关于Cero AFX 模块在钢结构设计中的应用

汪佳君

中船第九设计研究院工程有限公司

0 引言

三维软件随着发展日渐成熟，逐渐开始模块化、特质化。为应对不同专业的需求，软件公司开发出对应的三维设计模块。其中对应钢结构的三维设计模块为AFX 模块，AFX 模块在钢结构三维设计中非常便捷，但很少得到充分应用。

AFK 模块在三维设计中可极大提高钢结构设计效率，而目前对AFX 模块的应用较为薄弱。本文结合实际案例的钢结构设计，运用此模块进行总结论证，探讨AFX 模块的应用前景。

1 应用前景

1.1 比要性分析

随着三维正向设计应用的推广，在三维软件应用方面发现许多新的问题及新的解决方式。其中在型钢的处理方面体现的尤为突出，设计中型钢的拼接以及接头处理不会对图纸整体质量产生影响。在三维软件中，这些拼接及接头会产生模型干涉现象，对三维模型、工程图纸和施工图纸的质量产生较大影响，对其处理的不当可能造成整个项目的失败，使用AFX 模块对型钢进行处理问题就迎刃而解。

1.2 实际运用规划

1）通过典型钢结构设备（例如登船塔）的三维建模，充分了解AFX 模块的应用。在三维模型阶段，通过实际应用进行测试，将AFX 模块在实际应用中遇到的错误及问题归纳总结作为后继工作的基础。同时，对其中无法完成的模型或结果不尽如人意的模型结果，总结归纳遇到的问题及难点。

2）将之前的三维模型转化为二维工程图，解决转化过程中的难点及其应用方式的规范处理。其过程中可总结出与以往工程图纸要求的不同之处。

3）总结得到一套AFX 建模实际应用的标准化程序，以便规范钢结构建模的方式方法。

对上述阶段内总结得到的问题及经验进行梳理，对其中能充分提高效率的方式方法进行归纳，将AFX 模块的应用成果编制为实例，供设计人员参考。

以上为应用的3 个阶段，在每个阶段均会有实际应用问题及可能遇到困难进行规划及设想。

1.3 关键点

1）建立模型过程中应用的方法因为建模步骤及建立流程直接决定模型能否正确建立，避免干涉严重。所以，需依照设计思路进行模型建立，完备模型建立的流程及步骤，总结经验教训。

2）二维工程图纸的转化结果的正确性 在得到完备的模型后，对其进行二维工程图转化才能将三维模型转变为可以交付的设计成果。由于转化过程中图纸的问题不可避免地会对设计成果产生影响，也是问题解决过程中需注意的地方，需对模型及以设计图纸有所了解才能正确处理。

2 应用实例

通过查阅PTC 用户手册及咨询相关人员，对AFX设计模块及三维中的设计流程进行规划。一般运用AFX 模块进行设计的产品，都是使用Top-Down 的设计流程，其中结合AFX 模块对其进行典型规划，具体流程如图1 所示。

图1 典型规划流程

2.1 参数配置

在运用AFX 模块之前，需对AFX 模块进行配置。在AFX 模块的信息菜单中，选择编辑安装配置。在其中打开AFX 选项对话框，更改AFX 的相关配置项。即可对AFX 模块进行系统性配置来满足使用要求。配置中最主要的步骤是定义截面梁，截面梁为AFX 模块中的标准界面库，可理解为标准库，因Creo 中没有中国国标的型钢截面，故其需自行配置截面梁。具体配置方式如下：

首先，Creo 中截面梁存储位置为：XCreo3.0MXXXcommon Filesafxpartsprofiles 文件夹下，该文件夹的子文件夹steel_beams_mm 文件夹内包含一组标准数据，可通过修改该标准数据包的相关文件完成截面梁的设定。截面梁设定流程如图2 所示。

图2 截面梁设定流程

将截面梁设定并调用成功后，进行AFX 模块的实际应用阶段。在应用前需特别注意，AFX 不能识别Creo 保存文件的后缀版本号，在三维模型和工程图修改完成并保存后，必须到目录中将前面的零件版本删除，并将最后一个文件的版本号删除。

2.2 结构分解

登船塔根据以往经验进行划分，同时结合模块的特点将登船塔中钢结构部分甄别出来，使用AFX 模块对其进行三维设计。其他部分例如外购件、过桥、转盘等，使用Creo 其他模块进行设计，本文不进行讨论。

登船塔钢结构部分按照登船塔的组成分类分别进行三维设计。登船塔钢结构共3 大类：1）塔体 塔体为登船塔主体结构，根据其中结构情况还可分为钢结构及附件。2）栏杆 栏杆于每层均有。3）扶梯 连接每层的上下通道。其可分钢结构及其与每层连接的连接附件。

由于登船塔各个部分相对独立，对于钢结构部分（如登船塔的塔体）采用AFX 分别设计每个模块后进行总体装配，对于其他部分可采用自顶向下或自底向上的设计方法进行设计。使用AFX 设计登船塔流程的如图3所示。在此流程下，使用AFX 模块完成三维正向设计。

图3 AFX 设计登船塔流程图

创建模型树后，按照分类将登船塔分为2 个层级。第一层级为登船塔总体划分，第二层级为登船塔模块划分。第二层级划分为塔体框架和扶梯2 个模块。将登船塔作为整体项目的产品进行层次划分，有利于将来科研成果的拓展，可通过增加模块量来增加登船塔的功能。

2.3 骨架模型建立

设计骨架创建完成后，可依据登船塔进行骨架模块结构的布置。登船塔的设计是确定最大登高，以此为依据进行每层高度的区分，可确定登船塔每层平台位置。每层平台通过四角的立柱连接支撑，平台及立柱采用H形钢。将以上内容确定后，就可在骨架中创建结构总体布局，如各层平台中心面、横向中心线、纵向中心面等。之后绘制H 形钢放置曲线，如H 形梁竖直中心放置曲线、每层放置曲线。

随后根据每层层高，按照通行要求，如是否双通道扶梯、边缘通行空间需留存多少、是否有其他通行要求，便可确定平台大小及布置情况。然后，在对应骨架层上应用草绘功能，将平台外形、平台内部开口、通行通道、纵横梁布置等位置尺寸，绘制于骨架模型内。随后将斜撑所需面创建出来，沿着创建的面与面的交线，将支撑绘制出来。最后，确定每块斜撑上的节点板，根据节点板要求绘制外形，得到最终的骨架模型如图4 所示。

图4 骨架模型

2.4 设计深化

在绘制的骨架模型中，一步一步得到完成的登船塔的三维模型。同时根据计算过程中，截面梁确定的先后顺序进行截面梁的装配、定义。最先装配的是立柱，随后是主梁及平台的装配。当立柱平台装配到位，再装配斜撑，最后是节点板。

当登船塔主体模型完成后，再对其中装配的截面梁进行调整，使其位置及定义均符合设计意图。修改后，形成一个完成的三维模型文件。

在截面梁全部装配、定义完成后即主装配结束，需处理相关接头，处理各截面梁之间交点及结合面，用来完善各截面梁的模型细节及信息。最后，通过连接器创建所有节点板的模型。

通过以上步骤即可完成登船塔三维模型，所有细节均为实体模型，具有依靠骨架模型进行参数化设计。将来如遇雷同设计，即可通过调整骨架模型来调整三维模型。同时，三维正向模型的参数也会随着骨架模型的变化而变化。

具备参数的三维模型转化为二维工程图共有5 个步骤：新建工程图、添加视图、添加剖面、尺寸及公差标注、技术要求编写，与AutoCAD 出图逻辑一致。本文可为将来三维正向推进工作提供实例及依据。在三维设计中可提升整体设计效率，提高在钢结构设计中的应用效率。

3 设计意义及后续展望

基于骨架模型建立的AFX 模型在后续登船塔项目中可直接修改应用，因其采取模块化布置，如有新功能需要添加可通过新增子模块的方式增加新的功能，也可为后续设计留有接口。模型具有可衍生性、可再利用性、具有参数化修改性等特性。

本文完成登船塔的AFX 模块建模，得到完整且可利用的三维模型及其二维工程图。完成专用设备其中一个大类的设备建模。之后，可以选择设备专业其他大类设备进行尝试建模、摸索规律。