應用SolidWorks進行的軋機配管優化設計

軋機配管是軋機工作時液壓／氣動控制系統、冷卻系統、潤滑系統中的稀油、干油、水等介質流通的管路，如同軋機的血管一樣，在保證各種介質流通順暢和受控的同時，滿足軋機生產過程的各種需要。一套配制合理的管路是軋機高質量和高效率運行的重要保證。與機械主體部分相比，軋機配管具有組成結構復雜，零部件多而瑣碎等特點，按照我公司以往的設計習慣，一直采用CAD二維軟件進行設計，通常管路直徑≤48mm的細管僅給出走向圖，需要工人安裝過程中現場放樣制作，邊安裝邊修改，管路直徑>48mm的管路給出預制圖，預制后進行安裝。但這種傳統模式效率很低，工人操作起來十分困難，費時費工，而且即使設計師進行了大量的計算工作，也難以達到圖紙準確無誤，易造成大量的返工及廢品。

SolidWorks是一款基Twindows的三維軟件，它具有人性化的操作界面，設計師可以直觀的看到產品設計的現狀和不足，實時的進行簡單的分析測試，使設計與制造更加貼近。我公司從2006年引進該軟件，應用在多個產品的配管制作中，尤其在08－09年我公司軋制設備特別多的情況下，在一定程度上形成了批量化作業，對節約生產周期起到了很大的作用。本文以某冷軋項目為原型，介紹一下應用SolidWorks進行軋機配管優化設計的主要過程：

1 主體機械部分建模

首先要利用軟件的拉伸、切除、鏡像、陣列等特征形式及工具形成機架等大部件的實體模型，將原二維設計圖紙轉化成三維模型，同時應用基準面工具建立軋機中心、軋制中心、軋制標高以及±0標高等輔助基準面，以便于依據圖紙中的裝配關系，建立距離、平行、重合、同心等配合關系，將各部件裝配起來。為方便區分傳動側機架、操作側機架以及軋制方向，可設定不同的零件表面顏色，也可通過設定零件材質的方式達到區分零部件及裝配關系的效果，裝配時可根據各部件關系建立逐級的裝配順序，即可以先建立小裝配件，再將小裝配件與大的零件或裝配件進行裝配，完成主體機械部分模型。

2 輔助部件建模

我們的設計初衷是管路設計，本著機械部分模型服務于管路設計的原則，為提高效率，在進行完主體機架造型后，按經驗及圖紙中裝配位置判斷，選取平臺上各閥組以及油氣潤滑系統衛星站、中間輥彎輥及竄輥系統、換輥軌道等與管路位置臨近或是與管路相關聯的部件、閥組、閥塊、缸體等進行造型并按圖裝配。注意精確地畫出各接口形式及位置是進行管路設計的保證。仍然是首先利用拉伸、切除、鏡像、陣列等特征形式及工具形成各零件的實體模型，再按順序進行逐級裝配，并與主體機械部分進行裝配，形成機械主體帶輔助部件裝配模型。

3 管路建模

該產品主要有液壓配管、氣動配管、油氣潤滑配管、壓縮空氣配管、乳化液配管等幾種配管，為制作方便，按照敷設位置分成上部配管、下部配管、入口配管、出口配管幾部分。

因為冷軋機的工藝特點，主要管路都是直徑≤60mm(乳化液配管除外)，依據原設計圖紙，找準接口，確定管路走向后計算管路尺寸(此處管路尺寸允許有一定的偏差，留待裝配后調整)。力求按最合理的敷設位置在軋機周圍合理布置，做到管路整齊美觀且易于制作安裝。

SolidWorks本身有Routing插件，可以實現各種類型的管道、管筒和電力電纜系統的設計自動化，但按照我廠的工藝特點，我們通常是首先設計好管路走向，通過測量或計算得出管路尺寸，在3D草圖中建立草圖，然后插入結構構件，選定草圖為路徑，再選定合適的管道規格，就可生成管路。常用的管道規格可根據需要增加到數據庫中，也可用別的管道尺寸修改而成，利用配合工具安裝管接頭。形成管線模型。

此外，經過長期的積累，我們已將目前產品中常用的各類管件(包括DIN標準、SN標準等)建立起三維模型數據庫，使用時直接調用即可，減少了大量重復勞動。

管線模型完成后，將支架等也按圖造型，最后按裝配位置分布形成管路的裝配集成模型，便于后來總體裝配調整。

4 裝配、調整

重新建立新的裝配體，首先插入主體機械部分帶輔助部件模型，在最初建模時建立的軋機中心、軋制中心、軋制標高以及±0標高等輔助基準面仍可作為裝配時的輔助基準，按裝配關系依次將各部位的管路及管路裝配集成裝入。由于管路建模時的走向及尺寸是以二維設計圖為計算基礎進行的，裝配時會存在諸多干涉、錯口等問題，需要進行大量的調整。該軟件是一個基于特征的、參數化的實體造型系統，設計者可隨時對特征進行合理、不違反幾何順序的調整、插入、刪除和重定義等修正，在裝配體中隨時測量隨時修改，直到符合需要為止。調整的時候還要考慮固定管路用的支架布置及管夾選用標準的合理性，達到我們設計之初要求的管路整齊美觀而且易于制作安裝的目的。

5 轉化成工程圖

該軟件的顯著特點，在于能直接由三維模型生成二維工程圖，不需要重新繪制。同時，該軟件采用單一數據庫技術，既可以方便地設計出三維立體零件，又支持零件和工程圖之間的相關性，即一方的任何修改，都可自動傳到另一方。所以在完成整體三維模型調整后，選出要出圖的零部件，點擊“文件”一“零件制作工程圖”就可以將管路三維圖轉化成二維工程圖用于直接指導生產。但它生成的二維工程圖是一個純粹的幾何關系表達，國家標準中許多對二維工程圖的表達方法的人為規定如不同零件剖面線的方向與疏密程度、零件編號、基準符號大小等等，在SolidWorks生成的工程圖中是不存在的。因此，需要我們事先自制符合標準規范的工程圖模板，在新建工程圖文件時，選擇該模板生成工程圖并進行標注，這樣就可轉化出符合國家標準規范及工廠需要的工程圖了。

結語

軋機配管制作是軋機出廠前的最后一道工序，往往也是制造周期要求最緊的一道工序。通過進行三維設計，大大提高了配管生產的效率和質量。節省了工人大量測量修改的時間，一次預裝合格率都在95％以上。甚至某些用戶出于對三維設計的信賴，同意管路預制完直接發往安裝現場，不需要在廠內進行試裝，大大提高了生產效率，降低了生產成本。