现代船舶模型制作生产工艺设计

丁斌

摘要：现代船舶模型是完全依照真船的形状、结构、色彩，甚至内饰部件，严格按比例缩小而制作的比例模型。由于现代船舶船型用途多样，船体线型对光顺度要求高并且对产量有一定要求等特点，现代船舶模型的制作就有别于传统木制古船模的手工制作工艺流程。需要适当引入标准化生产管理模式，充分利用现有计算机辅助设计、计算机辅助制造以及计算机数字控制一体化技术。通过针对现代船模生产工艺流程的设计，迅速提高船模制作效率和精度。

关键词：船舶模型;生产工艺;标准化生产;自动化

引言

随着造船业以及制造业的发展，船模的制作也应该随之发展。现代船舶模型需要从船舶的形状结构颜色来还原真实的船舶状态，以达到展示实际船舶甚至模拟实验的目的。所以对制作精度以及尺寸比例的把握提出了较高的要求。同时现在造船业的发展使船舶生产周期缩短，与之配套的船模生产能否跟上船舶生产的速度也是需要现在船模生产所要解决的一大问题。

所以在现代船模的制作中，需要充分利用起各种工艺和管理方法，找到合理的制作材料和加工方法。并且通过大量的实践验证，设计出一个系统性的工艺流程。在遇到不同的船舶模型时，都可以快速准确的制作出高质量的船舶模型。

1工艺流程规划

现代船舶模型的制作的工艺流程规划中，先将船模分解成多个部分来制作。每个部件通过最适合每个部件的方式制作，最后再将这些部件用黏合剂粘接起来。这样一来，每个部件的生产管理交由特定的人员或者机械，将船模这种小批量多变化的产品也适当的运用标准化生产的方式进行。

根据不同的船型，船模的制作大体分成船体、驾驶台、桅杆以及船舶通用配件组成。他们的制作可以同步交错进行，每个部件也会有自己的工艺流程设计，将这些部件都生产完毕以后装配完毕即可。

船舶的种类决定了之后的制作工艺流程。比如常见的散装船以及集装箱船的船模制作和港口工作船如拖轮的船模制作就存在一定的差异，不同的种类需要有对相应的工艺流程做出调整。以下举两个常见流程的例子：

散货船集装箱船等一般货船的船体十分独立，有特定的形式。所以先根据船体的执行标准（各部件的执行标准会在下文具体表述）单独制作船体。同理这类驾驶台也有十分独立的上层建筑，也需要同样独立制作。在货舱部分就根据具体情况考虑是直接放入船体的制作还是单独制作然后再一起总装。最后将各个完成的部件总装。

客船渡船以及滚装船等运输船上层甲板建筑总体效果上是与船体混成一体的。这在船模的制作中需要将他们看作一个整体来制作。根据结构将其上层建筑作为船体的一部分在制作船体时就制作为一体。之后就可以直接将剩下的部件组装起来就可以了。

2各部件执行流程

船模制作中最主要也是不同船型都会制作的部件不外乎船体、驾驶台以及船舶通用配件。以下对不同的部件设计具体的执行标准。

2.1船体制作流程

船体的制作分为形体塑造，表面打磨以及喷漆分色这三个步骤。每个步骤根据具体船模的要求可以通过不同的方式实现。

船體模型的制作传统上是通过玻璃钢船体的制备方式进行生产的，随着今年来3D打印技术的成熟以及成本的下降，这种技术十分适用在船模制作中。但是这项生产方式在船模的制作中也存在制作成本以及强度等方面的不足，这就需要制定一套完整的应用条件以及流程。

开始制作船体之前我们就需要确定船体的用处，是需要安装动力还是有长途运输的需要。如果有船体强度的要求的话，传统的玻璃钢船体在强度上就比快速成型技术更有优势。制作玻璃钢加强的船体需要通过型线图先绘制二维图纸，包括船体的龙骨、肋骨以及甲板。根据图纸使用数控雕刻机切割板材，一般板材适用高分子聚合材料，以ABS（共聚物）工程塑料最为常用。将龙骨肋骨以及甲板组装起来，使用玻璃纤维布进行蒙皮。调配环氧树脂，分多次涂刷在蒙皮上，因环氧树脂调配中容易发热，所以尽量薄涂多层。待完全干燥后将多余的纤维布修整光洁，就完成了形状的塑造。

如果船体对强度没有特别要求，则使用3D打印的方式。打印船体首先需要得到船体的三维数模，然而设计院设计船舶时使用的数模并不适用于模型的打印。这里就需要使用工程设计软件进行建模。得到三维模型以后将其导入到切片软件里面进行切片形成G代码，之后才可以通过打印机直接成型。这里注意一点，3D打印的方式有很多种，在船模的制作中最为常用的就是热熔层积（FDM）以及光固化（SLA）的方式，前者使用高分子材料线材比如PLA（聚乳酸），后者则使用光敏树脂。使用FDM方式打印出来的船体表面比较粗糙但是成本较低，而光敏树脂表面则光洁很多，但是成本较高。所以在具体制作中也需要根据是否需要控制成本来选择生产方式。

之后在得到粗胚的船体后，就需要在表面刮腻子，将不平顺的地方补平。待腻子干燥后打磨整形，反复多次直到船型光顺。这时就可以喷涂一次底漆，使用目数高的砂纸进行打磨，也是反复多次直到船体表面光滑。

根据实际船舶涂装喷涂面漆，进行遮盖后多次喷漆以分色。最后在表面喷涂一层保护漆后，船体部分制作完成。

2.2驾驶台制作流程

驾驶台也可以通过快速成型和板材切割以后再组装两种方式生产。如果驾驶台造型复杂，则通过3D打印的方式直接生产。当驾驶台的造型多是成长方体的情况下，可以通过雕刻机下料然后组装的方式。

不过不管是哪一种方式生产，都需要注意为了分色方便，一般都将驾驶台按不同层的甲板分件。这样在喷漆过程中使甲板的分色便利了很多，分色喷漆完成后再按秩序组装起来。

2.3建立船舶通用配件数据库

在现代船舶模型的制作中，船上的很多零件都是标准件。这其中有锚、螺旋桨、带缆桩、救生圈等。这些通用的零部件都是有自己的标准以及选用手册的。这就使我们的船模制作产生了便利。建立起一个拥有一般船用物品的数模数据库，当确定船模的比例后，直接从数据库中调取船模上这些零件的模型。通过光固化的方式打印出来，直接就可以喷漆使用。

对于比例合适的通用配件来说，也可以使用注塑的方式批量生产一批。注塑的零件成本低且细节丰富，可以直接使用。

3结论

使用这一套生产工艺流程，将船模各部件的生产加工形成一个独立又不割裂的整体。每个生产部件都可以使用更适合的生产加工方式生产，每一个工序也有一个规范的标准化流程。通过大量使用数控雕刻以及快速成型设备的工艺流程，极大的提高了船模制作的自动化水平和加工精度，船模的产量也有明显的提升。