Inventor技术在超大沉箱建模中的应用（上）
3 Inventor绘制沉箱外片模板图
在Inventor结构生成器的支持下，模板设计应从骨架模型开始，并将其放在一个装配中。骨架模型可以用来确定插入的结构成员的位置和初始长度，可以用装配中的多个骨架模型创建结构成员，并且可以在骨架模型之间创建结构件成员。当编辑参考骨架模型时，会自动更新结构件成员。
3.1 模板桁架绘制
首先绘制出桁架草图作为骨架模型，利用Inventor提供的“结构生成器”在骨架上放置结构件，并对各个接头处进行端部处理。
3.1.1 创建新零件
按照图12所示尺寸绘制草图，保存为“桁架轮廓线.IPT”，然后单击工具栏中文档设置对话框BOM表选项卡中，将BOM表结构设置为虚构件。
图12 桁架轮廓线
3.1.2 新建装配
在工具面板中点击“插入”工具，保存文件后，弹出插入对话框。设置结构成员的各个参调入零件“桁架轮廓线.IPT”，从部件环境切换到“结构生成器”环境，数和方向，然后在“桁架轮廓线.IPT”的草图线上放置结构件，参见如图13。
图13 结构件选择
3.1.3 修剪桁架
“选择修剪一延伸到面”工具，分别用桁架两个外弦杆内表面修剪内部腹杆，并设置间隙为1mm，参见图14，修剪完成结果见图15。
图14 桁架修剪图
图15 结果模型
3.2 面板绘制
面板绘制较为简单，可先在拉伸的面板上新建肋板分布草图，以草图为轮廓线通过“结构生成器”环境放置肋板结构件（纵横向角钢及扁铁）。也可采用阵列功能将肋板结构件按固定间距在部件环境下组合。面板绘制图见图16及图17。
图16 面板绘制图
图17 面板细部图
3.3 模板装配
新建部件，单击“装入零部件”调入已绘制完成的面板及桁架，在装配选项中选择“约束”，在“方式”中选择“配合”或“表面齐平”方式对面板及桁架进行组合，组合完成后使用“阵列”功能阵列桁架，组合后效果图见图18及图19。
图18 装配后效果图
图19 装配后细部图
3.4 工程图创建
三维图绘制完成后，通过Inventor提供的二维工程图功能，可实现平面、立面及剖面图的生成，而且可以做到二维与三维的关联更新。
3.4.1 基础视图
新建工程图，创建基础视图，在文件栏中打开上一步绘制好的模板装配图，在比例选项栏中，选择合适比例，在方向栏中，分别选择前视图、左视图、俯视图，如图20。
图20 基础视图创建
3.4.2 尺寸标注
单击标题栏中标注，在“尺寸样式”中定义尺寸外观，选择标注中通用尺寸对工程图进行标注。参见图21。
图21 尺寸标注
4 Inventor辅助大沉箱吃水线外观设计
4.1 吃水线外观设计
虽然吃水线外形设计完成，但具体尺寸大小及在整个沉箱面应占多大比例难以确定。为确保喷涂后整体美观，利用Inventor中尺寸表达式，不断修改尺寸线长度大小，直至比例适合，美观为止。
4.1.1 绘制草图并标注尺寸
Inventor中尺寸和图形是“关联”的，当改变尺寸数值后，尺寸会驱动图形变化。若吃水线比例大小不合适，可随时修改尺寸，驱动吃水线长度及位置大小。在已绘制好的沉箱侧面新建草图，绘制好1m高吃水线并拉伸草图，拉伸距离为1mm。草图绘制见图22。
图22 吃水线草图
4.1.2 阵列吃水线
将上一步骤拉伸草图设为可见，沿路径矩形阵列该特征。阵列方向选择如图23中所示方向，完成全部吃水线轮廓绘制。选中阵列后区域，右键选择特性，将颜色选为红色，见图24。
图23 沿路径阵列
图24 吃水线创建
4.1.3 确定比例
吃水线绘制完成后，不断调整草图尺寸大小，右键草图选项，选择编辑草图，对草图尺寸做适当修改，直到最终确定最佳比例大小为止。效果图见图25。
图25 调整草图尺寸后比选
4.1.4 确定尺寸线模板
根据上一步骤选定的最佳比例，选取草图尺寸，最终确定喷涂模板。喷涂模板图见图26。
图26 吃水线尺寸图
4.1.5 喷涂位置确定
喷涂位置选择沉箱长边两侧及拖环处，便于沉箱起浮、拖运、安装时，时刻观察吃水深度及拖环在水中落浮差。大沉箱吃水为8.2米，因此吃水线起点自沉箱底面8米处开始至沉箱顶部17m位置，主拖环处吃水线喷涂为8～10米。大沉箱吃水线在大沉箱起浮、拖运过程中起到了重要的施工参照作用，做到了准确、醒目、美观。实际效果见图27照片。
图27 吃水线实际喷涂后照片
5 结语
利用Inventor三维技术广阔的视觉空间效果对大沉箱进行建模，不但在外观上使得构筑物清晰可见，同时方便获得施工参数，便于施工。在大沉箱模板设计中，利用Inventor绘制沉箱模板图，使得模板图绘制快捷、简单，修改方便。同时在设计过程中可实现模板拼装组合，能够及时发现纰漏，并及时处理，避免造成施工时不必要的工序和模板制作成本。大沉箱尺寸超常规，标识及吃水线喷涂所在面面积大，无具体实体可参照，对大沉箱标识及吃水线喷涂后外观进行观察、推敲和修改设计，可从中选择比较合理、美观的设计方案。在大沉箱施工过程中，Inventor在工程量计算、浮游稳定性验算、螺栓强度验算等方面也得到了应用。伴随三维技术的不断推广使用，三维技术建模在施工中的应用也将更加广泛。
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