船体建造3D结构零件生成及造型使用说明.docx

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船体建造3D结构零件生成及造型使用说明

船体建造集成系统HCS

3D结构零件生成及造型子系统

使用说明

编制：

徐钢

上海申博信息系统工程有限公司

二○○五年五月

“船体3D结构零件生成及造型子系统”（以下简称为“系统”）是在船体建造集成系统HCS3.x基础上研制开发的船体三维造型系统的主要组成部分。

它真实地反映了结构零件在船体三维坐标上的精确位置，并可进行船体结构的快速三维建模和显示。

为管子、风管、电缆、设备等舾装设计提供背景数据信息，有效地进行上述舾装件与船体结构的干涉检查、校验和修正。

另外，该模块精确地计算出每个结构零件的重量以及在船体坐标中的重心位置，从而能够可靠地计算出分段的重量和重心提交生产建造部门使用。

船体结构三维造型模块以AutoCAD为操作运行平台，并通过数据库与船体建造系统HCS集成在一起。

由于其工作量小、内容不重复而效果显著，是一个实用的、广受用户欢迎的程序。

1、结构零件库

系统生成的结构零件保存在用HCS结构零件模板库（WSAccess数据库）创建的结构零件库中。

每个结构零件库对应一个船体分段，并以分段名作为结构零件库名。

例如，船体分段名为：

301，则该分段的结构零件库名为301.mdb,它在HCS系统中的位置如图1所示。

HCS-----Bin

|--Docu

|--Help

|--Project-----7600T-----HCS-----Line

||--1000T|--Block-----210

||--35000T||--211

|……||--…

|||--301—301.mdb

|||--…

||--Structure

||

…………

图1结构零件库301.mdb在HCS系统中的位置

2、3D结构零件的生成

3D结构零件的描述与2D结构零件相同，首先是在AutoCAD的环境中，利用AutoCAD提供的强大的作图工具完成的。

如果船舶设计单位或部门提供的船体分段工作图的质量较好，则子系统提供的复制功能非常有用，它可以将用户所需的零件图形，从船体分段工作图窗口中有选择的复制到另一个窗口。

用户点击了工具按钮

后，如果AutoCAD环境中只有一个窗口，则系统首先会新开一个窗口。

如果AutoCAD环境中有2个以上窗口，则系统始终将选中的图形复制到第2个窗口。

毫无疑问，经过选择的图形便于用户编辑和描述零件。

按钮可以反复使用，它有2种复制功能，一个是单选，每次选中一个图元，另一个是框选，一次可以选中一批图元。

建议用户在进行3D结构零件描述时，采用同一个横剖面上的零件、或是同一个纵剖面上的零件、或是同一个水线面上的零件同时进行编辑和描述。

因为采取这样的措施后，描述完成的同一剖面上的零件可以仅选择一个基准点，就可以把剖面上的全部零件逐一转换到3D结构零件数据库中。

当然，同一剖面中的零件，它们相互间的位置必须保持正确。

每一剖面的结构零件描述完成后，用户可用dxf或dwg文件保存。

以下说明如何将结构零件转换到3D结构零件库中。

（1）打开待转换的结构零件

待转换的结构零件必须先打开在AutoCAD的当前窗口中。

每个零件图的外形和开孔必须封闭，零件之间不可重叠。

需要在零件图上反映的文字（以后会在套料图上打印）必须采用单行文字书写，没有放在零件图外形中的文字将被忽略。

零件上的喷粉线必须使用同一颜色，并确保零件的其它线条没有使用该颜色。

否则，在零件转换时将会出错。

零件名可采用字母数字组合，最长不超过20个字符。

工具按钮可用来指明哪个字符串是零件名，它会在拾取的字符串前寇以“#”号。

这样，系统就会自动识别哪个字符串是零件名了。

（2）基准点的选择

AutoCAD中的零件是二维图形，它是在某一个平面中生成的，就象船舶设计时首先必须说明设计对象的位置和视向。

要把待转换的结构零件生成三维数据的对象，必须提供该零件在船体三维坐标中的位置尺寸。

为了方便用户的使用，系统要求用户在待转换的结构零件的窗口中指明一个转换“基准点”，系统会以该“基准点”将零件放到船体坐标中。

可以为每个零件指明转换基准点，也可以为同一剖面上的全部零件指明一个转换基准点。

在下面操作的三维数据说明时，都是以基准点为依据的。

因此，基准点的选择应该合理。

工具按钮用来指明转换基准点。

（3）零件的转换和存库

鼠标点击

工具按钮，系统将弹出如图2的窗体。

图2结构零件生成窗体之一

这时，用户可以选择当前分段名，或键入新增分段名，以创建新增的结构零件数据库。

按“确认”按钮，出现图3的窗体。

图3结构零件生成窗体之二

按“执行”按钮，系统将弹出如图4的窗体。

图4结构零件生成窗体之三

在“示意图”框中，用户可看到待转换零件的示意图。

若转换零件有喷粉线，用户须“按颜色”或“按层”分别选择喷粉线所采用的颜色或层名（一般采用颜色）。

在“选项”栏中还有以下两个重要选项：

a、CAD图形单位

系统有“毫米”、“厘米”和“米”三种设置，用户应对照做零件时所采用的尺寸单位进行选择。

b、识别公差

缺省值为0.0001毫米。

有时在零件转换时，系统碰到零件图质量不高而无法达到所设“识别公差”精度的情况下会报错。

此时，用户可适当调整识别公差精度（例如，调整为0.01毫米），再进行一次转换。

设置完毕后，按“转换”按钮，如果正确，系统会报告当前窗口中已转换零件的个数。

按“确定”按钮，系统将弹出如图5的窗体。

图5结构零件生成窗体之四

图5上的参数含义及其要求说明如下：

a、原点坐标

用户在AutoCAD的当前窗口中为待转换的结构零件指出的“基准点”。

用户一般不作修改。

b、零件名

图形框中显示的当前零件的零件名。

若用户已在零件图中放入寇以“#”符号的字符串，则系统会自动识别并填入。

否则，用户必须手工填入。

c、位置特征

目前，系统仅处理三个正交面，即横剖面、纵剖面和水线面的板材零件。

横剖面用“F”前缀，如：

F32、F32+300等，分别表示：

在32号肋位和第32号肋位朝前300毫米。

纵剖面用“B”前缀，如：

B1200、B-3500等，分别表示左舷纵向离舯1200毫米和右舷纵向离舯3500毫米。

水线面用“W”前缀，如：

W1000、等，表示水平离基线1000毫米。

如果结构零件是外板，则需在该参数上添上“外板”、“Shell”或“SH”。

外板零件放入结构零件库提供与结构零件一起套料，但不参与结构零件的三维显示，它是用外板3D显示的

功能执行的。

d、辅助位置

缺省值为“\”或“0”。

当待转换的结构零件不完全在正交面上，而是与某一正交面成一角度，则需填入该角度值，例如：

Z30、Y-15.5等，前缀X、Y或Z分别表示围绕X、Y或Z轴转一个角度。

此时，“基准点”一定要在结构零件的外形轮廓线上拾取，“基准点”将作为旋转点。

从正交面的位置旋转到零件的正确位置时，逆时针方向为正值，顺时针方向为负值。

旋转轴规定如下：

横剖面上的零件，旋转轴为Y或Z轴、纵剖面上的零件，旋转轴为X或Z轴、水线面上的零件，旋转轴为X或Y轴。

e、尾垂参照

纵剖面和水线面上的零件需用到尾垂参照。

该值是指“基准点”到尾垂线的距离。

有两种表示格式，一是用绝对尺寸，即“基准点”到尾垂线的真实距离；第二种用肋位表示，与位置特征中横剖面的表示一样，系统会自动转换。

f、离舯距离

横剖面和水线面上的零件需用到离舯距离。

该值是指“基准点”到中纵面的距离。

g、距基线高

横剖面和纵剖面上的零件需用到距基线高。

该值是指“基准点”距基线的高度。

h、零件特征

一般可以选择“P-平面板零件”。

i、材料代号

一般可以选择“11-钢板”。

j、材质名称

指采用的钢材级别。

例如：

“A”级钢、“D”级钢等。

k、材料规格

一般指板厚尺寸，如“12”毫米等。

l、理论线

指板厚的朝向。

m、数量

相同零件的个数。

n、视向

指零件描述时的视向。

对于横剖面零件，有向艏/向艉视；对于水线面零件，有向上/向下视；对于纵剖面零件，系统始终认为是从右舷向左舷视，这一点请用户务必记住。

o、对称性

需与零件数量配合使用。

对称性可选择：

仅右舷/距舯/仅左舷/对称。

p、套料方式

套料方式有：

任意/正套/反套。

套料方式是决定零件在套料时的镜向操作。

设置“正套”方式，则零件在套料时，不能进行反身操作；

设置“反套”方式，则零件从数据库中放入套料钢板时，即已作了反身处理，并以后不能进行镜向操作；

设置“任意”方式，则零件可作镜向操作。

以上16个参数选定和填妥后，即可按“存库”按钮，系统将当前转换零件存到结构零件数据库中。

接着便可按“下一个”按钮，调出下一个待转换零件。

重复以上的操作，逐一将一个剖面中的零件全部转换到数据库中。

16个参数当用户设置完后，系统会自动保存。

因此，用户不需每次都要重新设置，只要修改那些需要改变的参数即可。

3、零件的浏览、修改、回转以及零件加工工艺表

生成及存入结构零件数据库的零件可以通过

工具按钮进行零件的浏览、修改、回转以及生成分段的零件加工工艺表（参见图6）。

图6零件的浏览、修改、回转以及零件加工工艺表

（1）零件浏览

按图6的“显示”按钮，系统弹出零件浏览窗体（参见图7），用户可按照“分段”或“厚度”索引浏览零件。

对于每一零件，除了零件的几何形状外，用户还能看到零件的件数、位置特征、板厚、面积、净重、形心、切割长度、划线长度等属性。

（2）零件修改

按图6的“修改”按钮，系统弹出零件修改窗体（参见图8），用户可对存入结构零件库中的零件属性进行修改操作，或对零件进行删除。

图8窗体上列出了零件可修改的所有属性，“*”表示无修改。

其中“分段显示”属性标志零件是否参加

三维显示，“0”表示显示，“1”不显示。

图7零件浏览

图8零件修改

（3）零件回转

按图6的“DXF”按钮，系统弹出零件回转窗体（参见图9）。

该功能是将结构零件数据库中的零件回转成AutoCAD的dxf文件。

图9零件的DXF回转

图9窗体上的“DXF”按钮是单步执行将列出的分段零件回转成AutoCAD的dxf文件，而“All-DXF”按钮是执行将当前分段中的全部零件回转成AutoCAD的dxf文件。

生成的dxf文件存放在HCS目录树的当前分段目录下的\PartDXF目录中。

（4）零件加工工艺表

按图6的“零件加工工艺表”按钮，系统将生成当前分段结构零件库中的零件加工工艺表。

零件加工工艺表采用微软的Excel电子报表文件格式，便于用户的维护和使用。

图10是7600DWT散货船301分段板材结构零件的零件加工工艺表“301-零件加工工艺管理表.xls”的部分显示。

生成的分段零件加工工艺表存放在HCS结构树中该分段目录下。

图10分段零件加工工艺表

4、结构零件的三维造型

船体分段的结构零件数据库生成后，就可用结构零件三维显示

工具按钮进行船体的零件、分段或全船的三维造型。

图11是按了

工具按钮后，系统弹出的窗体。

该窗体首先要求用户确定当前结构零件数据库的路径，在出现了“显示范围选择”和“显示方式选择”后，用户可根据需要，在“显示范围选择”中选择按“分段”、按“肋位”、按“离舯距离值”、按“距基线高度”或按“零件”

图11船体结构零件三维造型窗体

名来显示船体结构三维图形。

“显示方式”是指采用“线框”、“实体”、“背景”等方式显示船体结构三维图形。

三维线框模型体积很小。

三维实体模型体积很大，但它真实地显示了船体结构的尺寸和空间位置，可以非常精确的检查船体零件的准确性（参见图12），

图12船体结构零件的三维实体模型

并可用于管子等舾装件与船体结构的干涉检查（参见图13）。

“背景显示”采用了面域显示方式。

三维面域模型体积不大，除了显示的结构零件没有厚度外，其它方面都很真实地显示了船体结构的尺寸和空间位置（参见图14），因此它也可作为三维船体结构背景提供管子等舾装件的布置。

图13船体结构与管子的干涉检查

图147600DWT散货船主船体结构三维模型（采用面域方式显示）

图15显示了用于机舱分段提供管子、风管、电缆、设备等舾装件布置的三维船体结构背景的应用示例。

图15提供管子、风管、电缆、设备等舾装件布置的三维船体结构背景

用“船体3D结构零件生成及造型子系统”生成的结构零件数据库与原HCS3.x零件库兼容，同样可用于零件套料、切割代码生成和切割模拟校验等应用。