Solidworks在配管制造中的應用

摘 要：從配管設計和生產兩方面，對比CAD和Solidworks兩種軟件，論述了Solidworks可以為管線制造、提高產品質量和工作效率提供極大的幫助

關鍵詞：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。為此我分廠在2004年引進了Solidworks 三維設計軟件做為輔助設計及生產手段，先后對多個產品完成了模擬設計并得到成功應用。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軋機等重點產品。在一定程度上形成了專業化作業，對節約生產周期起到了很大的作用。

1 根據機械建立管路模型

在軋機、剪子、卷取機等軋制設備中有大量的管路，其管形錯綜復雜、管徑大小不一，在設計過程中難免出現干涉等現象。因此，從設計到生產之間應用Slidworks將二維平面圖轉化成三維模型，這一增加的中間環節不但可以檢查設計過程中的漏洞及失誤，而且可以使工人提前了解設備構造，幫助解決生產過程中的困難；最重要的是可以將復雜的空間管路走向具體化，指導管路預制和裝配。以冷軋機組為例，根據設計給出的二維圖紙，挑選出軋機主體上與管路相連接的零件，以及可能與管路發生干涉的零部件建立三維機械模型。然后建立基準平面與各部分的配合關系，將各零部件按圖紙進行裝配，組成簡單的軋機模型。創建管路三維模型并按原設計圖紙的裝配關系及基準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系，調整管路長短和走向，檢察管路間的干涉及錯位現象等，同時保證不影響使用及產品美觀。尤其對于設備中的液壓閥組，最初是由設計人員提出液壓閥組的技術協議，由采購人員按設計要求進行購買。而閥組的采購周期比較長，往往與設計過程同步進行，為不影響產品進度，實際生產中不可能等到液壓閥組設計完成后再設計其他管路，往往在圖紙中只給出閥組示意圖。這樣就會導致在最終進行裝配時，實際閥組結構與設計示意圖的結構不能完全相符，經常出現管路接口錯位現象，導致相應的管路走向也不得不發生變化。管路的制作一般都是設計圖紙完成后5-6個月才開始，這時候閥組供貨廠家設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化成工程圖，標注各種管徑規格、接頭序號及相關尺寸等。因為Solidworks的工程圖與三維模型本身存在關聯，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，使管路預制直觀可視，經過三維模擬后的管路一次預裝合格率在95%以上，有些交貨周期要求緊的產品，可以在管路預制后直接包裝發往用戶現場進行安裝。

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

2 輔助管路預制

近幾年來，合作產品以及出口產品較多。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。并且預制時要非常仔細，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草繪環境里建立草圖，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，就可掃描成實體管路。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、法蘭等。形成管線模型。不管此管有多少個旋轉角度或空間角度，在三維空間中管路走向一目了然。保證了管路預制的準確性。如圖2

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）建立起了三維模型數據庫，使用時直接調用即可，減少了大量重復勞動，提高了工作效率。

3 與CAD相比，繪圖、出圖簡單準確效率高

用AutoCAD設計出來的管路，即便經過反復審圖，修改，在實際制造過程中仍難避免出現管路間的相互干涉、管路接口錯位等問題。用CAD設計的管路，通常直徑￠≤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。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。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系，且尺寸準確。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，各種復雜形狀都能在視圖上準確投影。

4 結語

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