應用CATIA軟件進行鑄鋼件建模及放樣

李淵 涂偉

(廣船國際技術中心、軍工事業部)

0 前言

船舶鑄鋼件是船體結構的重要組成部分，一般存在于船舶的幾個特定區域，船舶鑄鋼件主要包括：推進器區域的軸彀（后軸承座）與前軸承座、掛舵臂區域的上舵承(或掛舵臂整體鑄件)、舵葉區域的上舵承和下舵承。船舶鑄鋼件外形與船體線型相關，船舶生產設計過程中進行鑄鋼件建模及放樣，主要依據的資料有舵系布置圖、舵葉線型圖、舵葉結構圖、掛舵臂結構圖、軸彀結構圖、軸系布置圖等。船舶鑄鋼件建模及放樣是指導鑄鋼件木模生產制作的重要依據，建模及放樣的準確性，是保證船舶鑄鋼件質量的關鍵。

鑄鋼件的建模及放樣過程，需要對復雜的船體線性進行參考，建模放樣過程比一般船體結構更有難度。為保證鑄鋼件模型精度，從設計開始就需要嚴格控制精度。生產設計中應用的設計軟件不同，曲面線形處理能力、精度控制能力有區別，對鑄鋼件制作質量影響較大。我公司鑄鋼件的建模放樣過程此前一直用CAD進行出圖，然后進行放樣。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，放樣過程誤差產生明顯，常需要在實際生產過程釋放更多的余量進行修正，進而導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行分析，并利用CATIA三維設計軟件進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上，總結出一套完整的應用CATIA軟件進行鑄鋼件建模及放樣流程的方法。應用在船舶生產制造過程中，可以有效提高鑄鋼件建模及放樣的準確性，提高鑄鋼件制造質量，并提升設計效率，降低生產成本。

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，整個設計過程由生產設計人員自主控制，直接對設計質量和節點負責。能使鑄鋼件模型準確性、設計效率得到較大提高。流程具體如下：

（1）截取部分構造完成的船體線型進行鑄鋼件建模，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構線型保持一致，又可以提高建模效率。

圖1 截取部分構造完成的船體線型

（2）應用曲面功能進行鑄鋼件內部型線構造，如圖2所示。通過船體坐標系直接定位鑄鋼件所在的具體位置，并應用曲面功能進行內部線型構造，包括軸開孔，開剖口等。還可以通過參數化定義功能直接替換優化模型，完成后續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 鑄鋼件內部型線構造

（3）賦予鑄鋼件材質，并進行重量重心計算。通過CATIA材質庫可以選取賦予鑄鋼件相應材質，包括A、AH36等各種材質，材質屬性中包含材料密度信息；應用重量重心工具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）應用Drafting功能完成出圖放樣。應用出圖工具可以直接輸出鑄鋼件的六向視圖與軸測視圖，并進行標注處理，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比例導出，為鑄鋼件放樣提供精確基準。

圖3 鑄鋼件出圖放樣

應用CATIA軟件進行鑄鋼件建模及放樣，能使鑄鋼件建模準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 結束語

應用CATIA軟件進行的鑄鋼件建模及放樣方法，是基于船體線性進行建模，避免了線型導出與導入過程中的誤差產生，對模型的準確性有極大地提高，同時提高設計過程效率。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。應用CATIA軟件進行鑄鋼件建模及放樣，將船舶生產設計過程中無法精確呈現出來的鑄鋼件部分進行輔助生成，從設計、工藝到加工制造過程保證鑄鋼件質量，從而提升造船質量，降低生產成本。

當然，本文介紹的方法，僅是利用CATIA軟件進行初步優化。在具體的鑄鋼件內部構造及放樣出圖功能上，還可以通過改進鑄鋼件建模方法及利用智能出圖模式的方法，進一步優化鑄鋼件建模及放樣過程。