变高球钢端头节点自动计算与出图胡向忠王彬姜士文张勃大连中远船务造船技术部摘要：本文介绍了船体结构设计中常遇到的变高球钢端头对接节点自动计算与出图的方法。主题词：球钢端头变高出图目前国内的造船行业都以先进的日韩设计理念和生产模式为基础，形成了适应自己船厂的客观条件的设计和生产模式。不论那种模式，对生产设计而言，就是以细化设计，工序前移，节约成本为理念，精度造船，提高生产效率。尤其在当前船舶市场低迷的情况下，精度造船更要在生产设计的源头抓起，在生产设计的各个环节上多下功夫、降本增效。我们在设计中积极探索，研究了变高球钢端头节点自动计算与出图的方法，在这里向大家做一下介绍。在船体结构设计中经常遇到因区域所受载荷不同而引起的结构型材截面变化，其中球钢变化截面的情况较多。传统的设计方法就是将球钢截面需要变化的一端下料时增加30-50mm余量，等到分段组立或合拢时现场切割。例如，HP220*10球钢与HP180*9球钢的变接头对接，，HP220*10的球钢留30余量，见图1。显然，这种设计要求现场处理球钢接头，造成了生产过程中材料和工时的浪费，不符合精度造船的要求。图1目前比较常用的方法是算出球钢规格变化时的端头尺寸，在下料图中给出端头节点图，见图2，以便下料时能精确切割。这种方法相对而言，计算比较麻烦，设计和校对花费时间较多，而且非常容易出现计算错误。因为这种单纯错误会引起现场挖补，不仅会造成材料和工时的浪费，而且船东和船检的满意度大大降低。为了提高设计质量和效率，避免造成现场不必要的返工，必须自动生成这种变截面球钢的端部节点图。因此，我们结合设计经验及EXCEL和CAD软件，编写这个程序，来实现这种节点的自动计算和出图。图2其截面变化的基本原理是将大的球钢沿面板下缘适当切除一部分三角形面积，将球头（面板部分）火工加热后向下压型，使端部压型后的高度等于小球钢的高度，见图3。理想模型是被切除三角形以端点P为顶点的角度等于球头向下压型的转角θ，球头上缘折角点K与P点的连线KP在面板折角的平分线上。根据理想模型，列出计算公式：A=b+h*tan(θ/2)B=h*tanθC=A/cosθ+e*tan(θ/2)*2D=d-h/cosθb=4a,且b≥120这就变成了一道简单的数学题，已知大小球钢规格（各种规格对应的参数都可以从型钢规格表中查询，大球钢腹板高度H，球头宽m，小球钢腹板高度h，球头宽n，腹板高度差a=H-h，，球头保留厚度h），过渡区域长度b（一般等于3a或4a即可满足船级社要求。为了便于加工，我们取b=4a且不小于120mm），求大的球钢加工前形状（切割角θ，腹板保留长度A，腹板保留高度D，球头保留长度C，球头切角宽度f，切角长度g）。图3根据对接的球钢规格，查寻型钢规格表中对应的h和e的数值，带入以上公式，可以求出不同情况下的型钢球头切割长度数值。根据上述基本原理和计算公式，借助EXCEL和CAD软件，按以下方法，实现球头节点计算和出图的自动化。1、新建EXCEL文件。2、建立数据库。新建一个表格，查阅型钢规格表，在表格中输入以下数据，作为整个计算的原始数据库：A~G列，1~36行（注意输入必须准确，因为后续的计算都要从这里取值，行数可以根据实际工作要求自行增加），见表1。表1型钢规格表ABCDEFG1型钢规格高度球宽厚度球头全宽he2HP140*7140197263HP140*8140198274HP140*9140199285HP160*7160227296HP160*8160228307HP160*9160229318HP180*8180258334025.39HP180*9180259344025.310HP180*101802510354025.311HP200*9200289374025.112HP200*102002810384025.113HP200*11.52002811.539.54025.114HP220*102203110414024.715HP220*11.52203111.542.54024.716HP240*102403410444023.917HP240*112403411454023.918HP240*122403412464023.919HP260*102603710474527.420HP260*112603711484527.421HP260*122603712494527.422HP280*112804011515030.723HP280*122804012525030.724HP300*113004311545534.025HP300*123004312555534.026HP300*133004313565534.027H