計算機(jī)輔助完成大型管件的放樣

王少輝 吳小強(qiáng) 韓迪波

摘要：本文通過幾個常見管件的放樣，將計算機(jī)輔助放樣方法與傳統(tǒng)放樣方法做比較，主要說明用計算機(jī)輔助放樣的優(yōu)越性，并將其推廣到其它安裝工程的大型管件放樣中。

關(guān)鍵字：放樣，計算機(jī)輔助，通用性

對于非標(biāo)準(zhǔn)管道的制作，管件的放樣是一個非常重要的步驟。但是在以前施工中，放樣主要依靠施工過程中制作的經(jīng)驗進(jìn)行。而且這樣的經(jīng)驗只有部分經(jīng)驗豐富的技術(shù)工人才具有，導(dǎo)致大型管件的制作放樣不具有普遍性，而且制作精度不高?，F(xiàn)在我們應(yīng)用計算機(jī)輔助工具，對管件進(jìn)行建模分析后完成放樣，這樣我們可以得到一個更為精確的放樣數(shù)據(jù)，也使管件的放樣具有了通用性。

計算機(jī)輔助放樣步驟：先取得所需管件的相關(guān)尺寸，再利用計算機(jī)繪圖軟件畫出管件的三維模型，之后把畫成的模型劃分成若干個簡單的拼接塊。利用計算機(jī)繪圖軟件強(qiáng)大的繪制、測量功能把這些拼接塊拼接成一個整體管件。這樣就完成了三維模型的展開圖的繪制，我們可以直接用該展開圖下料。下來通過幾個實例具體體現(xiàn)計算機(jī)輔助放樣的優(yōu)越性。

在傳統(tǒng)方法中，通常是先畫出管件的平面圖，對圖紙進(jìn)行分析，這種分析，通常需要很強(qiáng)的立體感來獲得變徑管的外形尺寸，對于大管徑的放樣，便可以根據(jù)小管徑放樣經(jīng)驗形狀計算獲得放樣數(shù)據(jù)。但在計算機(jī)中畫圖不受數(shù)據(jù)大小限制，放樣尺寸用管件的真實數(shù)據(jù)，計算結(jié)果更加準(zhǔn)確。而且畫圖時先畫出三維模型，再從模型中展開圖形，使放樣更加直觀。放樣者只要求畫出模型即可得到每塊拼接塊的圖樣，拼接塊的大小形狀及拼接的順序可根據(jù)焊接方法及管件平滑度的要求的選用選取最優(yōu)拼接方法。從而提高了管件的制作精度。

這里以變徑管為例，把傳統(tǒng)的放樣方法和計算機(jī)輔助放樣方法做一分析比較：

在傳統(tǒng)方法中，通常是根據(jù)變徑管的平面圖，放樣出一個小型的變徑管（DN30-60mm），再依據(jù)小管徑放樣的數(shù)據(jù)按照比例計算出大變徑管（DN400-500mm）的尺寸數(shù)據(jù)。從小變徑管知變徑管展開圖為扇形，其小弧長為變徑管小管的圓周長、大弧長為變徑管大管的圓周長，斜邊長為變徑管母線長，分成10個小扇形面就可以滿足變徑管外形平滑度的需要。但數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到大變徑管時若仍然分成10個小扇形面就難以滿足平滑度的要求。

用計算機(jī)輔助放樣，就可以直接用計算機(jī)繪制一個與所需變徑管尺寸相等的立體模型（圖1），在得到模型圖后，不管它的變徑尺寸為多少，先把該模型沿其母線方向若干等分（等分越細(xì)越便于分析但不便于操作，反之則相反，可根據(jù)管件平滑度的要求適當(dāng)取之），這里，我們?yōu)槭怪哂衅毡樾?，將它n等分，如圖中所示，可以看到每個小等分近似為一個梯形，先畫出一個小等分0n1m1的圖（圖2），再以第一個等分梯形的斜邊為第二個梯形斜邊畫圖，依次畫完所有等分，即得變徑管展開圖（圖2），

圖1 圖2

對于變徑管的制作，以上是簡單的例子，通過這兩種方法的分析對比，可以看到，對于大型管件放樣傳統(tǒng)方法主要依據(jù)經(jīng)驗計算完成。對于計算機(jī)輔助放樣方法，放樣者只要建立相關(guān)模型，對模型進(jìn)行細(xì)化分析，拆分模型，然后將分塊展開拼接就可以直接得到放樣結(jié)果，無需預(yù)知展開圖的形狀和計算構(gòu)造尺寸，這對于簡單的管件來說其優(yōu)越性并不突出，但對于復(fù)雜的管件來說計算機(jī)輔助放樣無疑是一個好方法。

下來，再通過幾個管件的放樣進(jìn)一步說明：

1.天圓地方的放樣

建立天圓地方模型（圖3），對于這個模型可以先進(jìn)行適當(dāng)分析。通過構(gòu)成模型的輔助線可以直觀的看出，該模型的表面是由4個全等的等腰三角形∠ABC和4個全等的曲線圖形ABD構(gòu)成。所以只需要分析這4個全等的曲線圖形，再與等腰三角形拼接即可完成放樣。同以上方法，把曲線圖形ABD的AD邊若干等分，再將等分點(diǎn)與B點(diǎn)連接，便可以看到這每一個等分面為一個近似三角形，然后先畫一個三角形∠1AB，再依次畫出相鄰三角形得到如圖4中ABD圖，再拼接上等腰三角形ABC,用同樣的方法即可完成全部展開圖的繪制如圖4.

圖3圖4

2.順?biāo)ǖ姆艠?/p>

由于三通的種類很多，這里只拿出同徑順?biāo)▉碜鲆徽f明，其它方法基本一致。

先建立三通模型（圖5），可以看到該模型的ABC區(qū)域以上基本類似于彎頭，所以這里只對ABC區(qū)域（圖6）進(jìn)行分析展開（如圖7）。下來的操作方法同天圓地方等一樣。

圖5圖6

圖7

總結(jié)：

小型管件的放樣運(yùn)用經(jīng)驗及傳統(tǒng)方法便可完成，但對于大型復(fù)雜的管件需要很強(qiáng)的立體感才能獲得放樣數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)方法很難完成。通過計算機(jī)輔助放樣手段對以上幾個實例的分析，可以看到計算機(jī)輔助完成管件放樣不需要對管件的外形進(jìn)行預(yù)知、計算，只需要畫模型、分解、再拼接就可以完成，具有精度高、易操作性。

這種方法不僅可以使管道安裝中的管件放樣變得簡單，同樣也適用于其它一些有曲面結(jié)構(gòu)的安裝工程，具有通用性。

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請以PDF形式查看。