CATIA V6在鋼橋加工詳圖中的應(yīng)用

梁善國 張帆

摘? 要：CATIA V6是達(dá)索系統(tǒng)旗下的CAD/CAE/CAM一體化軟件，其適用于造型復(fù)雜、超大體量等建筑項(xiàng)目的概念設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)空間曲面造型、分析等多種設(shè)計(jì)功能?；诖耍疚耐ㄟ^應(yīng)用達(dá)索系統(tǒng)CATIA建模軟件創(chuàng)建鋼結(jié)構(gòu)橋梁，從制造角度去實(shí)現(xiàn)信息化發(fā)展。

關(guān)鍵詞：CATIA;施工詳圖;曲面;三維模型

中圖分類號(hào)：TU391? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：2096-6903（2020）08-0000-00

0引言

建設(shè)項(xiàng)目是個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要各階段相互銜接、各專業(yè)協(xié)同工作。目前我國大部分建設(shè)項(xiàng)目的各個(gè)節(jié)段（立項(xiàng)、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維）還停留在二維平面設(shè)計(jì)，這導(dǎo)致信息溝通、資源調(diào)配、進(jìn)度控制等方面的統(tǒng)一管理復(fù)雜且低效。

近年來，隨著建筑行業(yè)信息化在以建筑信息模型（BIM）技術(shù)為代表的普及應(yīng)用下，中國建筑行業(yè)的信息化建設(shè)水平有了大幅提升。CATIA V6是達(dá)索系統(tǒng)旗下的CAD/CAE/CAM一體化軟件，適合于造型復(fù)雜、超大體量等建筑項(xiàng)目的概念設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)空間曲面造型、分析等多種設(shè)計(jì)功能。本文通過應(yīng)用達(dá)索系統(tǒng)CATIA建模軟件創(chuàng)建鋼結(jié)構(gòu)橋梁，實(shí)現(xiàn)三維展示設(shè)計(jì)成果、各專業(yè)沖突檢測、深化復(fù)雜節(jié)點(diǎn)、輸出實(shí)際工程數(shù)量、鋼結(jié)構(gòu)加工圖，以此提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

1詳圖設(shè)計(jì)中CATIA軟件的優(yōu)勢(shì)

當(dāng)前鋼橋施工詳圖設(shè)計(jì)采用傳統(tǒng)CAD模式，其設(shè)計(jì)難點(diǎn)有：

（1）很難準(zhǔn)確表達(dá)三維空間曲面結(jié)構(gòu);

（2）對(duì)復(fù)雜三維模型表達(dá)不夠清晰;

（3）效率低;

CATIA軟件作為3D體驗(yàn)平臺(tái)的核心產(chǎn)品，具有強(qiáng)大的曲面建模功能及參數(shù)化能力，能夠解決采用傳統(tǒng)CAD模式進(jìn)行施工詳圖設(shè)計(jì)的以上難點(diǎn)，在建模、出圖和加工方面都有著很大優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在：

（1）建模方面：大大提升效率，支持整體建模、復(fù)雜曲面建模。

（2）出圖方面：自動(dòng)批量出圖，曲面直接展開，避免干涉。

（3）加工方面：精確下料，提升材料利用率。

2施工詳圖中的CATIA應(yīng)用與二次開發(fā)

2.1 CATIA的詳圖設(shè)計(jì)應(yīng)用

以某匝道鋼箱梁為例，利用CATIA進(jìn)行詳圖設(shè)計(jì)。

（1）根據(jù)曲線鋼箱梁特點(diǎn)，在考慮了平曲線、豎曲線、預(yù)拱后批量快速建立模型，如圖1所示。

（2）根據(jù)節(jié)段劃分要求，自動(dòng)考慮節(jié)段分塊邏輯，實(shí)現(xiàn)曲線鋼箱梁節(jié)段劃分，并自動(dòng)進(jìn)行樹形結(jié)構(gòu)分解（匝道、聯(lián)、節(jié)段、塊、單元、板）、標(biāo)準(zhǔn)編碼、附加屬性。通過EKL腳本建模，實(shí)現(xiàn)了同一種類型的橋梁只需同一套EKL模板，提高了設(shè)計(jì)效率，如圖2所示。

（3）進(jìn)行三維模型的碰撞檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)圖元之間的沖突，并加以修正，降低傳統(tǒng)2D設(shè)計(jì)模式的錯(cuò)、漏、碰、缺等現(xiàn)象的出現(xiàn)，提高施工效率和質(zhì)量，縮短工期。

（4）曲面板件自動(dòng)展開，用于提料以及詳圖;曲面展開提料是傳統(tǒng)CAD模式中一個(gè)難點(diǎn)，其效率低下且準(zhǔn)確度較低，而利用CATIA獨(dú)有的創(chuàng)成式曲面模塊，能夠很好的解決這個(gè)問題，為曲面板件提供可靠的下料依據(jù)，如圖3所示。

（5）生成提料圖表，批量提取頂板單元、底板單元、腹板單元、橫隔板及加勁板寬度、長度、板件重量，匯總至表格，且根據(jù)用戶需求，異形板件用表加圖的形式來表達(dá)，如表1所示。

（6）模型自動(dòng)化出圖輔助，按規(guī)則生成加工詳圖所需要幾何外形以及輔助線形，補(bǔ)充以及完善標(biāo)注。通過提取曲面板件控制點(diǎn)局部三維坐標(biāo)，得到曲面板件矢高圖，方便加工定位、安裝。

2.2針對(duì)詳圖設(shè)計(jì)的CATIA二次開發(fā)

鋼結(jié)構(gòu)加工詳圖的BIM信息模型數(shù)據(jù)量大，包括3D幾何信息，板件和構(gòu)件圖紙且分別分散在不同的實(shí)例化零件中，如果手動(dòng)更新和導(dǎo)出這些圖紙將會(huì)產(chǎn)生大量的工作量，利用C++進(jìn)行編寫，CATIA二次開發(fā)進(jìn)行批量更新和提取分散在各個(gè)零件中的圖紙，大大提高了其生成效率。

2.2.1 系統(tǒng)功能

該系統(tǒng)是基于圖紙的批量導(dǎo)出，通過物理產(chǎn)品最高層級(jí)的ID號(hào)，批量查找圖紙并把模型更新到與當(dāng)前模型相匹配并予以保存。再把更新保存的圖紙發(fā)布出來，后臺(tái)通過調(diào)用服務(wù)器，導(dǎo)出發(fā)布圖紙。

2.2.2圖紙批量導(dǎo)出

（1）圖紙批量查找，通過物理產(chǎn)品最高層級(jí)的ID號(hào)批量查找圖紙，縮減人工查找時(shí)間。

（2）圖紙自動(dòng)更新及保存，把圖紙更新到與當(dāng)前模型相匹配并對(duì)其進(jìn)行保存。

（3）圖紙發(fā)布與導(dǎo)出，圖紙服務(wù)器更新保存，后臺(tái)調(diào)用服務(wù)器，導(dǎo)出發(fā)布的圖紙。

2.3對(duì)CATIA的補(bǔ)充

目前我們交付的成果除了精確的CATIA模型外，還包括按業(yè)主要求的CAD圖紙格式，目前采用的drafting模塊能準(zhǔn)確快速的導(dǎo)出二維圖紙，但是也有些內(nèi)容不能滿足實(shí)際生產(chǎn)要求。根據(jù)實(shí)際情況，通過CAD二次開發(fā)作為對(duì)CATIA應(yīng)用的補(bǔ)充，對(duì)導(dǎo)出的圖紙成果進(jìn)行批量化、智能化處理，節(jié)約了人力、提高了效率。

2.4對(duì)板件進(jìn)行自動(dòng)尺寸標(biāo)注和文字標(biāo)注

復(fù)雜的板件中，drafting模塊的圖紙更新不能使模板中的圖紙標(biāo)注隨之更新，我們只有導(dǎo)出板件輪廓圖形，然后在CAD中進(jìn)行標(biāo)注等完善成圖，這樣效率才會(huì)有更大的提升空間。對(duì)此，我們一方面研究在CATIA中如何解決，另一方面我們通過CAD二次開發(fā)，根據(jù)板件輪廓的幾何信息自動(dòng)生成標(biāo)注等圖紙要素，快速成圖。

3小結(jié)

BIM技術(shù)是一項(xiàng)技術(shù)變革，其核心價(jià)值是數(shù)字信息的快速處理。BIM技術(shù)的應(yīng)用是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，通過協(xié)同平臺(tái)整合信息化管理是必經(jīng)路徑，廣泛應(yīng)用數(shù)字化、自動(dòng)化、智能化設(shè)備可以更好的發(fā)揮其作用，體現(xiàn)其價(jià)值，實(shí)現(xiàn)卓越績效。CATIA作為鋼橋制造中的建模軟件，從制造角度去建立是實(shí)現(xiàn)信息化的基礎(chǔ)，目前已經(jīng)做了一些研究探索，從中也認(rèn)識(shí)到已有三維軟件的不足，因此需要更深入的去學(xué)習(xí)認(rèn)識(shí)軟件，做好后續(xù)開發(fā)工作，提高效率和精準(zhǔn)度，為提高效益做好基礎(chǔ)工作。

收稿日期：2020-07-05

作者簡介：梁善國（1977—），男，四川榮昌人，本科，工程師，研究方向：鋼結(jié)構(gòu)橋梁制造、BIM技術(shù)。