關于Cero AFX 模塊在鋼結構設計中的應用

汪佳君

中船第九設計研究院工程有限公司

0 引言

三維軟件隨著發展日漸成熟，逐漸開始模塊化、特質化。為應對不同專業的需求，軟件公司開發出對應的三維設計模塊。其中對應鋼結構的三維設計模塊為AFX 模塊，AFX 模塊在鋼結構三維設計中非常便捷，但很少得到充分應用。

AFK 模塊在三維設計中可極大提高鋼結構設計效率，而目前對AFX 模塊的應用較為薄弱。本文結合實際案例的鋼結構設計，運用此模塊進行總結論證，探討AFX 模塊的應用前景。

1 應用前景

1.1 比要性分析

隨著三維正向設計應用的推廣，在三維軟件應用方面發現許多新的問題及新的解決方式。其中在型鋼的處理方面體現的尤為突出，設計中型鋼的拼接以及接頭處理不會對圖紙整體質量產生影響。在三維軟件中，這些拼接及接頭會產生模型干涉現象，對三維模型、工程圖紙和施工圖紙的質量產生較大影響，對其處理的不當可能造成整個項目的失敗，使用AFX 模塊對型鋼進行處理問題就迎刃而解。

1.2 實際運用規劃

1）通過典型鋼結構設備（例如登船塔）的三維建模，充分了解AFX 模塊的應用。在三維模型階段，通過實際應用進行測試，將AFX 模塊在實際應用中遇到的錯誤及問題歸納總結作為后繼工作的基礎。同時，對其中無法完成的模型或結果不盡如人意的模型結果，總結歸納遇到的問題及難點。

2）將之前的三維模型轉化為二維工程圖，解決轉化過程中的難點及其應用方式的規范處理。其過程中可總結出與以往工程圖紙要求的不同之處。

3）總結得到一套AFX 建模實際應用的標準化程序，以便規范鋼結構建模的方式方法。

對上述階段內總結得到的問題及經驗進行梳理，對其中能充分提高效率的方式方法進行歸納，將AFX 模塊的應用成果編制為實例，供設計人員參考。

以上為應用的3 個階段，在每個階段均會有實際應用問題及可能遇到困難進行規劃及設想。

1.3 關鍵點

1）建立模型過程中應用的方法因為建模步驟及建立流程直接決定模型能否正確建立，避免干涉嚴重。所以，需依照設計思路進行模型建立，完備模型建立的流程及步驟，總結經驗教訓。

2）二維工程圖紙的轉化結果的正確性 在得到完備的模型后，對其進行二維工程圖轉化才能將三維模型轉變為可以交付的設計成果。由于轉化過程中圖紙的問題不可避免地會對設計成果產生影響，也是問題解決過程中需注意的地方，需對模型及以設計圖紙有所了解才能正確處理。

2 應用實例

通過查閱PTC 用戶手冊及咨詢相關人員，對AFX設計模塊及三維中的設計流程進行規劃。一般運用AFX 模塊進行設計的產品，都是使用Top-Down 的設計流程，其中結合AFX 模塊對其進行典型規劃，具體流程如圖1 所示。

圖1 典型規劃流程

2.1 參數配置

在運用AFX 模塊之前，需對AFX 模塊進行配置。在AFX 模塊的信息菜單中，選擇編輯安裝配置。在其中打開AFX 選項對話框，更改AFX 的相關配置項。即可對AFX 模塊進行系統性配置來滿足使用要求。配置中最主要的步驟是定義截面梁，截面梁為AFX 模塊中的標準界面庫，可理解為標準庫，因Creo 中沒有中國國標的型鋼截面，故其需自行配置截面梁。具體配置方式如下：

首先，Creo 中截面梁存儲位置為：XCreo3.0MXXXcommon Filesafxpartsprofiles 文件夾下，該文件夾的子文件夾steel_beams_mm 文件夾內包含一組標準數據，可通過修改該標準數據包的相關文件完成截面梁的設定。截面梁設定流程如圖2 所示。

圖2 截面梁設定流程

將截面梁設定并調用成功后，進行AFX 模塊的實際應用階段。在應用前需特別注意，AFX 不能識別Creo 保存文件的后綴版本號，在三維模型和工程圖修改完成并保存后，必須到目錄中將前面的零件版本刪除，并將最后一個文件的版本號刪除。

2.2 結構分解

登船塔根據以往經驗進行劃分，同時結合模塊的特點將登船塔中鋼結構部分甄別出來，使用AFX 模塊對其進行三維設計。其他部分例如外購件、過橋、轉盤等，使用Creo 其他模塊進行設計，本文不進行討論。

登船塔鋼結構部分按照登船塔的組成分類分別進行三維設計。登船塔鋼結構共3 大類：1）塔體 塔體為登船塔主體結構，根據其中結構情況還可分為鋼結構及附件。2）欄桿 欄桿于每層均有。3）扶梯 連接每層的上下通道。其可分鋼結構及其與每層連接的連接附件。

由于登船塔各個部分相對獨立，對于鋼結構部分（如登船塔的塔體）采用AFX 分別設計每個模塊后進行總體裝配，對于其他部分可采用自頂向下或自底向上的設計方法進行設計。使用AFX 設計登船塔流程的如圖3所示。在此流程下，使用AFX 模塊完成三維正向設計。

圖3 AFX 設計登船塔流程圖

創建模型樹后，按照分類將登船塔分為2 個層級。第一層級為登船塔總體劃分，第二層級為登船塔模塊劃分。第二層級劃分為塔體框架和扶梯2 個模塊。將登船塔作為整體項目的產品進行層次劃分，有利于將來科研成果的拓展，可通過增加模塊量來增加登船塔的功能。

2.3 骨架模型建立

設計骨架創建完成后，可依據登船塔進行骨架模塊結構的布置。登船塔的設計是確定最大登高，以此為依據進行每層高度的區分，可確定登船塔每層平臺位置。每層平臺通過四角的立柱連接支撐，平臺及立柱采用H形鋼。將以上內容確定后，就可在骨架中創建結構總體布局，如各層平臺中心面、橫向中心線、縱向中心面等。之后繪制H 形鋼放置曲線，如H 形梁豎直中心放置曲線、每層放置曲線。

隨后根據每層層高，按照通行要求，如是否雙通道扶梯、邊緣通行空間需留存多少、是否有其他通行要求，便可確定平臺大小及布置情況。然后，在對應骨架層上應用草繪功能，將平臺外形、平臺內部開口、通行通道、縱橫梁布置等位置尺寸，繪制于骨架模型內。隨后將斜撐所需面創建出來，沿著創建的面與面的交線，將支撐繪制出來。最后，確定每塊斜撐上的節點板，根據節點板要求繪制外形，得到最終的骨架模型如圖4 所示。

圖4 骨架模型

2.4 設計深化

在繪制的骨架模型中，一步一步得到完成的登船塔的三維模型。同時根據計算過程中，截面梁確定的先后順序進行截面梁的裝配、定義。最先裝配的是立柱，隨后是主梁及平臺的裝配。當立柱平臺裝配到位，再裝配斜撐，最后是節點板。

當登船塔主體模型完成后，再對其中裝配的截面梁進行調整，使其位置及定義均符合設計意圖。修改后，形成一個完成的三維模型文件。

在截面梁全部裝配、定義完成后即主裝配結束，需處理相關接頭，處理各截面梁之間交點及結合面，用來完善各截面梁的模型細節及信息。最后，通過連接器創建所有節點板的模型。

通過以上步驟即可完成登船塔三維模型，所有細節均為實體模型，具有依靠骨架模型進行參數化設計。將來如遇雷同設計，即可通過調整骨架模型來調整三維模型。同時，三維正向模型的參數也會隨著骨架模型的變化而變化。

具備參數的三維模型轉化為二維工程圖共有5 個步驟：新建工程圖、添加視圖、添加剖面、尺寸及公差標注、技術要求編寫，與AutoCAD 出圖邏輯一致。本文可為將來三維正向推進工作提供實例及依據。在三維設計中可提升整體設計效率，提高在鋼結構設計中的應用效率。

3 設計意義及后續展望

基于骨架模型建立的AFX 模型在后續登船塔項目中可直接修改應用，因其采取模塊化布置，如有新功能需要添加可通過新增子模塊的方式增加新的功能，也可為后續設計留有接口。模型具有可衍生性、可再利用性、具有參數化修改性等特性。

本文完成登船塔的AFX 模塊建模，得到完整且可利用的三維模型及其二維工程圖。完成專用設備其中一個大類的設備建模。之后，可以選擇設備專業其他大類設備進行嘗試建模、摸索規律。