CATIAV5在船体结构设计中的应用(word文档良心出品)

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、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1700TEU （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
材料建库
2D 标注模板 建库
出耆件报表
建 库
:性能计算
船壳
齬壳线形数据
出2D 设i 十图
犁押羟专孔谡库
n 汪n
型柄端部节点 建库
作为管路设 计*设备布置 背杲
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 图5螺旋桨拆装图 图6拉锚试验手工模拟
顺系统，光顺以后产生数据文件，为了减少数据的输入量，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，曾成功应用于螺旋桨、拉锚试验的辅助设计， 见图
5、图6。

l*r
please inpui rdf breaefth
13700
Pro fret 1
一—一 —■ l
图4生成曲面
3凶
WRfTF
图2导入数据点
图1数据处理 I kA •卜阿-
tA
i
■ *
• n I «-r
图4生成曲面 图3生成线
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。

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
输入
创建肘板边黑 条件及Support
UserFeature
走义
找到输入 宜义输出
定义参数
实例优建肘 板
入库
9用肘板库建肘板效果
图7肘板建库过程
图
8用贯穿孔库开孔效果图
据量会比较大，最好把船舶分成几部分，例如，船尾、船艏、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
图11SFD 区域设计(FR50_FR110) 图12 SDD 分段设计(FR94-250-FR108+150)
2.7出2D结构图及零件报表：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。

出图准备
选择出图方式出图 图蔚标注、完
k
投影出图
詩2、衍生肓式
丄飓i 范围
4-剖切出图
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。

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了软件开发进度， 从刚开始使用的 R13版到现在的R17 版，船体结构模块有了巨大的改善。

文船公司在 CATIA V5结构模块3D 出2D 图上有了实
质性的进展，建模操作也有了很大的改善，特别是肘板一块。

但是我们希望船体结构模块更 完善，比
如增加线型光顺、基于 3D 模型的强度、应力、静水力计算。

我们在期待着这一天
的到来。

h 零件编码 几G
船设苴 Drafting 标准 4> ATS 标注库
Option 设苴
1>零件名标注
2、 零件规洛标汪
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
图
16 SMP 中增加零件加工、装配信息图
17产生的2D 零件图。