构设计中的应用有了新的突破，形成了一条较为完整的应用CATIA V5进行船体结构生产设计的思路。下面主要就我公司在船体结构设计中对CATIA V5的应用进行介绍。、应用2.1 项目及要求：用CATIA V5对17

3、00TEU（GWS334）船全船船体结构 3D设计，并对几 个典型分段要求能够直接从3D模型提取所需要2D生产设计图纸、2D下料零件图及零件报表，突破手工AUTOCAD绘图和手工输入零件表。 该分段长宽高分别为 11.6m、3.8m、12.7m, 总共包括零件的个数 490个（不包括补板的数量）。2.2 设计思路出零件报表出零件图船壳面船壳线形数据出2口 废1十图建库D KR n型材端部节点建库作为营路设 计卜设备布置 背景跳形光顺型材建库材料建库性能计算2D标注模板 建库2.3 型线光顺及数据处理： 文船公司目前采用的是东欣软件公司的HD-SHM船体线型光顺系统，光顺以后产生数据文件，为了减

4、少数据的输入量，在导入数据之前，对数据文件进 行处理，删除同一平面内多余的数据，但是要留下平边点，并对数据进行排序，见图1。2.4 船壳曲面建模：船壳曲面建模可以分成三步：1在GSD工作环境下导入数据，生成点，见图2; 2连线，包括肋骨线和水线，可根据需要进行选择性的连线，见图3; 3通过线生成曲面，见图4。前面两步可以通过程序来完成，见图 2。另外也可以直接打开AUTOCAD2000版的二维图形文件（*.dwg）,然后在CATIA V5中利用拷贝和粘贴生成所需 的肋骨线和水线，最后连成曲面，这样生成曲面效率也是比较高的。文船公司在曲面设计的应用是比较成功的，除了船壳曲面建模以外，曾成功应用于

5、螺旋桨、拉锚试验的辅助设计， 见图5、图6。图1数据处理图2导入数据点图3生成线 图4生成曲面图6拉锚试验手工模拟图5螺旋桨拆装图2.5建库：由于一条船有几万个结构零件，其中相同、相似的零件或特征非常多，为了减少重复的工作劳动，在开展一条新船项目3D设计之前，我们会对全船的结构进行统计，规划出建库的内容，把基础库搭建好。这是一个非常重要的环节，其直接影响到后续的3D结构设计的质量、效率，可以说 CATIA V5提供了较好的建库功能。型材、开孔、材料、 2D 标注模板库的建立及应用比较容易，肘板建库、型材端部形式及型材贯穿孔的建库操作过程相对比较复杂，但是思路还是比较清晰，简单，下面是肘板参数化

6、建库过程，见图7,文船公司在肘板建库这一块非常重视，主要是一条船肘板的数目非常大，经过努力，我们在肘板建库，包括型材端部节点库、型材贯穿孔库已有一条清晰的建库方法。PnwerCojy输入创建肘板边界条件及SupportUserFeature定义实例化建肘 板找到输入定义输出定义参敏入库图7肘板建库过程图8用贯穿孔库开孔效果图 9用肘板库建肘板效果2.6 船体结构3D设计：CATIA V5主要包括三个船体结构设计模块SFD、SDD、SR1,我公司主要应用 SFD、SDD模块进行船体结构 3D设计，利用这两个模块基本上可以建出 所有的船体结构零件，在 SFD中我们是建一些总体结构，各层甲板、各个舱

7、壁，纵骨、肋 骨、舷侧纵桁、骨材等大构件，在 SDD模块中再建肘板、型材贯穿孔、补板等小构件。在 建完所有的构件后，最后一次转入到SR1模块中，在这过程中可选择自动去掉板的干涉部分，生成正确零件形状。这一设计过程可以表示成图10。如果船舶比较大，考虑到模型数据量会比较大，最好把船舶分成几部分，例如，船尾、船艄、船肿部分，这样有利于加快建模操作时的运算速度。目前，文船公司在这三个模块上的运用比较成熟，见图11、图 12。图10船体结构3D设计流程图SDD 分段设计(FR94-250-FR108+150 )图 11SFD 区域设计(FR50_FR110) 图 122.7 出2D结构图及零件报表：

8、CATIA V5R17对从3D模型出2D图较以往已有很大的 改进，从3D到2D可以产生带自动标注的二维图，3D模型修改后，相应的可以通过更新来实现，另外其2D工作平台Drafting功能是非常强大的，画线标注操作都很方便。目前我 公司是从SDD出2D出图（如图14）,同时从SDD出零件报表，可以方便地存为Excel文件，如图15。出2D结构图步骤如下图13所示，在第一步里面可以对图形中的线型颜色、 线型的粗细、字体、字大小、Drafting的背景颜色、尺寸标注、字体、开孔中心线等进行客户化，对于零件编码可以通过更改零件名来实现；第二步出图（如图14）,根据不同的情况可以选择不同的出图方式，例如

9、出横舱壁图可以选择衍生、繁殖出图，在目录树上选择一个body级别的横舱壁，就能够产生正确的横舱壁图；对于没有实肋板的剖面可以选择第三种 出图方式，先出一个投影图， 再加一个Clipping Box,减小选择的范围，也可以采用第四种出 图方式，出截面图；第三步标注，可以通过GVS设置对零件名、规格进行自动标注，然后手工调整位置，也可以通过模板库进行半自动标注。选择出图方式出图图面标注、完h零件编码2 GVS设置3、Drafting 标准4、ATS标注库5、Optig 设置k投影出图京衍生方式4、剖切出图L零件名标注2、零件规格标注3,尺寸标注4,其它修改图14出图界面图15零件报表图13出图步骤2.8 出零件图：出零件图在 SMP模块中实现，见图16、图17。这个模块功能强大，不 仅能产生平直板、平直型材的零件图，还能产生弯曲板、弯曲型材的零件图；可以添加零件补偿量、坡口信息，还会生成板材、型材的加工信息及胎架信息。在生成零件图以后，再把 零件转入到专门的套料系统中进行套料，生成切割指令。图16 SMP中增加零件加工、装配信息图17产生的2D零件图三、结束语CATIA V5船体结构3D设计模块已有一个与船舶工业实际生产、设计需要相符的基本 思路，从整体到局部，从 3D到2D,并能产生信息报表，把设计、制造、加工、管理形成一 体化。近两年也感受到达索公司加快