实验指导书《计算机辅助船体建造》_2008

《计算机辅助船体建造》
实验指导书
武汉理工大学交通学院
2008年
一．型线表示及三向光顺演示
1. 概述
实现计算机辅助船体建造CAM 的首要任务，是建立能正确描述船体型线的函数表达式，使它根据型值点型值及有关要求就能构造出表示一根连续的船体型线之具体函数表达式，以满足实际应用的需要。

2. 实验目的
（1）要求学生掌握单根型线的数学表示方法和光顺方法，掌握船体型线三向光顺的原则和实现方法；
（2）了解计用算机实现型线表达的基本原理
（3）了解数据库和计算机图形学在船体型线处理中应用情况
（4）通过追赶法编程和上机实现，让学生对使用计算机进行型线处理有一个初步认识和真实体会。

3主要设备
PC 机
4. 实验项目
（1）由教师在计算机上演示单根型线的表示。

（2）学生编写追赶法计算程序，完成上机调试。

5. 实验内容
5.1单根型线的表示上机内容 5.2 编写追赶法程序
追赶法可用于求解三对角阵，在曲线表达和光顺中应用较多。

建立三次样条函数方程需要求解系数i c ，矩阵方程为：
⎥⎥⎥
⎥⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡−′−−′−=⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡−−−−−−−−−−⋅−−⋅−⋅−⋅⋅⋅−−−−−−−n n n n n n
n n n n n n n n n n n n n m y m m m m y m c c c c x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x 112121321211211112212313121212)(2)()()(2)()()(2)(0)()(2M M O O O 求解系数i c 按以下步骤
(1) 计算)1,,2,1(111−=−−=+++⋅n i x x y y m i
i i i i i L ；
(2) 计算i a 、)1,,2,1(−=n i b i
L
)()(211111−−−++−−−−=
i i i i i i
i i x x a x x x x a
)
()(2)(11111
111−−+−−⋅−+⋅−−−−−−=
i i i i i i i i i i i i x x a x x b x x m m b
)1,,3,2(−=n i L
(3) 计算n c
n n n n n n n n n n
n b x x a b x x m y c =−−−−−′=
−−−−⋅−)
)(2()(11111
0=n a
(4) 计算)1,2,1(1
L −−=−=+n n i c a b c i i i i
5.3 大挠度曲线型值坐标变换 5.4 算例
（1）小挠度曲线算例
X 0 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3060 Y
130 232.6 320.4 348 389 329.4 165 0
1
y ′ =0.361; n y ′=-0.673;
（2）大挠度曲线算例
X 8.125 8.4 9 9.485 9.6 9.959 10.166 10.2 Y
0.0774
0.099 0.28 0.6
0.708 1.2
1.8
2.177
1
y ′ =0.01087; n y ′=-100;
二．简单船体零件计算机生成
1. 概述
船体构件是船的基本单元，构件加工包括边缘加工和成型加工等内容。

对于具有弯曲、折角或折边等空间形状的构建，要使用弯曲加工方法弯制或折曲成所要求的空间形状。

2. 实验目的
（1）通过资料准备，让学生了解如何从CAD/CAM系统系统中提取肋骨零件加工信息；让学生了解零件加工所需的信息主要有：零件形状信息、标记信息以及零件编号、类型、型线号、材料规格、材质等有关资料。

（2）通过工作图的生成，了解工作图中需要表达的内容；
（3）初步了解通过程序自动生成DXF文件的基本原理和实现方法。

（4）掌握在AutoCAD环境中读取DXF文件的方法和用AutoCAD打印图纸的方法。

3主要设备
PC机
4. 实验项目
（1）学生分组准备肋骨零件资料；
（2）学生分组在计算机上生成肋骨、纵骨等船体零件的工作图。

（3）在AutoCAD环境中读取DXF文件，AutoCAD打印图纸。

5. 实验内容
5.1 准备肋骨零件资料
在HDSHM系统之NC构件模块中，调入船体分段数据，输入零件形状信息、标记信息以及零件编号、类型、型线号、材料规格、材质等有关资料，系统将自动生成肋骨零件数据文件，供数控冷弯加工使用。

操作界面如图1。

5.2 生成零件工作图
步骤：
1．输入数据文件
肋骨基本数据文件由HD-SHM软件“生成NC弯曲零件”模块产生。

2．输入控制参数
a.折边或球头朝向，根据船体结构确定；
b.弯制时角钢、球扁钢摆放朝向
c.弯曲起点，如肋骨上或下端，纵骨前或后端
图1 HDSHM软件NC构件生成界面
5.2 生成零件工作图
见图2，步骤：
1．输入数据文件
肋骨基本数据文件由HD-SHM软件“生成NC弯曲零件”模块产生。

2．输入控制参数
d.折边或球头朝向，根据船体结构确定；
e.弯制时角钢、球扁钢摆放朝向
f.弯曲起点，如肋骨上或下端，纵骨前或后端
图2SKJXS肋骨加工预处理软件界面
3．输出
数据处理结束后，软件可自动生成输出文件，保存在分段文件夹中。

其中零件图保存在后缀为“.dxf”的文件中。

5.3 显示输出零件图
启动AutoCAD软件，用“文件/打开”命令打开生成的DXF格式图形文
件，界面见图3。

图3在AutoCAD中打开DXF文件。