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基于Solidworks的船舶结构建模与出图技术
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作者: 李翼 来源: 万方数据
关键字: &&&&
本文介绍了Solidworks是目前流行的CAD/CAM/CAE一体化三维设计软件之一。本文通过在船舶设计制造领域内使用Solidworks的大量实践，介绍面向中小型船舶企业，基于SolidWorks设计平台，在适量二次开发基础之上，实现船舶结构三维数字建模与出图的工作流程，帮助工程技术人员提高设计质量与效率。
　 引言 &&& 由于在提高设计质量、效率方面有不可替代的优势，随着我国造船规模的扩大，CAD/CAM技术在国内各设计单位和船厂受到了充分的重视并得以不断发展进步。在船舶生产设计中，工程人员通过结构三维数字建模技术，进行板材、型材等零件制作，完成虚拟装配，实现零部件属性链接，自动生成零部件明细并按照船体制图标准出图。三维数字建模技术是造船CAD/CAM发展方向，目前大型设计单位或船厂主要是通过专用造船CAD/CAM软件实现(以价格昂贵的进口软件为主)，而大量中小型企业还停留在二维设计阶段。因此使用通用CAD/CAM软件，经过适量二次开发，实现造船三维数字建模与出图，有较强的现实意义与较好的经济效益。 &&& 本文使用目前流行的CAD/CAM软件，结合船舶产品设计流程，介绍船舶结构建模与出图技术，希望对转变船舶设计方式，提高中小造船企业设计质量与设计效率有所裨益。 & 1 船舶结构建模 &&& 通常船舶结构零件划分为板材与型材两类。板材和型材又按照形状不同分为平直与曲面两类。平直与单曲度的零件由于有在某个平面内零件截面形状尺寸保持不变的特点，所以可以使用中拉伸命令生成实体。例如肋板、舱壁板、平行肿体处外板、甲板等。此类板材生成容易，本文不做论述。而船首船尾的双向复杂曲面可以借助平台通过二次开发完成，但是这种技术由于对数学基础有较高要求，并且建立在熟悉程序语言的基础之上，因此不适合广大工程技术人员。在实践中可以考虑使用第三方软件制作，如Maxsurf，Catia，犀牛等，完成后转化成IGES格式后导入。 &&& 使用制作船舶结构三维数字模型基本流程以及各工作节点为后续设计提供的资料如图1。
&&& 图1 船体结构建模及装配流程 分页1.1 型材库定制 &&& 型材是船体结构中骨材主要零件。型材种类常见的有：扁钢、球扁钢、角钢、圆钢，槽钢等。同系列的型材一般截面形状相似。基于VB的型材库是以VB为二次开发语言，调用应用程序接口API函数，设计应用程序外挂在平台之上(图2)。工程人员只要在对话框中输入型材尺寸参数就可以生成结构零件，省去频繁重复的型材建模工作。
&&& 图2 型材库程序系统结构图 &&& 下面以VB6.0作为开发工具，角钢定制为例，介绍型材库的制作。 &&& 1.1.1 编写角钢建模程序 &&& 在中制作角钢实体，一般先在草图中绘制角钢截面，再经过拉伸后生成角钢实体。因此程序编写也照此进行。主要程序代码如下：
&&& 导出圆角的角钢截面 &&& 最后应用拉伸函数“Part.FeatureManager.FeatureExtrusion”完成角钢拉伸，形成实体模型。 分页1.1.2 通过用户界面获取特征参数 &&& 角钢建模程序运行之前，需要提供角钢零件的特征参数值，才能最终完成实体建模。因此利用VB程序设计用户界面，在界面中要求用户输入相应特征参数值。用户界面设计制作十分容易，本文不再赘述。型材库插件程序用户界面如(图3)。
&&& 图3 定制型材库程序用户界面 &&& 1.2 结构零部件虚拟装配技术 &&& 提供自下而上与自上而下两种装配方法。前者是一种归纳设计方法，适用于在装配造型之前已经具备有所有零件的情况；后者则是一种演绎设计方法，它先对产品进行整体描述，然后再逐层分解为各个零部件，直至最底层零件。显然对于构件数量繁多，装配关系较为简单的船体结构建模，选用自下而上的装配方法更为合适。 &&& 具体到船舶结构数字化装配方案的设计也可以有两种选择。第一种，参照实船建造时装配方案，先将零件装配成部件，再装配成分段结构。例如，双层底分段中的肋板与其上扶强材可以先行装配生成部件，即小装配体，然后作为一个整体进入分段装配体中。这样做的好处是，装配结构层次明了，设计修改时能准确找到修改对象，不易出错，后续如果要进行生产设计时方便进行小部件装配图出图。另一种，可以将平面分段中同类型且尺寸相同的构件编成一组，形成小装配体后再进行分段装配。例如，将尺寸相同的内底纵骨先进行定位装配，形成底部小骨材装配体后在进入底部分段装配。这样做的好处是，零件依据类型进行分类，分段出图时便于定义相同零件材料，并提取重量、重心等资料并且装配后生成的文件不会太大。这两种方法各有优劣，工程人员可根据具体情况进行选择，但应注意在设计团队内部进行统一，以免总装时出现矛盾。 & 2 出图 &&& 在实际造船中，面向生产主要提供的图纸有：零件加工工作图，部件装配工作图和分段结构施工详图。这三类图纸分别可以在使用SolidWorks数字建模的不同阶段完成(图1)。船体制图常见视图类型有轴测图、投影图、展开图、剖视图、局部详图等，这些都可用SolidWorks相应功能迅速生成，十分便捷。限于篇幅，下面仅对SolidWorks工程制图中属性设置链接与明细表定制给予阐述。 &&& 2.1 零件与工程图属性链接 &&& 在零件建模中，除了正确表达零件外形尺寸之外，还要包括零件材料，名称，规格，重量，数量，标准件代号，厂家等信息。这些信息会在后续图纸中多次出现。要避免这些离散繁多的数据多次重复输入，费事而且极易出错的弊端，必须要利用SolidWorks提供的“属性链接”功能。解决问题的基本思路是，所有零件的属性只在零件建模时输入，修改也在零件建模环境下进行。这样只有一个属性输入点，后续装配以及出图均不涉及零件定义，利用“属性链接”调用零件文件中的属性内容，添加在图纸的明细表、图签栏相应位置，也可以添加引线直接标注在零件之上。 分页2.1.1 零件属性定义 &&& 先打开SolidWorks安装目录\lang \chinese simplified\下properties.txt文件，删除原先值，根据企业出图要求，重新写入想要的属性内容，如材料、重量等。各项内容中间用回车分隔，保存退出。 &&& 在SolidWorks中零件建模环境中，选择“文件-属性”下拉菜单项，在“配置特定”标签卡中点击“编辑清单”，逐项添加零件属性，并做相应定义，完成后退出。 &&& 使用这种方法十分简便，适合普通工程人员。缺点是效率较低，而且不够直观。程序语言基础较好的工程人员也可以采用定制的办法录入零件属性。 &&& 2.1.2 链接 &&& 链接是在环境下，将零件属性定义值插入到图纸相应位置，例如明细表、图签栏或者图纸说明处。此项工作是在零件或装配体视图已经生成，图面整理基本完成后再进行的。 &&& 先选定相应零件，选择下拉菜单项“插入-注解-注释”，在对话框中点击“连接到属性”按钮。再进入二级对话框后，卓选“图纸属性中所指定视图中模型”单选栏后，即可选择相应属性内容添加至图面适当位置。 &&& 2.2 明细表定制 &&& 在SolidWorks中提供了2种建立明细表的方式：一种是基于Excel表的形式；另一种是基于程序语言，通过SolidWorks的API函数生成的。两者都是建立在零件属性定义与属性链接设置完成的基础之上。前者简便易学，但需要人工干预，进行诸如序号、行高、列宽等调整，后期工作量较大。后者在参数化驱动的基础之上，生成明细栏并自动调整，十分方便。实践中仍以VB6.0作为开发工具，实现第二种情况的。 &&& 2.2.1 构建程序思路 &&& SolidWorks API函数提供BOMTable作为指向明细表的对象，它处于View对象的下一级。通过ModelDoc2对象下一级SelectionMgr对象的GetSelectedObject5可以获取需要建立明细表的View对象，同时利用View下的InsertBomTable2实现明细表的添加。在初步形成明细表后，获取BOMTable对象指针，通过BomPeature对象下的各参量值，例如Configuration\Table Type\Sequence StartNumber等，进行明细表模板、类型、起始序号，等属性值修改。特别要注意利用TableAnnotation对象控制BOM属性，该对象下级包含了丰富的对象和方法，基本能实现对BOM属性的完全控制。明细表设计程序流程见图4。
&&& 图4 明细表编制程序流程 分页2.2.2 形成明细表 &&& 初步形成明细表是程序实现关键步骤，通过调用API函数库中InsertBomTable2，插入明细表模板后根据装配体与零件模型中的属性值判定明细表行数，依次在相应位置填写或更新TableAnn的Text属性值。 &&& 由于某些装配体中零件可能以组合件或标准件的形式出现，这些组合件没有预先定义的属性，因此不能出现在初步形成的明细表中。由于船体结构中这类构件数量极少，因此可以在最后通过手工添加的方式处理。 & 3 结论 &&& 经过多次实践，应用SolidWorks进行船舶结构建模与出图在生产上是完全可行的。结合船舶设计与制造实际特点，制定合理的工作流程，利用软件优势，是实现基于SolidWorks进行高效、高质船舶设计的关键。当然SolidWorks在某些方面，比如脂舰复杂曲面外板建模，在构件线型与外板曲度自动匹配不能和专用软件相媲美。但是这些并非不能克服，实践中可以通过第三方软件或者使用程序语言二次开发应用程序加以解决。 &&& 另外SolidWorks作为一种通用设计软件，上手方便，也比较适合船舶产品的建模特点，同时软件功能十分强大。在船舶技术设计领域内可以用SolidWorks自带的COSMOSWorks进行有限元计算，可以用COSMOSFloWorks进行流体分析计算船舶性能；在船舶制造领域可以完成生产设计，进行虚拟装焊，数控下料切割等工作。 &&& 目前国内也有基于SolidWorks在二次开发基础上，用于船舶技术设计与性能研究。但是总体而言，在生产中的应用还不很多，SolidWorks在船舶设计与制造领域还有很大潜力可以挖掘。
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学历要求：大专|工作经验：2年|公司性质：国企|公司规模：150-500人
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学历要求：大专|工作经验：2年|公司性质：民营公司|公司规模：50-150人
岗位职责1、负责土建图纸的设计、审核，工地现场考察、勘察、测绘，进行土建工程概预算；2、从事220kV（包括220kV变电站）及以下，35kV变电站以上土建设计，两年以上电力设计院工作经历；3、施工过程中，负责土建施工质量、进度和成本的控制，解决施工中出现的具体专业技术问题；4、协调施工单位以及与其他各专业之间的关系；5、组织人员审查竣工资料和对单位工程及单项工程初验和组织竣工验收，作出土建工程结算核定意见。任职资格1、大专以上学历，土木工程或机械结构等相关专业，精通建筑、结构设计；2、2年以上光伏设计经验且具有丰富的现场经验；能够运用专业知识独立进行施工图设计，有丰富的制图经验；3、熟练操作办公软件、精通SolidWorks、AutoCAD、PKPM、Pro/E，或其他三维制图软件；4、了解土建，钢结构研发设计及制造工艺流程，熟悉材料力学及工程力学的计算；5、工作严谨、计划性、把控性和沟通能力强，有较强的工作责任心。
学历要求：本科|工作经验：|公司性质：民营公司|公司规模：人
岗位职责:1、 担任项目公司的土建专业总工程师（设计方向）、对土建数字化咨询成果校对审查工作；2、负责进行日常技术管理、技术培训及技术指导；3、依据数字化咨询成果参与土建（结构）方案的讨论及确定，协调、解决工程项目在设计及施工阶段的技术问题，对施工图设计缺陷提出优化意见；4、参加项目重大结构方案讨论协调会；5、负责审核土建数字化咨询各类计划、规划、制度。任职资格：1、正规院校本科及以上学历，工民建或建筑工程等相关专业毕业；6年以上大型甲级设计院或大型施工企业工作经验；2、一级注册结构工程师或高级职称优先；3、独立担任过大型建筑工程结构专业负责人或土建总工不少于1项，熟悉多种结构形式，了解本专业的***发展动态；4、具有三年以上校对、审查工作经验或土建施工管理经验；5、具备良好的沟通、协调组织能力；6、乐于指导年轻同事工作，具有良好的职业道德；7、40岁以下。山东同圆数字科技是山东同圆设计集团子公司，依托集团建筑设计行业品牌，公司在BIM领域处于行业领先优势。以上人员一经录用，待遇从优。公司地址：济南市高新区新泺大街3003号宝威科技园2号楼4楼联系电话：联系人：房老师
学历要求：大专|工作经验：3-4年|公司性质：民营公司|公司规模：人
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学历要求：本科|工作经验：2年|公司性质：外资（欧美）|公司规模：150-500人
主要职责： - 为销售团队提供产品技术支持； - 吊挂产品方案绘图，方案设计； - 现场产品技术问题解决； 职位要求： - 大学本科以上学历，土木工程及相关专业； - 良好的沟通表达能力及团队精神； - 能熟练运用CAD等软件绘图，及excel等office办公软件；
学历要求：本科|工作经验：|公司性质：民营公司|公司规模：500-1000人
岗位职责：1、 根据学校新增校区计划：数量、地区、规模、开业时间等要求对目标区域进行选址工作；2、 负责目标区域调研并评估，根据实际状况撰写选址评估分析；3、 结合学校新增校区条件，协调完成校区新建、改建及相关事宜；4、 把控校区开发进度，负责对校区的房屋租赁合同及续租谈判；5、负责施工安全、质量、进度管理及相应计划落实情况的检查、监督及调整并对其最终结果负责任职要求：1、本科及以上学历；土木工程专业优先；2、具备有3年及以上连锁企业门店选址开发相关岗位工作经验；3、对工程进度、质量、安全具有一定的管理能力和沟通能力；；4、具备良好的团队管理能力、沟通能力和协调能力，极强的服务意识和责任感，能够承受较大的工作强度和工作压力；
学历要求：大专|工作经验：|公司性质：民营公司|公司规模：500-1000人
工作职责：1、目标管理：承上启下，贯彻落实总部的政策、流程及商业模式，完成公司制定的任务，控制成本，同时保证业务合规，建立完善相应体系，提升销售额2、负责该城市派单各项后端的管理3、负责该城市监理的派工和管理4、负责该城市工长的派工和管理5、负责该城市客服的管理6、负责该城市客户投诉协调处理7、负责该城市客户竣工对账的管理工作8、负责该城市行政人事财务工作岗位要求：1、24-40岁，相关专业大专及以上学历；2、具备3年以上运营相关经验，有工程背景优先；3、工作严谨细致，责任心强，具备快速学习能力及良好的沟通能力和书面表达能力；4、性格乐观开朗；诚恳正直，高度责任感，执行力强，精力充沛；5、普通话标准6、熟练操作word excel ppt等软件
学历要求：大专|工作经验：|公司性质：民营公司|公司规模：少于50人
岗位职责：1、负责工程项目审计工作；2、参与招投标，审核招标文件的经济条款；3、负责项目成本核算及过程分析控制、参与全程审计工作；4、负责编制项目估算、预算，审核阶段性付款、结算付款；5、参与图纸会审，为设计优化提供经济测算支持；6、服从并完成领导安排的临时任务或其他工作。岗位要求：1、专科及以上学历，工程造价相关专业；2、持有造价工程师证书优先；3、相关专业毕业两年之内，有相关工作经验优先考虑；4、熟悉和掌握建筑工程造价管理体系、熟悉定额及工程量清单计价模式；5、熟练使用办公软件和造价计算软件；6、具有极强的责任心，良好的职业道德、诚实自律，并具备出色的团队合作精神。7、可以长期出差***，一经录用，待遇从优，公司为员工提供广阔的发展空间和优异的晋升渠道，缴纳社保
学历要求：本科|工作经验：5-7年|公司性质：外资（非欧美）|公司规模：150-500人
岗位职责：1、熟悉并执行技术规程、规范、标准及各种有关文件，参与技术问题决策，对专业化较强的技术问题提出意见和建议。审查监理审核过的承包人提交的各种专项方案，并批准后执行。&&&2、负责各自分管区域内的所有工程质量、进度控制，监督现场文明及安全施工。每天巡视总、专业承包商施工质量、进度状况。&&&3、在项目经理的指导下，参与编制工程进度计划，甲供材料的进场计划。督促专业承包商按规定的期限呈报施工组织设计、安全施工方案、文明施工方案，并作初步审核。审查监理审核过的承包人在开工前提交的总施工进度计划、以及分解的月进度和周进度计划和施工阶段提交的各种详细计划和变更计划，并批准后执行。随时按照申报进度计划实行跟踪，当施工进度可能导致合同工期严重延误时，应向上级预警，并配合作出对应措施。&&&4、熟悉合同有关工期要求的条款，务使各方依照合约完成工作，在项目经理的指导下主动做好和各专业工程师的衔接工作，并随时协调各方间的施工程序及工艺问题。确定不同总、专业承包商之间相互配合工序的施工先后顺序，减少工序交叉影响，避免返工。协调总、专业承包商之间场地、工作面、工序的交接，解决总、专业承包商之间的责任纠纷。确保实施合同工期。&&&5、编制及执行所管辖区的规划及控制， 使场地清洁及整齐(例如：机械布置、物料堆放、项目管理部通道、进出口控制等)。监督管理现场的安全、文明施工。巡视总、专业承包商的安全、文明施工状况。&&&6、按进度计划执行和推动工程用料的甲供或者甲指乙供的流程工作。协助材料工程师验收甲供材料、设备和甲定材料、设备。做好重要材料进场的检验工作，必须做到证、物统一。&&&7、记录所管辖区施工过程中的有关资料，施工日记。处理日常施工中的技术问题。&&&8、仔细阅读和清楚图纸的要求向有关人员提出图纸上不明确或与标书、惯例有矛盾的地方， 并寻求解决办法。熟悉施工图纸，参与图纸会审和技术交底，竣工图的审核和增补，审查会审纪要并贯彻执行。&&&9、发起项目本专业设计变更、技术变更、洽商和经济签证、审核总分包方提交的施工组织设计/方案、审查隐蔽工程、检验批、分部分项工程及竣工验收资料。&&&10、执行有关质量管理、安全文明施工计划的工作（包含每月工程部例行检查后的整改工作）。组织分户验收和质量监控点验收，检查各分项工程的质量，监督监理人员的工作。重点部位、关键工序、特殊工序施工时进行旁站监督，保证施工质量。每一工序或分项工程完成一个基本单位后，及时检查施工质量，填写检查记录。发现偏差的，及时指示总、专业承包商纠正，避免质量缺陷重复出现。及时将不合格项、潜在不合格项，下发施工、监理单位，并跟进监督。&&&11、熟悉有关合同内容，按规定给总包及专业承包商办理完成量确认手续，收集整理本分包工程的工程文件（设计图纸、设计变更、工作联系函等）。做好各种技术文件的签认工作，涉及人工、材料、工期增减的文件和资料必须转送给现场造价工程师，供办理总、分包工程竣工验收和决算使用。&&&12、负责审核本专业每月施工单位上报申请工程进度款计划，每月、每期的供方进度款。&&&13、参与工程质量验收。按验收规范要求督促施工单位及时填报与提供全部竣工资料。参加工程竣工验收。初步审核总、专业承包商的竣工验收申请。参加总、分包工程竣工验收，提出初步验收意见。&&&14、组织施工单位和物业公司完成的土建工程交接工作，对交接中发生的遗留问题，督促施工单位在要求的时间内处理解决。&&&15、协助其他部门工作，完成上级交办的其他临时任务。&&&任职要求：工民建相关专业，大学专科以上学历。中级以上职称。5年以上施工现场管理工作经验，熟悉行业标准和规范。熟悉工程管理业务、工民建、建筑学、室内设计相关的学科知识。熟悉国家和地区相关的政策法规。熟悉行业规范工程管理要求。能协调工程交叉作业能即时发现工程质量问题，提出解决方案，并能负责监督落实完成。熟练操作常用办公软件、网络。
学历要求：|工作经验：|公司性质：合资|公司规模：150-500人
因公司业务扩张，现特需大量以下岗位人才，欢迎您踊跃加入我们公司，一起努力共同成长，无经验亦可！&土木/土建工程师工作职责：1、工程类大专或以上学历；2、具施工现场组织协调能力；能处理一般施工现场技术问题；3、适应独立开展工作，学习能力强；4、具备工程师职称、有电脑基础知识优先考虑；5、需懂AutoCAD，懂测量放线等基础工作。本岗位助理工程师欢迎应届生应聘薪资待遇：待遇从优、5险1金、带薪年假、发展空间广阔！&
学历要求：大专|工作经验：无工作|公司性质：创业公司|公司规模：少于50人
岗前培训针对零基础的新同学，专业不符公司会提供零基础四个月的岗前实训，培训期为4个半月，周1-5全天课程，周末休息，封闭式住宿管理。培训期间不需要缴纳学费，由金融机构为您垫付学费。上岗后工资分期偿还。(注意：本职位工作地点在北京，请投递简历时留下电话和邮箱，便于通知您面试。)高薪就业：第一年工资专科： 7000 ―10000元/月、本科以上：元/月第二年工资专科：1元/月、本科以上：1，元/月2.福利待遇：季度和年终奖、五险一金及补充医疗险、餐补、车贴和带薪年假名企就业各大银行：中国银行、中国建设银行、交通银行、中国光大银行、中国民生银行、北京银行等！上市公司：IBM、百度、华为、中国电信、软通动力、同方鼎欣信息技术有限公司等。（备注：在京工作一年后要求回当地工作的，可以调回当地省会城市的分公司或合作单位工作）晋升路径：技术路线：云计算运维工程师 云计算高级系统架构师 专家级工程师管理路线：云计算工程师（1-2年） 初级管理层（1-2年） 项目经理（2-3年）报名条件：1、招聘范围： 全国2、大专以上学历，应往届统招理工类毕业生优先。3、计算机科学与技术、计算机网络、软件工程、生仪、机电、电子技术、自动化、电子商务、应用数学等相关专业优先，其他专业亦可。4、年龄要求21岁――35岁，有志于长期在IT行业发展。工作内容：1、负责云计算平台整体架构设计，建设规划；2、云计算相关技术跟进及云计算项目跟进；3、负责云计算平台整体架构设计方案编写与技术交流；4、云计算项目实施与运维，以及云计算项目客户培训；5、熟悉主流操作系统，数据库配置与维护；联系人：曹老师
QQ：面试地址：北京市昌平区沙河高教园中国农业机械化科学研究院本定岗招聘项目已经完成43期的实训，结业学员全部高薪就业，已就业学员在半年后都有20-50%之间的涨薪。名额有限，可以先发简历后主动打电话初试。
学历要求：大专|工作经验：无工作|公司性质：民营公司|公司规模：50-150人
岗位职责：工民建及相关土建（结构）专业的实习生,经公司培训能够独立完成通信基站土建专业及通信铁塔的工程勘察设计工作。任职要求：1.全日制应届、往届毕业生或在校最后一学年学生（大专、本科、硕士均可考虑），土木工程、建筑工程、测绘、通信、电子、计算机、信息工程等专业（其他专业有兴趣者亦可），熟悉OFFICE、CAD绘图软件者优先；2.良好的道德操守和工作责任心、诚实守信、品行端正；肯吃苦耐劳、勤奋好学、积极主动，具有良好的团队协作精神；3.有较好的沟通能力，服从我们的安排，学习成绩和动手能力较好者优先。待遇：1.良好的社会锻炼机会，大大提高您对通信/信息行业的了解和实践水平；2. 试用期2个月，试用期工资2500元/月，转正工资3100元/月+话补100元/月+绩效，免费提供住宿。3.实习期间表现良好者，我们将优先录用。
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