通過使用在AutoCAD中建立管道的三維模型資料

1、通過使用在AutoCAD中建立管道的三維模型，得到結構的相貫線，然后利用標注、查詢等功能獲取管道展 開所需要的素線實長，進行管道展開圖繪制的方法，可以大大降低復雜管道（蛇形彎管）的加工維修難度。此法在攀鋼氧氣廠的管道維修及制作過程中發(fā)揮了重要作用，具有一定的實用價值。蛇形彎管是一種較復雜的工程管道， 其放樣及加工制作難度較大， 特別是三節(jié)以上的蛇形彎難度更大。目前一般的做法有： 1. 利用手工放樣，進行兩次以上的換面，以求取蛇形彎管各節(jié)的真實夾角、錯心2 的理論水平差及實形等，然后制作展開樣板； 2. 利用計算方法或編制展開程序獲得展開圖； 3. 利用現有的展開軟件進 行參數化展開。其中方法

2、1 由于多次換面難度較大、作圖煩瑣，不適合大尺寸結構件；方法 要求較高，不適合一般設計人員；方法 3 則需專用軟件，而專用軟件并不普及。基于上述原因，筆者開發(fā) 了一種可以有效解決這類問題的技術，它包含兩方面內容：三維建模和展開放樣。此方法在攀鋼氧氣廠的管道維修及制作過程中發(fā)揮了重要作用。攀鋼氧氣廠現具有國產 6000m3/h 制氧機組3 套，國產 10000m3/h 和 16000m3/h 制氧機組各 1 套，日立 6000m3/h 和日立 10000m3/h 制氧機組各 1 套?，F階段實際全廠氧氣生產規(guī)模為54000m3/h ，承擔著為攀鋼及周邊地區(qū)供應氧氣的重任。廠區(qū)內管道種類眾多，尤以蛇

3、形彎管為甚，管道加工制作及維修的任務較為繁重一、主要設計思想在制氧機組維護和管道安裝施工中， 常常涉及到蛇形彎管。 制作蛇形彎管的樣板是非常煩瑣的事情，尤其是多節(jié)蛇形彎管，傳統(tǒng)計算方法和放樣結果精度不高，經常會出現放樣結果不符合實際要求的情況，導致制作時費時、費力、費料。由于AutoCAD繪圖軟件擁有強大的計算、測量和繪圖功能，目前被廣泛應 用于工程繪圖中。本文在 AutoCAD中建立管道的三維模型，利用標注、查詢等功能獲取管道展開所需要的 素線實長，進行管道展開圖繪制的方法，可以大大降低復雜管道（蛇形彎管）樣板制作的難度。二、三維建模所需蛇形彎管如圖 1 所示，建立三維實體并做展開圖。圖2關

4、鍵點定位1. 關鍵點（中心點）的精確定位根據平面視圖及尺寸關系畫出中心點A B、C D和E,其中確定 C D兩點時需重新確定三維坐標系（即Z軸矢量向上，原點為 E點）。以E點為圓心，500為半徑畫圓，過E點做垂直構造線，與此圓相交于D,再以D為圓心，260為半徑畫圓，與此構造線相交于C。至此，5個關鍵點及其中心線的空間定位 完畢。關鍵點的定位如圖 2所示。2. 求做相貫面（線）以B點為原點，中心線 AB及BD為X、Y坐標軸建立坐標系；分別以 A、B、D為圓心，150為半徑F、G線段FG即為所求的相貫面（線）。同理畫三個圓，并分別做它們兩兩之間的外公切線，其交點為可在CD與BD相交的面上做出其相

5、貫面（線）MN FGMN就是接下來做剖切截斷面的基礎。相貫面如圖3所示。Ijz>:JA fr亠 . .-圖3 ta貫35示蔦E尊FIB岸證摯管道的三維冥體圖.丁石呈3. 做三維實體圖以中心線AB為Z軸矢量做圓柱體的步驟如下： 首先建立以AB為Z軸矢量的三維坐標系， 以A點為圓柱體底面圓圓心，150為半徑，AB（稍長）為高做圓柱體。同理，可分別以中心線BD CD為Z軸矢量做 圓柱體。制作后效果如圖 4所示。4. 做剖切截斷面并對其進行分解，分解到僅剩下簡單做管I和管n剖切截斷面的步驟如下：對管I和管n求交集,的線為止，此時會看到過 F、G兩點的相貫曲面，此曲面即為管I和管n真正的剖切截斷面

6、，在此曲面上任MNS做好的剖取非F、G兩點的任意一點P,以備下一步剖切之用，同理可做出管n和管m的剖切截斷面 切截斷面如圖5所示。F：一7V 一 r勰翩面示意圖5. 做蛇形彎管實體圖以步驟3的方法做出如圖4所示的實體圖，然后分別以斷面FGP及MNS剖切管I、管n和管m,并6所示。對留下的三部分做合并運算，得到蛇形彎管實體圖，如圖三、做展開圖1. 做表面素線以及通過復制邊將實體圖展開的方法很多， 如可通過標注、查詢等方法獲得素線實長求做展開圖, 或復制面命令做展開圖等。但較簡便的方法是通過“分解”命令將實體循環(huán)執(zhí)行“選中T分解”，直到只 剩下簡單的線條為止。然后將底面圓六等分（等分數越多展開圖越

7、精確）并做出蛇形彎管的表面素線。蛇 形彎管的表面素線如圖 7所示。W -玉一ffl 7蛇形彎管的春面囊藜麺吾.=r-圖8蛇解彎管的麺養(yǎng)裁（左）及展開圖2. 做展開圖150 為半徑畫出底面半圓，通過“復制”命令復制其表面素線，并將它們拼湊成一長方形，然后以并將其三等分，做出其對應的表面素線，如圖8 （左）所示。然后以300X3.14=942為長度畫出底面圓周 的展開線段，在其上以942*6=157依次取六個點，并延長方形高度方向向上做 7條豎直線從而形成一長方8（右）所形，接著以各節(jié)素線對應高度取點，并用“樣條曲線”功能依次光滑連接各點，最終形成如圖 示的展開圖。四、結論基于AutoCAD的三維建模及展開技術，從一定程度上解決了以蛇形彎管為代表的復雜結構件的展開問題，其解決之道有以下幾點需要總結：1. 建立適宜的空間坐標系，并按尺寸要求對各關鍵點進行精確定位。2. 確定各節(jié)彎管的剖切截斷面位置（即三點確定平面原則）。3. 展開圖