Solidworks在配管制造中的應(yīng)用

摘 要：從配管設(shè)計和生產(chǎn)兩方面，對比CAD和Solidworks兩種軟件，論述了Solidworks可以為管線制造、提高產(chǎn)品質(zhì)量和工作效率提供極大的幫助

關(guān)鍵詞：Solidworks；CAD；三維空間模型

Solidworks是一種建立空間模型的三維軟件，它具有人性化的操作界面，設(shè)計師可以直觀的看到產(chǎn)品設(shè)計的現(xiàn)狀和不足，實時的進行簡單的分析測試，使設(shè)計與制造更加貼近。為此我分廠在2004年引進了Solidworks 三維設(shè)計軟件做為輔助設(shè)計及生產(chǎn)手段，先后對多個產(chǎn)品完成了模擬設(shè)計并得到成功應(yīng)用。近些年完成的模擬有黃石山力1420mm五機架冷連軋機組、舞鋼3000mm熱軋機、湘潭5000mm熱軋機、梅鋼1780熱連軋機，巴西定尺剪，南鋼4700mm軋機等重點產(chǎn)品。在一定程度上形成了專業(yè)化作業(yè)，對節(jié)約生產(chǎn)周期起到了很大的作用。

1 根據(jù)機械建立管路模型

在軋機、剪子、卷取機等軋制設(shè)備中有大量的管路，其管形錯綜復(fù)雜、管徑大小不一，在設(shè)計過程中難免出現(xiàn)干涉等現(xiàn)象。因此，從設(shè)計到生產(chǎn)之間應(yīng)用Slidworks將二維平面圖轉(zhuǎn)化成三維模型，這一增加的中間環(huán)節(jié)不但可以檢查設(shè)計過程中的漏洞及失誤，而且可以使工人提前了解設(shè)備構(gòu)造，幫助解決生產(chǎn)過程中的困難；最重要的是可以將復(fù)雜的空間管路走向具體化，指導(dǎo)管路預(yù)制和裝配。以冷軋機組為例，根據(jù)設(shè)計給出的二維圖紙，挑選出軋機主體上與管路相連接的零件，以及可能與管路發(fā)生干涉的零部件建立三維機械模型。然后建立基準(zhǔn)平面與各部分的配合關(guān)系，將各零部件按圖紙進行裝配，組成簡單的軋機模型。創(chuàng)建管路三維模型并按原設(shè)計圖紙的裝配關(guān)系及基準(zhǔn)平面依次將各部位的管路及管路裝配集成裝入，連成完整的閉合回路。裝配完成后檢查管路與零部件間、管路與管路間的配合關(guān)系，調(diào)整管路長短和走向，檢察管路間的干涉及錯位現(xiàn)象等，同時保證不影響使用及產(chǎn)品美觀。尤其對于設(shè)備中的液壓閥組，最初是由設(shè)計人員提出液壓閥組的技術(shù)協(xié)議，由采購人員按設(shè)計要求進行購買。而閥組的采購周期比較長，往往與設(shè)計過程同步進行，為不影響產(chǎn)品進度，實際生產(chǎn)中不可能等到液壓閥組設(shè)計完成后再設(shè)計其他管路，往往在圖紙中只給出閥組示意圖。這樣就會導(dǎo)致在最終進行裝配時，實際閥組結(jié)構(gòu)與設(shè)計示意圖的結(jié)構(gòu)不能完全相符，經(jīng)常出現(xiàn)管路接口錯位現(xiàn)象，導(dǎo)致相應(yīng)的管路走向也不得不發(fā)生變化。管路的制作一般都是設(shè)計圖紙完成后5-6個月才開始，這時候閥組供貨廠家設(shè)計的閥組也基本完成。將閥組最終模型裝配到軋機模型上，調(diào)整各個接口尺寸。完成以上所有工作后，還需要將每根管路轉(zhuǎn)化成工程圖，標(biāo)注各種管徑規(guī)格、接頭序號及相關(guān)尺寸等。因為Solidworks的工程圖與三維模型本身存在關(guān)聯(lián)，對三維管路模型進行各種修改時，工程圖也會隨之進行同步改動，這樣就避免了以往因改圖不徹底造成的錯誤。這種管路工程圖上同時配有管路的立體模型，使管路預(yù)制直觀可視，經(jīng)過三維模擬后的管路一次預(yù)裝合格率在95%以上，有些交貨周期要求緊的產(chǎn)品，可以在管路預(yù)制后直接包裝發(fā)往用戶現(xiàn)場進行安裝。

為區(qū)分各種管路以及出工程圖方便，可設(shè)定不同管路的表面顏色，也可通過設(shè)定管路材質(zhì)的方式達到區(qū)分各種管路裝配關(guān)系的效果。這樣在模型中，非常清晰和直觀。如圖1

2 輔助管路預(yù)制

近幾年來，合作產(chǎn)品以及出口產(chǎn)品較多。用的圖紙大部分都是SMS、VAI和MH的。這些公司配管圖紙的共同特點就是所有的預(yù)制管都是用“一品圖”繪制，這類圖紙要求識圖者空間想象能力豐富，立體思維清晰。并且預(yù)制時要非常仔細(xì)，不然很容易把管路方向搞反。但是用Solidworks就很容易解決此類問題，只要將此類管路在Solidworks 3D草繪環(huán)境里建立草圖，然后插入結(jié)構(gòu)構(gòu)件，選定草圖為路徑，再選定合適的管道規(guī)格，就可掃描成實體管路。常用的管道規(guī)格可根據(jù)需要增加到數(shù)據(jù)庫中，也可用別的管道尺寸修改而成，利用配合工具安裝管接頭、法蘭等。形成管線模型。不管此管有多少個旋轉(zhuǎn)角度或空間角度，在三維空間中管路走向一目了然。保證了管路預(yù)制的準(zhǔn)確性。如圖2

經(jīng)過長期的積累，我們已將目前產(chǎn)品中常用的各類管件（包括DIN標(biāo)準(zhǔn)、SN標(biāo)準(zhǔn)等）建立起了三維模型數(shù)據(jù)庫，使用時直接調(diào)用即可，減少了大量重復(fù)勞動，提高了工作效率。

3 與CAD相比，繪圖、出圖簡單準(zhǔn)確效率高

用AutoCAD設(shè)計出來的管路，即便經(jīng)過反復(fù)審圖，修改，在實際制造過程中仍難避免出現(xiàn)管路間的相互干涉、管路接口錯位等問題。用CAD設(shè)計的管路，通常直徑￠≤48mm的細(xì)管僅給出走向圖，需要工人安裝過程中現(xiàn)場放樣制作，邊安裝邊修改。這種傳統(tǒng)模式效率很低，工人操作起來十分困難，費時費工，而且即使設(shè)計師進行了大量的計算工作，也難以達到圖紙準(zhǔn)確無誤，易造成大量的返工及廢品。整改管路以及整改管路的重新焊接，交檢，酸洗等會浪費大量時間，并且造成原材料浪費，生產(chǎn)成本加大。但是運用Solidworks可以建立軋機的空間模型，用3D曲線在空間模型上直接繪制管路，可以直接觀察管路與機械零部件間的位置關(guān)系，且尺寸準(zhǔn)確。另外，CAD制圖要繪制三個視圖，有時為了能夠完整地表達設(shè)計意圖，還需要繪制各種向視圖、剖視圖，繪圖量大；特別是裝配圖、不規(guī)則零件以及零件的截交線、相貫線等，在各個視圖上的形狀都比較復(fù)雜，畫起來都比較困難，用SolidWorks只需建立三維模型，就可以直接生成三視圖、向視圖和任意位置的剖視圖，各種復(fù)雜形狀都能在視圖上準(zhǔn)確投影。

4 結(jié)語

綜上所說，Solidworks在配管制造中有四大優(yōu)勢：一、制圖簡單，設(shè)計效率高。二、出單件圖方便，可以實現(xiàn)管路裝配前100%預(yù)制。三、準(zhǔn)確率高，預(yù)制后改動量小。四、預(yù)制圖直觀，降低預(yù)制難度，可以有效的驗證尺寸，減少設(shè)計失誤等原因造成的損失。