CATIA V5 船舶解决方案在管舾装领域的应用

CATIAV5船舶解决方案在管舾装领域的应用一、前言随着国际造船市场竞争的激烈和船东对船舶各方面的要求越来越高，国内造船企业在船舶质量、成本、周期面临着更多的挑战，这些挑战使得造船企业必须在造船经营、造船技术（设计、生产、管理）方面必须做出卓越的工作，才能获取效益。CAD/CAM技术是国际现代造船十大技术之一，也是现代造船技术的重要基础。利用计算机3D技术模拟造船是国际现代造船的重要手段和发展方向。日韩等国造船企业提出了3D电脑可视化模拟造船的概念，并赋予实践，取得很好的效果。CATIAV5是Dassault公司推出的真三维CAD/CAM设计系统，现已成为国际航空工业首选的设计软件，近几年又延伸到船舶行业推行应用。广州文冲船厂有限责任公司（以下简称文船公司）从2003年6月开始应用CATIAV5开展船舶3D设计，先后在27000吨散货、1700TEU集装箱船、1400TEU（A型）集装箱船和1700TEU（GWS型）集装箱船等5型船及其后续船上实施应用，达到了预期的实际效果。下面主要就CATIAV5在管舾装领域的成功应用进行论述。二、CATIAV5的应用1、产品：1700TEU（GWS型）集装箱船是文船公司自行开发的具有知识产权的全集装箱品牌船型，主要出口欧洲，该船主要参数为，Loa总长=176.41m，B型宽=27.4m，D型深=14.3m，设计吃水=9.5m,载重量=23600t，装箱数=1732TEU箱。2、应用领域：管舾装领域---机舱区，从上面提供的主要参数来看，该类型集装箱尾部线型复杂，空间狭窄，该区域主要集中着机电设备、管路、通风系统，专业协调内容较多，选取该领域实施应用CATIAV5，开展船舶3D设计具有非常典型的意义。3、标准库（阀门附件与设备）的建立：新型船标准库建立是非常关键的环节，其直接影响到设计质量、效率和周期。CATIAV5具有丰富、强大的3D造型功能，易学易用，参数化/变量化设计非常方便，一般情况下不同类型船舶，只要具有母型船的标准库数据，通过短时间小改小动即可形成系统标准库，库的存放路径、结构树比较清晰，维护管理严密而方便。文船公司几年来已经在CATIA上建立比较系统、完整的散货船、集装箱船标准库，在对1700TEU（GWS型）集装箱船机舱区管舾装领域开展3D设计前，仅需对原有标准库进行小改、补充后便投入到管路设计和设备布置流程去了。图一：附件库图二：设备库4、管路放样与设备布置：标准库建立完整后，3D管路放样、设备布置和专业协调等流程就可启动了。在CATIAV5上进行管路设计、设备布置比较直观、方便、准确，专业间协调、干涉检查而产生的矛盾在施工前基本做到消除，大大提高产品质量。下图为该区域管系放样情况：（尾部SU41区域）图二5、优化设计：几年来，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条船的能力提升到现在年造8条船的能力，各项管理和技术指标取得了较大进步。CATIA3D应用技术进步也比较明显，为适应造船均衡、节拍生产的要求，文船公司通过实践应用CATIA而积累起来的3D设计方法和经验，在固化原有设计成绩下开展优化设计，不断获取更多的效益。1）单元模块设计：以中间产品为导向，深化造船生产设计，积极寻找适应现代区域造船模式的区域生产设计体系是文船公司在3D应用上主攻方向，说到底就是以区域为单位将区域里管系、设备、舾装件、风管、电气系统、电器控制箱等进行3D综合布置设计，以提高分段预装率、完整性，实现工序前移即把一些分段上的安装工作移至车间做，减轻分段安装工作量、降低安装成本和劳动强度。单元模块设计在按照工序前移这个理念的驱动下在CATIA上实践开发出来。图四：泵舱设备单元模块设计图五：蒸气阀组单元模块设计图六：分油机单元模块设计2）托盘化设计：模块、托盘化设计、建造是现代总装造船模式的关键技术，以托盘为中间产品均衡组织生产，加快造船步伐是文船公司近几年来实施的现代造船理念。在此带动下，CATIA3D应用也通过改进与优化来满足要求。在不断扩大建模范围同时，将所有设备座架、油、水柜、机舱斜梯、格栅、花钢板、管支架、电缆托架、电器控制箱等等所有生产设计内容均进行3D建模。在3D环境下，真实地建造电子样船，使铁舾件、风管、电缆、电器设备、管路等设计、布置是否合理提前在设计制造阶段得以协调解决和优化，并分解划分成托盘，形成托盘管理表。图七舾装单元模块设计、托盘化设计是提高分段预装率、完整性，缩短造船周期，提高工效的重要与现实的手段。6、后处理输出：CATIAV5船舶解决方案软件不仅具有真实强大的3D设计、造型功能，还具有与其他CAD软件转换和互动的标准数据接口，具有方便与后处理软件处理生产图表的输出。文船公司充分利用CATIA这一技术优势对国内用于船舶行业的后处理软件进行选型，并赋予新项目应用，达到预期效果，同时通过数据整合，使设计、生产与管理形成统一的数据流价值链，提高工作效率。下面介绍这流程的形成：1）CATIA上模型建立后，提取用户需求数据（以下为管系数据）。图八2）将数据导如入管系后处理系统图九3）根据用户需求生成为生产所用的制作图、托盘表、汇总表及安装图。图十图十一图十二安装小票图从CATIA3D数据提取到导入后处理系统的过程严密而简单，到输出图表的周期较短，信息量满足要求，小改动范围较少，数据准确。同时从CATIA提取的数据导入后处理系统后保存在通用数据库里，生产管理系统可便于读取与处理，保证数据流的统一与准确。三、应用效果与经济效益文船公司几年来通过实施应用CATIAV5后取得了预期的实际效益，尤其在管舾装领域的应用，效果比较明显，有效地改变了传统的平面抽象的设计理念，树立三维直观形象的设计理念，以模型为基础出加工、生产、安装图，最大限度地减少“直观”上的不足，减少了管子相互之间及其与船体、设备之间的干涉。有效地提高了管子预装率，提高生产设计的完整性和准确性。归纳起来有以下几点：1、管舾装设计质量大大提高，设计修改单大大降低，废返率做到可控范围内。2、管子预舾装率、完整性提高了，做到区域管子预装率达到99%，有的达100%。3、CATIA具有通用标准数据接口，方便数据交换，为后处理输出加工、生产图表节省时间，缩短了设计周期，为实施更多的项目赢得时间。4、能为企业实现设计、生产、管理一体化创造数据源。四、期望与信心CATIA作为国际上主流的3D设计软件，随着开发步伐不断加快以及DS开拓与用户更加紧密、双赢的合作理念，CATIAV5船舶解决方案将在船舶行业深受业界更多的企业、人士接受并应用推广。目前，CATIAV5已成为文船公司首选的3D设计软件并将在更多的船舶上实施应用并使应用领域扩大船机电和仿真等领域，获取更多的效益，逐步形成设计、生产、管理一体化数据价值链，成为中国应用CATIAV5船舶解决方案的成功典范。传统的方法是先做坐标点，然后用折弯线polyline，依次输入每个点，然后再选择每次折弯的折弯半径R，全部输入完，并且折弯半径合理的话，这根线就算做好了在曲面里用扫描，sweep，选择第三项，然后里边有一个中心线和半径，这时候你选择刚才的线作为中心，再输入一个半径，这时候就会扫描出一根管子在实体里选择加厚，再选择刚才做好的管子面，然后输入壁厚，再选好方向（是向里加厚还是向外加厚），这时候管子就完成了。想要修改管子走向的话，修改坐标点，修改内径的话，在sweep里修改半径，想修改壁厚，把刚才的加厚值修改一下。个人建议尽量不要用样条线spline，因为后续在加工金属芯棒的时候，会给做磨具的师傅带来不便，最好是polyline，折弯半径也容易控制。另外也可以做空间中的线，首尾相连，然后用空间倒圆角功能做折弯半径。总之线的部分，就是为了控制走向，进行空间避让扫描的部分是控制内径，因为这是关键尺寸。而加厚的部分是控制壁厚，这和实际生产中挤出半成品是一个原理。所以这么画法更贴近生产另外管子管口如果有扩口的话，先做小内径的扫描面，再切掉管口部分，比如切除50mm，然后再做出大内径的，保留出最小直线段距离，比如30mm，其余切除，最后是过度部分，目前来看，过渡段的距离是20mm。用曲面里的桥接，最后把所有的面用结合join，连接起来，再总体的加厚，加厚以后，对连接部分用实体里的倒角命令，就可以倒出圆角，使扩口部分平滑。总的来讲就这么多了，一般分管子都是单独做的，三通和快速接头也是，最后由一个装配来做总成零件