进行三维建模，以避免后期在运动仿真过程中发生与实际不相符的情况。随着产品标准化实施进程的进一步深入，完全有可能在不久的将来，利用全参数三维建模技术对锚进行建模。也可在逐步使用过程中，对已使用过的锚建立一个锚三维模型数据库，以便在以后的使用中方便地调用。
    结合工厂常用的锚、锚链、锚机的型号，兼顾国家行业标准建立了锚、锚链参数库，同系列标准件可以通过一个程序实现参数的调用。每个标准件建立时都要有其中心基准，调用时就依据这些基准实现零件的准确放置。利用UG中特征的定位功能或者零件的装配定位功能，实现标准件与其他零件的位置关系。对于一个由几个标准零件装配在一起而组成的标准部件，可以先在后台数据库中建立相对应的参数传递，实现尺寸链接关系，再通过定位功能实现相互位置关系。还可以用某一个主参数去驱动其他次要参数，甚至还可以建立标准件位置间的约束参数，将约束参数和尺寸参数一同存入后台数据库，实现更大程度上的参数化。
2.1.2 标准件图库的建库方法
    基于MenuScript+UIStyler二次开发工具并与VC（MFC）结合的建库方法，就能很好的满足上述要求[5-6]。其具体步骤如下：首先，通过交互界面建立标准件的模板零件(Template Part)，设定基准中心，几何参变量，给定标准件名称、标准件功能属性和分类编号 ，如果是标准件部件还需给出主参数和约束参数，然后将上述数据和模板零件图号(*.prt)存入数据库。接着，在调用标准件时，先调用模板零件，再通过交互界面设定零件参变量值及位置关系，最后用户就可以存为自己的零件了。
    由于UG本身可以通过动态链接库(DLL)实现UG系统内的图形界面与系统内核的通信，而且DLL方式执行速度快，故本文提出通过DLL方式嵌入的方式，实现UG、UFUN与MFC之间的通信。实现方案如图2和图3：

图2  接口方案

图3 锚系参数查询流程图

2.2 基于UG二次开发锚系标准件库应用步骤
    根据建库原理首先建立了锚系标准件参数数据库，本锚系数据库设计规划出的实体有：锚系舾装数法配置实体、霍尔锚实体、海军锚实体、斯贝克锚实体、有档锚链实体、无档锚链实体。这些实体包含具体信息，通过相互之间的作用形成数据的流动。
2.2.1 应用步骤
    在进行船舶锚系的设计时，首先根据舾装数获得锚的个数、名义重量和锚链口径。然后根据锚的名义重量选择锚的形式，得到具体参数；根据锚链口径可获得肯特式连接的有档铸钢锚链的参数。其界面如图4所示。

图4  UG下开发的锚系三维参数化标准件库界面

    锚系配置方案，根据船级社规范决定。由于锚是外购件，尽管有相关的国标，但由于各厂家在制造过程采用的实际参数各不相同，因此需在定购后根据对方提供的实际图纸进行三维建模。在建模过程中特别需要注意的是锚上加强筋的实际尺寸。在初步建模完成后，需对其重量及重心位置进行检查，若发现重量及重心位置与实际相差太大，则必须对相关尺寸进行复核和校正。点击锚/锚链选型级联菜单，进入具体操作如图5～图8：

图5  选择船级社

图6 输入舾装数的界面

    选择船级社，确认后，弹出输入舾装数的界面如图6，输入舾装数后，按“获得主参数”按扭，得到根据规范查的配置主参数如图7。选择锚类型（如SPEK锚），得到斯贝克锚的主要尺寸参数，点击“造型”按扭，得到锚的造型，为下一步锚穴和锚唇设计，以及为拉锚仿真作准备。同样锚链可以得到锚链节数，长度如图7。

图7 配置主参数

图8 锚链参数计算

图9 斯贝克锚实体造型

图10锚链实体造型

    得到锚和锚链造型如图9和图10。此外，还有锚机选型，根据锚链口径，和需要功率，以及选用的锚机类型，获得安装尺寸等数据如图11

图11  锚机选型

3 基于UG二次开发的锚系非标件参数化辅助设计
3.1   非标件辅助设计模块的设计思想
    锚系非标件主要包括锚链舱、锚链管、锚链筒、锚唇（锚穴）。本文针对锚链舱、锚链筒（含锚穴）设计了参数化辅助设计模块，此模块利用UG二次开发工具UIstyler和VC语言开发完成。其中，主要利用MenuScript完成与UG平台及外部程序的接口设计；利用UIstyler完成人机交互界面设计；利用VC语言编程驱动参数化设计绘图。
3.2  锚系非标件辅助设计模块的主要内容
    该模块人机交互界面的调用通过UG的主菜单来实现，通过用MenuScript编程实现调用人机交互界面。再通过参数化设计得到非标件造型为后面仿真做准备
    人机交互界面设计通过运用UG提供的二次开发工具UIstyler结合C语言来实现界面设计，并通过回调函数来实现设计功能，然后通过C语言编程实现函数的具体功能，以此达到参数化驱动进行造型设计。
对于锚系的非标件，零件造型先通过主控参数表示扫描线的坐标点，再利用参数化设计的尺寸驱动原理表示整个造型。锚链筒是引锚链由锚机或甲板上进入锚链舱的装置，决定锚链筒的位置主要是选择正确倾斜角。由于起锚机在甲板上限定，则锚链筒离船纵剖面的距离，可按锚机的链轮离锚机中心的距离决定。进入界面后将设计参数输入人机交互界面，得到其造型，如图12所示。

图12锚链筒造型设计界面

4 基于UG运动仿真模块的锚系的拉锚过程和贴合仿真分析
    拉锚试验运动仿真的主要目的是确定锚唇的设计是否合理。运动仿真主要由两部分组成：一是检测起锚后锚在上升过程中是否和船体碰撞，我们称之为起锚仿真检测；二是检测锚唇的设计是否合理，锚在收紧后能否很好地与锚唇贴合，以避免运动过程中产生晃动及碰撞，我们称之为锚唇贴合仿真检测。
4.1 锚系贴合中存在问题
    锚在被拉紧之前可能出现的异常情况主要有以下几种：
    (1) 由于锚链筒中心线与外板间夹角过小，使锚链筒外板出口长轴a过大，或由于锚唇上部高度过低，收锚时锚冠上的一块耳板被拉入筒口，发生锚杆下部与筒口卡住、锚杆上部与锚链筒内壁卡住的现象；
    (2) 由于锚链筒中心线与外板间夹角过大，或锚唇整体高度过低，锚冠与锚唇下端互相脱离；
    (3) 由于锚链筒中心线的侧面角过大，或是锚链筒外板出口处过于陡直，导致锚杆上端与筒口卡
住，锚杆进不了锚链筒；
    (4) 由于锚台高度不够等其他原因，导致锚在脱水后与球艏或船体外板碰撞。
    产生上述不良情况的原因还有很多。在现行设计中，为了确定拉锚是否正确，设计者凭经验进行初始设计，然后在实际放样中，通过1：1或1：2的木模来最终确定。每一次试验需消耗5m3左右的木材和大量的时间和人力，因此利用计算机对这一过程进行仿真具有非常明显的经济效益。
4.2 基于UG的拉锚试验和贴合仿真
    UG软件内部集成的运动分析模块是专门针对运动仿真的CAE软件，可用于建立运动机构模型并分析其规律。运动分析模块自动复制主模型的装配文件，并建立一系列不同的运动分析方案。每个运动分析方案均可独立修改，而不影响装配主模型。一旦完成优化设计方案，就可直接更新装配主模型以反映优化设计的结果。它可以进行机构的干涉分析，跟踪零件的运动轨迹，分析机构中零件的速度、加速度、作用力、反作用力和力矩等。我们利用它对船拉锚进行了全过程仿真。
    起锚仿真检测起锚仿真检测运动，初始位置设定在锚位于球艏以下；终止位置设定在锚杆即将进入锚链筒的瞬间位置。在此运动过程中，锚基本上是沿直线垂直上升，有轻微的摆动和转动。如果在运动过程中出现干涉碰撞，系统将自动提示并停止运动仿真，可调整相关参数后再次仿真，直到获得理想的结果。本仿真是在锚系装配好基础上进行的如图13。

图13 锚系装配图

    锚唇仿真检测，初始位置设定在锚杆即将进入锚链筒的瞬间；终止位置设定在锚与锚唇贴合运动停止时的位置。通过不断优化设计参数，与实际拉锚试验及船体现实情况结果基本一致（仿真结果如图14和图15，模型试验照片如图16）

图14 锚唇和锚贴合图

图15 锚唇和锚贴合侧视图

图16  模型试验照片

5 结论
    本文结合船舶设计和生产过程设计情况及存在问题,在UG基础上二次开发了船舶锚系设计和仿真M–CAD / CAE系统.
    1) 运用UG二次开发技术建立的锚系标准件参数化图库,可以快速有效的完成用户的需要。对用户来说，简单易学，方便，快捷，易修改。对管理者来说，即使数据量很大，也十分易于管理。
    2) 利用UG二次开发工具UIstyler和VC语言开发的锚系非标件参数化辅助设计模块具有良好的操作界面，便于用户进行设计修改，能有效地对因图形尺寸变化而引起的图形相关变化进行自动处理。此研究有利于设计人员对锚系零件的设计、修改、查询和装配图的零件调用，减轻了设计人员的工作强度，提高了设计效率。
    3）利用UG运动仿真模块对锚系进行仿真分析，得到锚和锚唇贴合情况，根据计算机仿真得出的结果，锚唇的设计将变得轻松，这必将给造船企业节省大量人力、物力和时间，带来较大的经济效益。
    在实际的船舶设计使用过程证明,本系统具有节省人力物力财力的优点,充分利用UG强大的造型和仿真功能,并利用UG提供的强大的二次开发工具来解决船舶设计中问题,具有一定的现实意义。