骨干院校教师培训技巧教材-船舶CADCAM

1、船舶CAD/CAM教 师 培 训 教 材主编：周煜副主编：马振伟、李金主审：蔡厚平内部资料，请勿翻印。船舶与海洋工程系目 录项目一 船舶CAD、CAM概论4一、CAD与CAM4二、船舶CAD与CAM软件简介6项目二 预备知识12一、船体图纸识读13二、船体生产设计编码系统15项目三 船体设置16一、登陆软件16二、工程与建模管理18三、船体设置22项目四 曲面建模27一、曲面型材建模27二、曲面板材的定义35项目五 平面建模40一、内底板建模41二、底纵桁建模49三、肋板建模62项目六 肘板建模92一、肘板创建的流程92二、肘板创建举例92项目七 船体图表生成99一、概述101二、拼板图104

2、三、外板展开图105四、船体结构图105五、图面处理108项目八 套料111一、零件展开111二、零件生成113三、套料117四、生成文件123五、套料总结125六、其他相关文件的生成125项目一 船舶CAD、CAM概论项目描述船舶CAD、CAM是指船舶计算机辅助设计与制造。通过本项目的学习，学生应当了解CAD和CAM的相关知识，应达到以下要求：一、知识要求1了解CAD、CAM的含义、发展历程。2了解常用的船舶CAD软件。二、能力要求1掌握常见的船舶设计软件的主要模块分类情况。相关知识一、CAD与CAM1、CADComputer Aided Design（计算机辅助设计），是指利用计算机及其图

3、形设备帮助设计人员进行设计工作。在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作。在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或外存里，并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成；由计算机自动产生的设计结果，可以快速作出图形显示出来，使设计人员及时对设计作出判断和修改；利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。CAD能够减轻设计人员的劳动，缩短设计周期，提高设计质量。20世纪50年代在美国

4、诞生第一台计算机绘图系统，开始出现具有简单绘图输出功能的被动式的计算机辅助设计技术。60年代初期出现了cad 的曲面片技术，中期推出商品化的计算机绘图设备。70年代，完整的cad 系统开始形成，后期出现了能产生逼真图形的光栅扫描显示器 ， 推出了手动游标、图形输入板等多种形式的图形输入设备，促进了cad技术的发展。80 年代，随着强有力的超大规模集成电路制成的微处理器和存储器件的出现，工程工作站问世 ，cad技术在中小型企业逐步普及。80年代中期以来，CAD技术向标准化、集成化、智能化方向发展。一些标准的图形接口软件和图形功能相继推出，为CAD技术的推广、软件的移植和数据共享起了重要的促进作用

5、；系统构造由过去的单一功能变成综合功能，出现了计算机辅助设计与辅助制造联成一体的计算机集成制造系统；固化技术、网络技术、多处理机和并行处理技术在CAD中的应用，极大地提高了CAD系统的性能；人工智能和专家系统技术引入CAD，出现了智能CAD技术，使CAD系统的问题求解能力大为增强，设计过程更趋自动化。现在，CAD已在电子和电气、科学研究、机械设计 、软件开发、机器人、服装业、出版业、工厂自动化、土木建筑、地质、计算机艺术等各个领域得到广泛应用。 80年代以后，PC机性能不断翻新，硬件和软件发展迅猛，加之图形卡、高分辨率图形显示器的应用，以及PC机网络技术的发展，由PC机构成的CAD系统已大量涌

6、现，而且呈上升趋势。2、CAMComputer Aided Manufacturing（计算机辅助制造），是指利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行制造工作。CAM有狭义和广义的两个概念。CAM的狭义概念指的是从产品设计到加工制造之间的一切生产准备活动，它包括CAPP、NC编程、工时定额的计算、生产计划的制订、资源需求计划的制订等。这是最初CAM系统的狭义概念。到今天，CAM的狭义概念甚至更进一步缩小为NC编程的同义词。CAPP已被作为一个专门的子系统，而工时定额的计算、生产计划的制订、资源需求计划的制订则划分给MRP/ERP系统来完成。CAM的广义概念包括的内容则多得多，除了上述CAM狭义定

7、义所包含的所有内容外，它还包括制造活动中与物流有关的所有过程（加工、装配、检验、存贮、输送）的监视、控制和管理。现代的CAM系统具有如下特点：（1）整个生产过程受到监控，其中每项工作的人工干预应尽量少；（2）系统是灵活的，既要具有良好的柔性，以适应多品种小批量生产的要求，又要便于系统扩展；（3）系统应便于和CAD等系统进行有机连接，以便建立集成制造系统。二、船舶CAD与CAM软件简介船舶CAD、CAM软件是指为船舶设计和建造领域服务的专用计算机软件。目前，中国船舶行业应用较多的CAD软件系统主要有TRIBON、CATIA、FORAN、CADDS5、NAPA以及拥有中国自主知识产权的东欣船舶设计

8、与建造系统SPD和HDSHM系统。1、TRIBON专业造船系统TRIBON系统是由瑞典KCS (Kockums Computer System AB)公司设计开发用于辅助船舶设计与建造的计算机软件集成系统，也是一个先进的专家系统。TRIBON的前身产品是STEELBEAR，KCS公司从1958年就开始开发此产品，后来该公司兼并了AU-TOKON公司和SCI-IIPPKO公司，将STEEL-BEAR， AUTOKON和SCHIFFKO三大船舶设计系统合并，于1992年推出了TRIBON系统M1版，此后陆续升级到M3版本，2006年该公司被英国AVEVA公司收购，推出AVEVA系列船舶行业版本。该

9、软件的特点在于用计算机建立船舶的生产信息数据库，通过在计算机建立一个实船模型，不仅完成绘制生产用图纸，还能进行各种信息数据的计算、管理和统计，这些生产信息可以提取，用于生产制造，实现设计与生产准备的统一。进人20世纪90年代以来，我国有多家船舶设计单位和科研院所购买了该软件。在一定时期内TRIBON软件的大量使用提高了我国的船舶造船水平，TRIBON软件集成制造系统功能的充分发挥，大大提高设计效率，减少工作量，缩短造船周期，使我国的造船水平与国际接轨，能够参与到国际竞争当中。应用中TRIBON软件的不足之处也显而易见：(1)开发环境落后TRIBON系统是在DOS系统环境下开发并逐渐完善的系统，

10、这使得在Windows环境下操作繁琐，可视化程度低，一定程度上阻碍了它的应用和发展。(2)初始化数据不能共享在TRIBON系统中，每一个工程项目的建立(project)都要进行重复的数据准备工作，包括系统的初始化、船号定义、基础数据库设立与拷贝、缺省文件设置、用户权限设置等，缺一不可。而初始化文件多为表格和文本文件，填写修改它们不仅浪费大量时间，而且极易造成错误。(3)数据库维护及管理不便TRIBON系统的各个子系统都带有多个共享的数据库。如SBD _VOLUME、SB _HULL、SB _CGDB、SB_PSDB、SBP_SKETCH_DB等，这些数据库可以被追加、复制、删除、修改等。但这些

11、数据库中的数据信息是通过一个文本文件（d065）被调用的，这也能反映出该软件在数据库方面的不足。(4)不能完全适应国内船厂情况，二次开发繁琐TRIBON系统本身提供了两种语言供用户提取数据，一种是宏语言MACRO，另一种是建模语言PLM。按照原文件存储性质不同，可分为三类，即图形文件、建模数据文件、标准部件数据文件。针对这三种不同类型的数据，又采用了三种不同类型的提取方法。目前，只有科研能力较强的造船厂和研究所可以把这些数据抽取到外面的SQL和Oracle数据库中进行后续的处理和输出到其他CAD三维系统中进行更进一步的建模加工处理。如在二次开发比较成有沪东中华造船厂、广船国际和渤海造船厂。(5

12、)拓扑关系不能动态更新虽然TRIBON建立了统一的生产信息数据库，建立了构件间的拓扑关系，使得某一构件的数据一旦被修改，有拓扑关系的构件数据同时发生变化（假设修改合理），但它的变化是“假变化”，需要对这些构件的编辑对话框重新运行后，才能在三维视图中看到改动后构件的样貌。另外，在系统中，一旦模型修改，相应的图纸也会相应的发生更新，这种更新不是实时更新，需要操作者从数据库中重新调用，这在操作中往往会带来其他小麻烦。(6)熟悉软件时间长，培训费用高由于TRIBON软件操作复杂，对技术人员专业素质要求高，使得许多企业和研究院所放弃了正规培训，靠帮助文件在实践中摸索，往往只应用了其中部分功能，并通过二次

13、开发或结合其他软件共同应用。2、CATIA软件系统CATIA是英文 Computer Aided Tri-Dimensional Interface Application 的缩写，是世界上一种主流的CAD/CAE/CAM一体化软件，隶属于法国Dassault System公司。现在的V5版本应用于UNIX和Windows 两种平台，功能强大，广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造等行业，它的集成解决方案覆盖所有的产品设计与制造领域，全球用户超过13000个，目前国内船舶行业的主要的客户是广州文冲船厂和烟台莱佛士船厂，使用CATIA进行船舶三维设计，取代了传统的二维设计。(1)为船厂提供

14、系统级的解决方案国内造船业的特点是建造船舶种类繁多，批量小，这样就加大了设计、制造和管理的难度。同时，从产品全生命周期的角度来讲，一艘船交付以后的整个维护费用，应该是造船本身成本的34倍，在几十年的运营周期里随时面临着维护的问题。CATIA软件系统提供了这种功能，帮助船厂提高在造船行业特别是民船市场的竞争力。(2)DMU电子样机功能推动生产力的提高与CATIA共同构成PLM系列的产品DELIMIA，采用新一代的虚拟仿真技术，在计算机上完全实现设计、制造全部流程，直接可观测到制造结果，可对不合理的地方及时修改，达到全生产过程的最优。(3)支持不同应用层次的可扩充性CATIA V5对于开发过程、功

15、能和硬件平台可以进行灵活的搭配组合，可为产品开发链中的每个专业成员配置最合理的解决方案。允许任意配置的解决方案，可满足大中小型船舶企的需要。 (4)内核与操作平台的选择CATIA V5是在Windows NT平台和UNIX平台上开发完成的，并在所支持的硬件平台上具有统一的数据、功能、版本发放日期、操作环境和应用支持。CATIA V5在Windows平台的应用可使设计师更加简便地同办公应用系统共享数据；而UNIX平台上NT风格的用户界面，可使用户在UNIX平台上高效地处理复杂的工作(5)可视化程度高，易学易用CATIA软件的界面友好，三维模型立体逼真，操作符合人们习惯，易学易用。在国内船舶行业实

16、际应用中表现出的主要不足之处：(1)并非专业造船软件CATIA软件率先用于飞机航天、汽车行业，后由于其强大的功能和良好的口碑，继而开发出船舶设计模块。从软件设计理念、操作习惯来看不是完全符合船舶行业的特点和习惯，这就使得在船舶设计尤其是生产设计中产生一些不便。(2)仿真缺陷CATIA软件是基于点、面、体素开发的实体软件，对于船舶行业中的声、光、电无法做逼真的仿真。与CATIA软件的强大功能和系统技术结构相比，软件在造船模块方面的一些缺陷不影响其成为船舶行业优秀的系统级PLM软件。3、FORAN专业造船系统FORAN专业造船系统是西班牙SENER工程系统公司研发的。该公司原是西班牙著名的多学科工

17、程咨询公司，由造船工程师于1956年组建。服务领域覆盖了航空航天、民用建筑、动力工程、流程加工业以及船舶与海洋工程，其所有部门和业务活动全部获得了ISO 9001、ISO 14001和OSHAS18001认证。 作为进入中国造船领域的新贵，FORAN具有很多优点：(1)专业性 FORAN是一款包含船舶设计所有专业覆盖船舶设计全过程的全面而完整的解决方案，为造船的全过程提供了集成化的整体解决方案，50多年来，SENER设计的船舶已超过1000艘。进入中国市场不久，目前拥有七O一所、爱克伦（中国）集团船舶及海洋工程技术中心、江苏科技大学、哈尔滨工程大学等用户。(2)软件设计更加合理目前的版本是基于

18、windows、面向对象体系、Oracle数据库重新开发的，可以实现异地协同设计，很好的实现了单一数据共享的并行工程的设计模式，使得设计系统和管理信息系统之间的数据交换极为简单。这就使得用户界面极为友好、操作方式和设计流程符合船舶设计的工程习惯，FORAN成为易于学习、易于操作的系统，无需复杂的IT支持。创新与二次开发更易满足客户需求，这也是引起客户兴趣的一个亮点。FORAN彻底避免了TRIBON软件初始化数据不能共享、数据库维护及管理不便、拓扑关系不能动态更新的弊病，真正实现了三维可视化总体设计，2D-3D之间无缝转换，仿真功能，真正实现高效、可靠。(3)提出了数字化造船解决方案以实现船舶产

19、品全生命周期管理为目标，现有商业化的PLM软件为框架，采用开放式的船舶CAx软件作为上游的研发设计工具，以及制造过程管理软件MPM为下游的制造工具软件，并能和企业原有的或准备配置的ERP、CRM、SCM、MES等管理软件紧密集成并满足企业个性化需求的全企业统一的数字化造船平台。(4)软件本土化FORAN是一款考虑研发中文版的通用造船软件。软件操作上也尽量考虑中国船人的行业习惯。不足之处主要有以下几点：(1)性能计算模块功能较弱在FORAN的应用过程中，性能计算模块不能满足船舶性能计算的需要，有些还需借鉴其他的性能计算软件。(2)个别操作命令需改进不通类型的船舶结构相差较大，有些建模命令虽能满足

20、建模需求但操作方法复杂，不够直观。据了解这些不足正在软件的推广过程中进行改进，相信这个优秀的软件在中国的船舶行业能够有更快的发展。4、CADDS5 15.0专业造船软件CADDS5i软件是美国PTC公司提供的、基于UNIX操作系统的计算机辅助设计与绘图系统软件，曾服务于制造业的不同行业。CADDS5 15.0是PTC公司专门面向造船业推出的解决方案，它所提供的新特性和扩展功能可以帮助造船企业提高生产能力、改善易用性并增强协作性，解决造船业大装配结构的规模和复杂性的独特需求，并符合行业产品开发标准，已经成为我国军船设计制造的主要软件产品。目前，CADDS5 15.0已经在武昌造船厂、武汉船舶设计

21、研究所、大连船厂、山海关船舶重工、天津新港造船厂等国内客户中获得成功应用。实现了以三维设计为统一平台的数字化产品建模，建立了协同设计制造的工作环境，大大以提高企业的研发效率和设计能力。CADDS5软件对操作环境要求较高，虽然安全性较高，还是限制了它在中国船舶企业的推广，主要客户为军品客户，民船较少。另外，CADDS5升级较缓慢，界面不够友好。5、NAPA船舶设计软件NAPA的全称是naval Architecture Package,该软件是由芬兰的NAPA公司开发的一套主要用于船舶总体性能计算的软件,也可用于船舶结构的有限元建模、强度分析及船体结构的设计。公司成立于上世纪80年代初,至今已有

22、三十年的历史。由于公司对软件的不断开发、更新和推广以及软件本身的可操作性和计算结果的可靠性,NA PA 赢得了越来越多的用户,目前已有多家船级社、船厂和设计公司采用NAPA计算船舶的总体性能。是芬兰NAPA公司开发的船舶设计软件包。它是一个不断扩充的系统软件,每年均会推出两个最新版本。目前主要包括总体设计、结构设计(NAPA STEEL)和船用装载计算机软件系统(ONBOARD-NAPA)。NAPA总体设计涵盖了船舶设计所有的设计工作。它的功能包括线型生成、静水力计算、完整稳性计算、舱容(包括纵倾舱容)计算、破舱稳性(包括确定性破舱和概率性破舱)计算、可浸长度计算、谷物稳性计算、集装箱配载、配

23、载计算、下水计算和倾斜试验报告、航速预估和螺旋桨设计、耐波性和操纵性分析计算、空船重量统计等等。上述这些工作,NAPA软件通过生成和存储同一个数据库,保持这些计算所用数据的同步性和一致性。这种同步性和一致性把设计人员从以前各个计算间需要人工更新数据的艰苦劳动中解放出来,使设计人员能更好地发挥设计才能,从而大大提高工作效率,促进我国船舶事业更好更快地发展。6、东欣船舶设计系统、建造系统东欣船舶设计系统和建造系统是由上海东欣软件工程有限公司研发的，该公司是沪东中华造船集团）有限公司投资控股的软件公司，软件开发具有良好的企业生产使用背景。公司开发的船舶软件主要包括造船设计软件（SPD）、造船建造软件

24、和造船ERP（造船生产计划、造船物流管理、劳动力资源管理、船舶成本管理、人力资源管理、企业财务管理、船舶成本核算、船舶质量管理、设备信息管理）软件，公司拥有软件著作权和软件产品证书近20项。该公司软件产品已在国内200余家船舶制造厂、设计院所、大专院校成功应用，取得了十分明显的社会效益和经济效益。东欣软件为我国船舶工业推进现代造船模式，实现精细化管理，降低成本，缩短造船周期，增强企业竞爭力作出了贡献。东欣软件通过近十年的不断开发，目前已经具备了船舶生产设计所需的绝大部分功能，并且在人机交互方面也日臻完善。该软件涵盖了船体、舾装、船电、管系、风管等诸多专业领域。在船体方面，拥有型线设计、型线光顺

25、、船体结构建模、报表生成、图纸生成、套料等多种功能。本课程将使用该软件为载体，详细介绍使用东欣软件进行船体生产设计的相关内容。思考与练习题1、 什么是船舶CAD、船舶CAM？2、 目前国内外常见的船舶CAD、CAM软件有哪些？ 3、 TRIBON系统的优缺点是什么？4、 东欣船舶设计软件在进行船体生产设计时可以完成的工作包括哪些？项目二 预备知识项目描述使用东欣船舶设计系统（SPD）进行船体生产设计需要具备一定的读图能力，并且掌握设计过程中使用的编码系统。通过本项目的学习，学生应当具备正确识读船体分段划分图、外板展开图、结构设计详图、理论线图等图纸的能力，掌握船体生产设计时使用的编码标准。应达

26、到以下要求：一、知识要求1了解船体分段划分图、外板展开图、结构设计详图、理论线图等图纸表达的主要内容。2了解船体生产设计的编码系统。二、能力要求1正确识读船体分段划分图、外板展开图、结构设计详图、理论线图等图纸，掌握各图纸中符号的使用方法。2正确使用船体生产设计编码系统进行船体建模工作。三、素质要求1养成独立读图的习惯，提高独立工作能力。2读图遇到困难时，相互协商，树立财队意识，培养协作精神。相关知识一、船体图纸识读1、船体分段划分图船体分段划分图是表示全船分段划分情况的图样。对于采用分段建造法建造的船舶来说，船体分段划分是否合理，关系到能否有效利用企业的设备能力，提高劳动生产率，改善劳动条件

27、，提高建造质量和降低成本。分段划分图采取的视图主要包括：侧面图、甲板平面图、舱底图、纵剖面图、横剖面图等。图形中通过分段划分线来确定分段的范围大小，并且在每个分段上都会标识出分段的名称。此外，在分段划分图中还会标识出船舶的主尺度信息（总长、垂线间长、型宽、型深、吃水、肋距等）以及各分段的最大长度、宽度和高度值。（参见书后附图一）2、外板展开图外板展开图主要用于表示全船外板的排列、厚度以及外板上开口的位置和大小。它只展开船体表面的横向曲度，即将船舶的肋骨型线展开成直线段，而船舶的纵向曲度则不加以展开。因此，船舶的外板展开图仅是一种近似展开，并不能完全反映外板的实际大小。在外板展开图中，通常使用如

28、下图线：（1）细实线：外板接缝线、外板上开孔的轮廓线、舷墙顶线、首尾部轮廓线等；（2）细虚线：船底纵骨、普通肋骨等简化线；（3）粗虚线：非水密的舱壁、平台、肋板、旁底桁等板材结构的简化线；（4）细点划线：甲板板转圆线等；（5）粗点划线：舭龙骨等简化线；（6）细双点划线：护舷材轮廓的投影线、肋板边线等假想连线；（7）粗双点划线：强肋骨、舷侧纵桁、基座纵桁等强构件的简化线；（8）轨道线：水密或油密的甲板、平台、内底边线、舱壁、肋板等板材结构的简化线；（9）斜删线：分段分界位置处的外板接缝线。此外，在板材之间的边接缝上，通常会加上三角形符号；在舱室对应的位置，一般会拉出对角线加以表示。（参见书后附图

29、二）3、理论线图船体构件理论线图是构件定位尺寸的依据，在船体建造时是确定构件安装位置的基准线。因此，理论线图在船体生产设计时发挥着十分重要的作用。现以书后附图三为例，简要介绍理论线的表示方法。（参见书后附图三）左图符号中，由一长线、一短线与斜栅线组成，其表示对应的构件以长线所在位置为基准线，板材或骨材的厚度沿着基准线向右侧安装。左图符号中，由一长线、一短线与斜栅线组成，其表示对应的构件以长线所在位置为基准线，板材或骨材的厚度沿着基准线向左侧安装。左图符号中，由一长线、两短线与斜栅线组成，其表示对应的构件以长线所在位置为基准线，板材或骨材的厚度沿着基准线分中安装。4、船体剖面图在详细设计图纸中，

30、有大量船体各个剖面的剖面图，这些剖面图用于反映船体结构的实际形状。在进行船体建模之前，必须清楚图面中符号的含义。（参见书后附图四）以下举例说明图纸上典型符号的意义和用法。（1）板材的厚度表示：以数字加下划线的方法表示板材的厚度值。（2）关于材质的规定：在建模过程中，若有特殊说明板材的材质，会显示在板材厚度的旁边，如AH36、AH32等，表示高强度钢。若无特殊说明，则建模过程中默认使用A级钢。（3）关于型材的端部形式：“S”表示型材端部削斜处理；“W”表示型材端部与其他构件直接焊接；“B”表示型材端部与其他构件用肘板焊接；“FS”，其中F表示面板，S表示削斜处理，则FS合起来则表示面板端部作削斜

31、处理。（4）关于两构件交叉时连续性的判定：一般可以根据连续性符号来进行判定，如：图示符号中，两箭头指向相对，则表示平行纸面方向的构件被垂直纸面方向的构件所断开，即板材剖面线的左边是一个独立零件，右边也是一个独立零件。图示符号中，两箭头指向相反，则表示平行纸面方向的构件为连续构件。在判定构件连续性时，若无连续性符号，则可借助边界孔的位置加以判定，一般情况下，构件的角点处若开有边界孔，则开边界孔的构件一般在此处断开，即在此处非连续。在判定构件连续性时，要结合各向视图综合分析，方可判断构件的准确形状，而不要仅仅局限于一幅图纸中。（5）图纸中一些符号的含义：K.L.表示折角线（KNUCLE LINE简

32、写）；M.H.表示人孔（MAN HOLE简写）。二、船体生产设计编码系统一流的设计是设计标准，在标准中，最高层次的是企业标准，企业标准是企业的技术机密，是企业的知识产权，企业的关键技术在标准中体现，标准直接指导设计与生产。因此，是否有一套优秀的设计标准用以指导生产，将直接决定设计质量的好坏，并影响生产中产品的质量。为了规范设计过程，现将建模过程中的编码标准简单介绍如下：分段编码：（1）双层底分段以字母“D”开头；舷侧分段以字母“S”开头；甲板分段以字母“D”开头；球鼻首分段使用字母“B”开头；船首分段以字母“F”开头；船尾分段以字母“A”开头；上层建筑则按英文字母顺序挨个编号。（2）对于左右西

33、舷不对称的分段，用字母“P（左舷）或者S（右舷）”进行区分。对于同一区域需要划分上下分段的，用字母“U（上侧）或者L（下侧）”进行区分。建模编码（平面零件）：（1）X方向构件：以肋位标识“FR”开头，后面加上肋位号，最后加上零件代码，零件代码一般按照英文字母的顺序进行排序。如“FR75A”、“FR75B”、“FR92D”等。此类零件在进行板零件定义时，零件面上所有的点具有相同的X数值。（2）Y方向构件：以名称标识开头，后面加上纵向位置代码（在纵骨宽度表中定义），最后加上零件代码，零件代码一般按照英文字母的顺序进行排序。名称标识中，旁桁材以SG标识，中桁材以CG标识，纵舱壁以LB标识等。零件编码

34、则可定为“SG01A”、“SG01B”、“SG09D”等。此类零件在进行板零件定义时，零件面上所有的点具有相同的Y数值。（3）Z方向构件：以名称标识开头，后面加上高度值，最后加上零件代码，零件代码一般按照英文字母的顺序进行排序。名称标识中，甲板以DK标识，平台以PL标识等。零件编码则可定为“DK1500A”、“PL3954B”等。此类零件在进行板零件定义时，零件面上所有的点具有相同的Z数值。建模编码（曲面零件）：（1）曲面型材：型材迹线以标识字母L(长度方向)或者T（宽度方向）或者H（高度方向）开头，后面加上位置代码（在纵骨宽度表中定义），最后加上对称性代码P或者S（P为左舷，S为右舷），如“

35、L01P”、“L01S”。型材编码与型材迹线相似，但为了与型材迹线区分开，通常可使用三位数字的位置代码，即在型材迹线代码前加0，如“L001P”、“L005PS”。（2）曲面板：板缝线以标识字母BF开头，后面加上次序代码，如“BF01”、“BF10”等。曲面板的零件编码以标识字母WB开头，后面加上次序代码，如“WB01”、“WB10”等。思考与练习题1、 如何判断构件相交节点的连续性？2、 型材常见的端部连接形式有哪些？分别以什么字母表示？ 3、 理论线图中，通常用哪些符号来表示构件的厚度方向？4、 若分段左右不对称，一般我们需要用什么符号进行区分？项目三 船体设置项目描述使用东欣船舶设计系统

36、（SPD）进行船体生产设计的船体设置部分需要具备一定的空间思维能力。通过本项目的学习，学生应当具备正确了解船体坐标系的建立方法、使用软件进行分段定义、图册定义的方法，并且做好使用软件建模之前的准备工作。应达到以下要求：一、知识要求1了解船体坐标系的定义方法。2了解船体分段定义与图册定义的方法。3了解SPD软件进行船体设置的基本方法。二、能力要求1正确使用SPD软件进行船体坐标系的建立。2正确使用SPD软件进行船体建模的相关设置。三、素质要求1培养举一反三的能力，通过一个分段的设置学会其他分段的设置方法。2操作遇到困难时，相互协商，树立财队意识，培养协作精神。相关知识一、登陆软件点击如下图3-1

37、红圆圈图标；会弹出如图3-2的初始界面，在其左上角，点击形如冒号的图标，进行注册（图3-3）。 图3-1图3-2 点击（如图3-2）右上角“专业”选择“船体专业”，点“交互建模”大图标进入AUTOCAD软件交互界面，在其右侧会同时启动东欣软件建模系统。 在建立工程前应现在F盘根目录中建一个文件夹。图3-3 二、工程与建模管理点击“工程与建模管理”图标，得到下一级子选项。进行工程与建模管理的次序依次为：工程管理-船体基本信息-图册管理-模型管理。 1、工程管理 工程编号、工程名称、选用标准可按图3-4 输入： 图3-4工程目录即为在F盘中建的文件夹，工程编号：NTSC；工程名称：700TEU；选

38、用标准一般选用“通用标准”。点“创建”，并确定。2、坐标定位面造船系统中，线型光顺后，得到相关数据，可以直接引用。在型线图中，可找到相关的肋骨信息，可查得：#-5#12之间肋距为600，#-12#158之间肋距为700，#158至船艏肋距为600。此外在各横舱壁处距其肋距为1050。点击“坐标定位面”图标，进入菜单如图3-5。图3-5按如下步骤依次输入：（1）肋距定位表：-5,600,12,700,37,1050,38,700,56,1050,57,700,75,1050,76,700,94,1050,95,700,113,1050,114,700,132,1050,133,700,158,6

39、00,176 （注：最前、最后均应为肋位号），FR0座标为0，点“肋号定位”。（2）纵骨宽度表：0,0,603,5,630,7,629,9,667,12,666,13,665,14 点“宽度定位”。（3）纵骨高度表：此处选取船体D3分段建模，由于分段中无对应纵向构件，因此此处可忽略不填写。纵骨宽度与纵骨高度表可根据具体情况选择性输入。 （4）点“获取型线文件”按钮：此处获取的线形文件为使用线形系统进行精光顺后的线形文件。本例中放在以下路径：“E:750teu-jgp04frame04.dat”。如图3-6所示。图3-6设置定位属性：首先，全选“坐标定位名称表”栏中的全部数据，然后点击“设置定位

40、属性”，选择“绘制定位”和“标注在中央”显示，如图3-7。并接受。图3-73、图册管理核查分段范围。图册范围应该比模型范围大一些，把分段包含进去。如图3-8，必须先把“新建图册范围”填好才可点击“创建”，并确定。同时CAD模型窗口变成图3-9。（注：第二层小图标此时产生变化） 图3-8 图3-94、模型管理“专业名称”选择“船体”；“模型名称”为分段名；“区域名称”根据所建模型区域而定；“模型类别”根据建模需要而定，一般默认选择“详细图”。“模型范围”根据详细设计结果而定，也就是船生产的相应实际尺寸。以上菜单输入完后点击“创建”，点“加入图册”。得如图3-10。 图3-10选择“与图册模型相关

41、的模型表”中的序号“1” ，点击“当前”。“当前”就是将图册中的模型在交互建模窗口至于当前显示。三、船体设置点击第一层图标“船体设置”，得到如图3-11的小图标，包括船体标准库、刷新船体模型、基本曲线、分段定义、舾装开孔、大段拆分。图3-111、 船体标准库点击“船体标准库”图标，进入“船体标准设置”对话窗口，如图3-12。图3-12选中“系统标准库”或“当前标准库”，具体应根据实际情况而定，一般首次建立工程，选取“当前工程标准库”。选择后点击“标准复制”。得到如图3-13的提示，点击“是”。得到如图3-14的对话框。在“标准类型”下拉菜单中依次选择“贯通切口标准”、“补板标准”、“端部型材标

42、准”、“型材规格标准”、“焊接坡口标准”、“材质标准”、“缺省值”、“折边标准”，并且逐个“复制参照库全部”，然后退出。 图3-13 图3-14恢复到“船体标准设置”对话框后，点击“缺省值”得到如图3-15，进行缺省值及理论线厚度设置。用户可以根据使用需要，双击更改“缺省值”栏中的数据，而“缺省描述”栏无法修改。“理论线厚度设置”即是设置理论线位置板材的厚度朝向。根据“向艏”、“向艉”的朝向，将肋位号分为两类；例如，“向艏 FR-5(1)4,FR6(1)25,FR32(1)36,FR38,FR57”FR-5(1)4表示从-5号肋位到4号肋位都是向艏的，“向艉”同理。根据“向舷”、“向中”、“分

43、中”将纵骨号分为三类。只有“L0”位置骨材是“分中”的，“向舷”、“向中”等朝向根据详细设计的理论线图而定。图3-15“理论线厚度设置”完成后，需要重新进行“缺省值”的“标准复制”。这样才可以将重新定义的缺省值应用到当前标准库。2、 分段定义“分段定义”，即是定义模型分段的尺寸，故与模型管理中设置的的模型尺寸相同。正常情况一条船模型由多个分段组成。点击“分段定义”图标，弹出如图1-16窗口。例如双层底分段D3，Xmin=FR75-150；Xmax=FR94-150；Ymin=-10400；Ymax=10400；Zmin=0；Zmax=1500。设置完成点击“确定”。图3-163、 船体基本曲面

44、“船体基本曲线”包括X向、Y向、Z向坐标定位线，以及HDSHM结构线和外板板缝。点击“基本曲面”图标，得到如图3-17窗口。“曲面”默认为SHELL。一般选择X向、Y向、Z向基本曲线，结构线和板缝线根据建模需要而定。图3-174、 刷新船体模型点击“刷新船体模型”弹出如图3-18的窗口。图3-18“模型范围”已经默认给定数值，正常情况不需要修改。“加入设置”从下拉菜单中选择“指定范围内所有对象”，然后点击“刷新模型”，并确定，SPD系统会进行模型刷新的过程，并且在窗口下方动态显示刷新模型构件的名称。“退出”后，CAD建模交互窗口会显示相应的模型，如图3-19。图3-19思考与练习题1、 “工程

45、和模型管理”部分所需要做的工作有哪些？2、 如何定义肋距定义表？ 3、 在东欣SPD软件中，系统给定的标准库有哪些？4、 “船体设置”部分所需要做的工作有哪些？项目四 曲面建模项目描述曲面建模模块是东欣船舶设计系统（SPD）进行船体生产设计中建立曲面模型的模块，主要用于曲面板、曲面型材等的建模，通过本项目的学习，学生应当具备使用曲面建模模块进行船体曲面构件建模的能力。应达到以下要求：一、知识要求1了解曲面建模模块的主要功能。2了解曲面板材建模的基本方法。3了解曲面型材建模的基本方法。二、能力要求1正确使用SPD软件进行船体曲面板材建模，如船体外板。2正确使用SPD软件进行船体曲面型材建模，如外

46、底纵骨。三、素质要求1培养举一反三的能力，学会船体类似构件的建模方法。2鼓励独立完成建模工作，当操作遇到困难时，相互协商，树立财队意识，培养协作精神。相关知识点击图标，进入“曲面板架”第二层菜单栏，常用的二层菜单有“船体曲线”、“曲面板缝”、“型材标签”、“曲面型材”、“曲面板”、“修改”、“复制”、“删除”、“检查与重算”等。一、曲面型材建模1、 激活型材标签在前面的“坐标定位面”设置时，已经定义了一批坐标定位面标签。SPD系统能够自动将定位面标签复制、转化为型材标签。点击“型材标签”，SPD系统就会弹出如图4-1的窗口。在“型材标签”窗口点击“确定”，即默认应用SPD系统转化的标签。图4-

47、12、 船体曲线定义船体的曲面型材一般是指沿着曲面变形的型材，如外底纵骨、舷侧纵骨等。在创建曲面型材之前，需要先确定型材的位置。“船体曲线”是为了确定船体型材、板材位置而设置的辅助线。点击“船体曲线”图标，SPD系统弹出“船体曲线定义窗口”，如图4-2所示。图4-2“曲线名称”一般采用L01PL01S或者L04PS等方式确定。L01P表示位于左舷Y=L1处的船体曲线，L01S表示位于右舷Y=L-1处的船体曲线，L04PS表示位于Y=L4和Y=L-4处的两条对称的船体曲线。“所在曲面”默认为SHELL。“曲线范围”一般比实际的模型大小长出几个肋位，能够适合观察和区别即可。由于外底纵骨是纵向的，限

48、定X方向的范围即可。接着点击“平面截交线”，窗口变为“平面定义”窗口，如图4-3所示。图4-3选择当前窗口中的“主平面”按钮，窗口会转化为“平面定义（主平面）“窗口，如图4-4。“定义主平面”即是定义船体曲线所在的平面。在下拉菜单中选中“Y”,于下一栏中输入船体曲线所在主平面的位置。定义完“船体曲线”，建模窗口会出现一条纵向的船体曲线。图4-43、 创建曲面型材创建曲面型材，即创建外底纵骨。点击按钮“曲面型材”，即进入“曲面板架”的第三层功能菜单栏，如图4-5。图4-5点击“创建型材”，就会弹出“选择曲线”窗口。选择曲线就是选择已经创建好的船体曲线，如图4-6所示。也可以点击 图标在模型中选取

49、船体曲线。图4-6“型材名称”形式都是“D3L01P”，即是将参照的船体曲线名称前缀为分段名D3合成，还有D3L01S和D3L04PS形式。由于L01至L03外底纵骨不对称，所以分别新建。而从L04纵骨向外都是左右对称的，只需在对称性栏目选“左右对称”就可同时建出两根外底纵骨，参照图4-7。为了方便命名编号，将“零件编码”设置于对应的船体曲线名称相同。由于船体曲线只是建模的辅助线，并不是船的一部分，所以“零件编码”不会与船体曲线命名发生冲突。图4-7“对称性”分为左右对称、仅左、仅右、船中四类，根据详细设计图纸确定。“型材规格”根据详细设计图的要求而定。FB开头的型材表示扁钢，BP开头的型材表

50、示球扁钢，L开头的型材表示角钢或者槽钢。这几种型材是造船过程中常用的钢材。当“型材规格”下拉菜单中的材料规格不满足要求时，需要到“船体设置”的“船体标准库”菜单中根据图纸的要求自定义型材规格，并重新复制标准库。然后回到此界面重新定义曲面型材。 从“船体设置”进入“船体标准库”，点击“型材规格标准”系统会弹出“型材标准定义窗口，如图4-8所示。图4-8“型材类型”选择扁钢，在“型材名”中选中FB200*10，将10改为12即可。“b”栏中的数值也会随之改变。“a”表示扁钢的长度，“b”表示扁钢的宽度。“a”、“b”值都不需要修改，都会随着“型材名”中数值的变化而改变。“确定”即默认新建了该型材，

51、“退出”后进行“标准复制”。在标准类型栏选中“型材规格标准”，进行“复制选中的标准”操作。“退出”后重新进行“曲面型材定义”，型材规格中就有了该规格的型材。“材料牌号”根据经济性、满足强度要求的原则，一般选择“A”牌号。设计图纸要求或船厂特殊要求除外。“轨迹曲线”、“曲线偏移”、“位置标签”、“定义方式”、“型材朝向”由系统默认给定。“厚度方向”是以船体曲线为基准线确定型材的厚度朝向。外底纵骨分为“向舷”和“向中”，根据理论线图设置的板厚朝向而定。“起始端”即是定义型材的起始位置，“终止端”是型材的终止位置。根据纵剖视图可以确定，以“X=FR75-150”的形式来限定。点击“端部连接”空白栏后

52、按钮，SPD系统会弹出“端部连接”窗口，如图4-9所示。“5 与它型材对接”表示此型材端部与其他型材端部对接，也可以直接在“端部连接”的空白栏键入“5”。“$”表示端部对接焊缝处，端部对接一般存在于分段对接处的纵向型材对接。点击“端部形式”空白栏后按钮，SPD系统就会弹出“型材端部切口定义”窗口，如图4-10所示。图4-9 图4-10当型材规格选择球扁钢(BP a*b)时，“连接方式”选择“4与结构面相接”，“端部形式”选择“2100”。以21开头的代号（21*）可以表示球扁钢、角钢的端部形式，如图4-10所示。1、2控制球扁钢端部的角度，根据分段与分段的对接需要，一般都为90度。而图中的a、

53、b、c、3、4、R1、R2在2100端部形式中为不可变量，不用考虑。4、 型材边界孔定义型材边界孔定义即是定义型材边界处的开孔。完成型材创建后点击图标，在交互窗口中选中需要定义边界孔的型材，系统会弹出边界孔定义窗口，如图4-11所示。图4-11在“类型尺寸”栏下点击，接着点击按钮，系统会弹出“边界孔类型与尺寸”窗口。在“类型”栏选中“扇型孔”，半径r为25，可以根据情况填其他数值。如图4-12所示。图4-12“边界号”默认为0。“位置”也是通过X向确定圆心位置。5、型材内孔定义完成型材创建后点击“型材内孔”图标进行型材内孔定义。在交互建模窗口中选择所要添加内孔的的型材并弹出了如图4-13所示的

54、窗口。图4-13（1）在型材尺寸一栏下拉菜单中选择按钮弹出如图4-14窗口，选择内孔类型 和尺寸；（2）在“定位面”一栏中填写定位横坐标或纵坐标，当型材为纵骨时，以X=？来定位；（3）“距迹线高”一栏是内孔在高度上的定位尺寸，这里迹线为型材上端部迹线（即为该型材所在的船体曲线）。图4-146、曲面型材复制和修改点击复制图标，根据建模交互窗口右下角的提示进行操作。在复制型材之前相应的创建船体曲线步骤不可省略，且最好在复制对象的腰圆孔和边界孔都已经完成的情况下进行。“选择要复制的对象”即选择与将要建型材相似的已建型材，在模型中选择相似型材后，点击即将新建型材所在的船体曲线，然后单击右鼠标右键进入“

55、曲面型材定义”窗口如图4-15，完成相应操作。注意“型材名称”、“零件编码”、“板厚方向”的修改，最后确定。图4-15点击图标，“选择要修改的对象”可以修改已经建好外底纵骨的相关数据，除了型材名称，其他参数都可以根据需要进行相关修改。通过以上一系列操作即可完成外底纵骨的创建。二、曲面板材的定义由于船体外板是由许多块曲面板通过焊接拼装而成的 ，所以建模过程中应该考虑这些板缝的位置。而板缝位置是根据船厂常用板材尺寸确定的，以下给出几种船厂常见的板材尺寸：8000*1800 10000*1800 12000*1800 8000*2000 10000*2000 12000*2000 8000*2200 10000*2200 12000*22001、定义曲面板缝 外板板缝的定义主要参照船体外板展开图，根据企业订购的板材规格和数目来制定，另外，使用板材还应尽可能提高板材的利用率，达到节约成本的目的