試論CADWorx在管道設計中的應用

曾德芝

（貴州電子信息職業技術學院，貴州 凱里556000）

1 三維建模流程

在三維建模前，需要做一系列準備工作，包括工藝流程圖，設備布置圖，工藝管道表，土建的場地平整圖，設備廠家的制造圖等，在這些輸入文件的基礎上，建立反映全廠概貌的模型，包括廠區主要道路，廠房，機械設備，在全廠概貌模型的基礎上，進行管道布置研究。確定廠區主管廊的走向及標高，藉此檢驗流程與設備是否順暢。然后編制項目中需要使用的各個等級的管材數據庫，CADWorx 自帶65 個管道等級，但也可根據業主要求的管道等級標準自建管材數據庫。

2 管道等級和元件庫

管道等級和元件庫是建立三維模型的基礎。CADWorx 支持用戶自定義元件庫和建立等級庫。

管道等級可以按照具體的要求分類（如按照壓力）把各個元件庫文件有機的組合到一起，使得用戶繪圖時不用關心多而雜的元件文件。所有的管道等級文件都以擴展名為SPC 存放在Spec 目錄下，在該目錄下SpecEdit.exe 文件可以完成管道等級的建立和修改。

元件庫是指以文件的形式記錄各個元件（管道、閥門、法蘭等）的具體參數（公稱直徑、厚度、長度等）。CADWorx 在安裝時會生成很多的元件庫文件，分別放在三個目錄下，每個目錄文件大致相同，區別就是其中元件參數的量度單位不同：LIB_I（公稱直徑和長度都是英制）、LIB_M（公稱直徑是英制，長度是公制）、LIB_MM（公稱直徑和長度都是公制）。

3 自定義的初始化文件

這個設置是控制三維工廠設計軟件的全部環境參數控制，它涵蓋：

配管環境：管道直徑、管道等級、管道顯示模式

圖框和比例

圖層的控制

項目環境變量定義

4 鋼結構和和設備模塊

通過設備模塊可以通過搭積木的方式生成各種設備和容器，包括臥式/立式容器，塔、泵，設定設備尺寸、管嘴形式等等。

5 配管

管道的繪制可以在2D 及3D 模式下繪制雙線管圖，依次插入法蘭、管道墊片、閥門，彎頭、三通等管道、管件，CADWorx 還提供ROUTER 命令來加強繪制管線的能力，該命令為管線布置提供了方便快捷的功能，它的原理是首先繪制一條輔助線，然后通過“Plant”-“Accessory”-“Auto Route”-“Buttweld LR”（長彎頭）快捷命令“RTLR”，選擇該輔助線軟件將自動沿著輔助線繪制管道，彎頭將自動添加。通過多種布管命令，可以迅速而方便地建立管道模型。管道繪制完成后，還可通過Line Isolate 和Continuity 命令分別顯示單根管道，并檢查其連續性，若在管道間出現圓圈標識，說明此處管線有問題，檢測出來后馬上修改。

6 單管圖全自動生成

項目建立完成后可以對項目進行適合自己出圖模式的設定。這里有8 個子項，共100 多個選擇開關，定義了ISO 圖的系統、料單模式、焊點、出圖格式等。這里可以加入智能化的判斷，一個管線號分為多張圖完成，自動生成材料表，定制材料表模板，用戶可以隨心所欲地定義表的格式、填寫方式、填寫順序及要統計的原件，適應各種材料表格式需求，同時自動統計和計算出所有元件及螺栓、螺母、保溫、油漆、保護材料。

7 平立面圖的生成

建立完3D 模型后，用戶可以自由選擇模型范圍和剖切深度來生成所希望的管道平立面圖。用戶可以抽取3D 模型的屬性來標注管號，設備位號，標高，儀表位號等信息。

平面圖的生成，采用AutoCAD 的model space 來建立3D 模型（1:1模型大小）；在paper space 定義圖框（1:1 圖紙大小）。在用戶定義的圖紙上面采用Viewport 命令定義視窗大小，通過調整視窗顯示比例，視圖方向，將模型的不同區域內容，不同視圖顯示在一張圖紙上面。

用viewbox 根據自己的需要定義視圖，剪切模型

Viewbox 是根據用戶在3D 模型中定義的立方體的大小，決定視看立方體的內容；根據立方體的六個表面，決定視看方向。Viewbox 可以幫助用戶定義視圖，也可以協助客戶控制視看內容（Clipview），排除不想看的內容，這樣用戶在局部區域配管的時候，就可以看只感興趣的內容。

sheet set manager 平立面圖紙管理器AutoCAD 提供的一個標注的功能，它主要的目的是在基于用戶定義模型視窗的前提下，采用拖拉的方法將視圖擺放到圖紙上，并可以控制視圖比例，為用戶的定義提供了極大的方便。

與CEASARⅡ的數據庫共享

CADWorx 與CEASARⅡ應力分析軟件之間實現了雙向、 智能鏈接，它是第一個CAD 與應力分析軟件之間的智能化、功能齊全的鏈接。它可以通過選擇部分或全部CADWorx 管線，將其自動地轉化為CEASARⅡ的輸入文件。同樣的，只要很少的操作CEASARⅡ數據就可轉到CADWorx 上。CADWorx 還可利用CEASARⅡ數據生成ISO（Stress ISO）通過圖形中的對話框引導，可以選擇輸入和分析結果并將它們加入到圖中，用戶可以方便、準確、快捷地制定出管道應力分析圖。

8 三維漫游功能

3D 模型建立好后，可以使用三維漫游（NavisWork）將模型進行渲染，生成具有直觀效果的實體圖形。它可以堅持模型中的路線是否暢通無阻，從而進行多專業的協作校核和審查，在審查的同時，還可以輸入審核人的意見作為批注，以便修改。三維漫游還提供了動畫制作工具，可以為業主和施工單位更好地展示設計成果，為宣傳品提供更好的素材。

9 結語

管道設計是工程設計工作的重要組成部分，管道設計的效率極大的影響設計工作的成效，實現三維配管計算機自動設計（包括建立模型、應力分析、碰撞檢查、繪圖、材料統計），則可大幅提高工效，確保設計質量[1]。

三維工廠軟件CADWorx 實現了相關功能，是一種較為成熟和功能完備的管道設計CAD 軟件，它可以放置標準及用戶自定義的零件、管道及管道部件，靈活機動高效的設計布置管線，能檢查管道應力及管線碰撞情況，具有交互式三維圖形和二維圖形轉化功能。

但是，中比較復雜的管道布置圖輔助設計方面，該軟件的功能還式比較有限的。首先它的分層還式按照Autodesk 的原始命令進行，在生成平立面圖時，仍無較好的標注方法，其管道名稱、尺寸標高、保溫、注釋等還需手工標注，另外，缺乏強有力的工程設計規則檢查功能，模型間不能合并和切割。但是，相信隨著軟件工程的不斷發展，現有的不足會得到改善。

［1］劉家倉，張應中，羅曉芳.三維管道空間布置系統的設計與實現[J].現代制造工程，2006 (4).

［2］鐘健強.三維CAD 軟件在管道設計中的應用[J].中國高新技術企業，2009(14).