应用3DE平台的超级副本功能提升船体建模效率

陈岳 刘建明

(广船国际技术中心)

0 前言

超级副本又叫超级拷贝（powercopy），是CATIA V6 知识工程模块中的一部分，其本身提供的功能非常强大，可将操作过程进行记录，在遇到需要同样操作步骤时可以调用该副本使用记录操作过程进行自动操作，并将手工操作所带来的失误概率降为零，从而达到快速操作、生成的目的。超级副本便于定位和特征复制，它可以把一组设计完整的内容拷贝到新的位置，从而避免普通复制粘贴后造成的输入错误以及挨个更改输入的麻烦。超级副本的强大之处还在于可以自动选择放开修改权限的参数，比如好多操作类似，但是关键的一些参数是会有所变化的，可以通过修改参数使超级副本的适用性更广泛、便捷性也更高。运用超级副本不但可以减少建模的工作量，还可以通过建立典型零件库与特征库实现参数化建模来进一步提高工作效率。本论文重点介绍超级副本工具在船体建模方面的应用。

1 超级副本简介和原理介绍

超级副本工具可分为Powercopy 和Udf，区别是Powercopy 进行实例化后其操作步骤是公开化的，而Udf 则处于打包封闭的状态。使用超级副本命令，首先需要创建一个超级副本，之后即可无限使用它。超级副本存在于目录树中，重新双击目录树上的超级副本就可以对它进行编辑。

Catia 的超级副本功能适用于相似零件的建模。在使用前首先要分析相似零件的构造逻辑关系，以确定输入参数（参数可以是尺寸、点、直线、曲线、平面和曲面等几何参数、矢量参数等元素或信息），其次是调用超级副本功能，在catia 软件的零件设计状态，打开“Tools 工具栏”，从工具栏中选择“Instantiate From Selection 从选择实例化”执行副本的命令。超级副本在接收到设计输入数据后，通过事先设计好的建模顺序和逻辑关系自动生成操作和模型，也就是执行“宏”处理。在当前设计环境中引用外部模型使用超级副本时，系统会根据副本模型的输入输出对当前设计环境的输入元素进行逻辑运算，得到和副本相同类型的输出数据。

2 超级副本在船体建模方面的具体操作和应用

2.1 创建外板纵向骨材支持面

应用3DE 平台进行建模过程中，创建外板纵向骨材时首先选择一个纵骨所处的平面，即支持面。对于建外板纵向骨材时，3DE 平台默认支持面只有两种，一种是与外板的法向垂直，另外一种是水平方向。然而这两种情况都与实际情况不符，第一种情况如图1 所示，演示用的球扁钢是沿板的法线方向，与正确位置的球扁钢有明显区别；第二种情况如图2 所示，演示用的球扁钢是沿水平方向，与正确位置的球扁钢的方向差别比沿法线方向还要大。

因此在实际的建模过程中，我们为了得到球扁钢的正确朝向，需要先找出相应高度的外板纵骨线，以此创建其支持面。实际操作过程比较繁琐，需要花费大量时间手工处理。首先在外板展开图或者骨材剖面找到纵骨的首尾位置所处的平面，然后创建出平面A 和B；第二步根据外板展开图找到纵骨线所在的水平面。创建此水平面与外板的交线C 即纵骨线，见图3 所示。用纵骨首尾平面A 和B 与纵骨线C 相交得到首尾交点a 和b，见图4 所示。

利用过一点创建曲面的法线功能过尾交点b 做外板的法线得到法线c，见图5 所示。利用首交点a和法线c 可确定一个平面即是纵骨平面，见图6 所示。

2.2 创建圆孔和长圆孔开孔加强支持面

众所周知在建模过程中开长圆形孔和圆形孔后，加强肋支持面一般是距孔边缘15mm。

利用超级副本功能可以轻松找到长圆孔和圆孔状开孔的加强肋支持面，要寻找其加强肋支持面也是一件比较繁琐的事，需要根据图纸来得到支持面的空间坐标，然后创建一个平面，以此平面作为支持面，在板上建加强结构。由于孔边缘与加强肋之间的关系，实际可以通过开孔的轮廓来定位加强的位置，这样只需进行一次繁琐的操作，然后将此操作过程生成超级副本，并开放关键参数供修改，就可以实现快速定位孔边加强的支持面。具体操作步骤为：利用取中心轴线功能，找到开孔轮廓线中心轴线A 和B，见图9 所示。将轮廓线进行拉升，得到轮廓线C，利用轴线功能，找到轮廓线C 的中心轴线A1 和B1，见图10 所示。

图1 球扁钢沿板的法线方向

图2 球扁钢沿水平方向

图3 创建纵骨线C

图4 创建首尾交点a 和b

图5 得到法线c

图6 确定纵骨平面

图7 参数输入界面

图8 长圆孔加强肋

图9 中心轴线A 和B

图10 中心轴线A1 和B1

图11 直线D1 和D2

图12 平面S3 和S4

图13 得到加强支持面

图14 参数录入界面

利用两条直线可以确定一个平面的原理，通过直线B 和B1 可以得到平面P1，取P1 和拉伸体的交线得到直线D1 和D2，见图11 所示。以平面P1 为参考平面，以相交直线D1、D2 为旋转轴可以得到平面S1 和S2，同样的方法可获得平面S3 和S4，见图12 所示。

通过将平面S1、S2、S3、S4 进行偏移得到偏移后的平面Z1、Z2、Z3、Z4，将偏移值设置为Q。平面Z1、Z2、Z3、Z4 实际就是我们在实例化中需要用到的支持平面了，而将偏移值Q 设为可修改的参数。在进行实例化时,如图13 所示只要输入开孔轮廓和偏移值之后就能得到加强的支持面。进行一次复制的制作进行打包后，后续的使用则非常的便捷、简明。如图14 所示，只要选定开孔的轮廓，输入偏移值即可创建加强支持面，效率提升达90%以上。

3 结束语

可见，在一些重复性建模项目中，超级副本功能极大地提高工作效率，缩短设计周期。结合catia超级副本易学、易用的特性，在许多领域里都可以借助超级副本节省大量的人工成本。在汽车、船舶、航空、航天及其他工业领域，设计制造已陆续进入全数字化阶段，需要对系统中所有零件和连接件在数字模型中进行表达，然而大量的结构数模并不是毫无规律的，在建模时可以借助超级副本来轻松完成结构形式简单、结构类型相同的模型。在重复性操作中巧妙运用超级副本对缩短建模周期、控制模型质量有巨大帮助。