曾德芝

（貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)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(zhǔn)備工作，包括工藝流程圖，設(shè)備布置圖，工藝管道表，土建的場(chǎng)地平整圖，設(shè)備廠家的制造圖等，在這些輸入文件的基礎(chǔ)上，建立反映全廠概貌的模型，包括廠區(qū)主要道路，廠房，機(jī)械設(shè)備，在全廠概貌模型的基礎(chǔ)上，進(jìn)行管道布置研究。確定廠區(qū)主管廊的走向及標(biāo)高，藉此檢驗(yàn)流程與設(shè)備是否順暢。然后編制項(xiàng)目中需要使用的各個(gè)等級(jí)的管材數(shù)據(jù)庫(kù)，CADWorx 自帶65 個(gè)管道等級(jí)，但也可根據(jù)業(yè)主要求的管道等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)自建管材數(shù)據(jù)庫(kù)。

2 管道等級(jí)和元件庫(kù)

管道等級(jí)和元件庫(kù)是建立三維模型的基礎(chǔ)。CADWorx 支持用戶自定義元件庫(kù)和建立等級(jí)庫(kù)。

管道等級(jí)可以按照具體的要求分類（如按照壓力）把各個(gè)元件庫(kù)文件有機(jī)的組合到一起，使得用戶繪圖時(shí)不用關(guān)心多而雜的元件文件。所有的管道等級(jí)文件都以擴(kuò)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(jí)的建立和修改。

元件庫(kù)是指以文件的形式記錄各個(gè)元件（管道、閥門(mén)、法蘭等）的具體參數(shù)（公稱直徑、厚度、長(zhǎng)度等）。CADWorx 在安裝時(shí)會(huì)生成很多的元件庫(kù)文件，分別放在三個(gè)目錄下，每個(gè)目錄文件大致相同，區(qū)別就是其中元件參數(shù)的量度單位不同：LIB_I（公稱直徑和長(zhǎng)度都是英制）、LIB_M（公稱直徑是英制，長(zhǎng)度是公制）、LIB_MM（公稱直徑和長(zhǎng)度都是公制）。

3 自定義的初始化文件

這個(gè)設(shè)置是控制三維工廠設(shè)計(jì)軟件的全部環(huán)境參數(shù)控制，它涵蓋：

配管環(huán)境：管道直徑、管道等級(jí)、管道顯示模式

圖框和比例

圖層的控制

項(xiàng)目環(huán)境變量定義

4 鋼結(jié)構(gòu)和和設(shè)備模塊

通過(guò)設(shè)備模塊可以通過(guò)搭積木的方式生成各種設(shè)備和容器，包括臥式/立式容器，塔、泵，設(shè)定設(shè)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(mén)，彎頭、三通等管道、管件，CADWorx 還提供ROUTER 命令來(lái)加強(qiáng)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(guò)“Plant”-“Accessory”-“Auto Route”-“Buttweld LR”（長(zhǎng)彎頭）快捷命令“RTLR”，選擇該輔助線軟件將自動(dòng)沿著輔助線繪制管道，彎頭將自動(dòng)添加。通過(guò)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(guò)Line Isolate 和Continuity 命令分別顯示單根管道，并檢查其連續(xù)性，若在管道間出現(xiàn)圓圈標(biāo)識(shí)，說(shuō)明此處管線有問(wèn)題，檢測(cè)出來(lái)后馬上修改。

6 單管圖全自動(dòng)生成

項(xiàng)目建立完成后可以對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行適合自己出圖模式的設(shè)定。這里有8 個(gè)子項(xiàng)，共100 多個(gè)選擇開(kāi)關(guān)，定義了ISO 圖的系統(tǒng)、料單模式、焊點(diǎn)、出圖格式等。這里可以加入智能化的判斷，一個(gè)管線號(hào)分為多張圖完成，自動(dòng)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(xiě)方式、填寫(xiě)順序及要統(tǒng)計(jì)的原件，適應(yīng)各種材料表格式需求，同時(shí)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)和計(jì)算出所有元件及螺栓、螺母、保溫、油漆、保護(hù)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(lái)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(lái)標(biāo)注管號(hào)，設(shè)備位號(hào)，標(biāo)高，儀表位號(hào)等信息。

平面圖的生成，采用AutoCAD 的model space 來(lái)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(guò)調(diào)整視窗顯示比例，視圖方向，將模型的不同區(qū)域內(nèi)容，不同視圖顯示在一張圖紙上面。

用viewbox 根據(jù)自己的需要定義視圖，剪切模型

Viewbox 是根據(jù)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(nèi)容；根據(jù)立方體的六個(gè)表面，決定視看方向。Viewbox 可以幫助用戶定義視圖，也可以協(xié)助客戶控制視看內(nèi)容（Clipview），排除不想看的內(nèi)容，這樣用戶在局部區(qū)域配管的時(shí)候，就可以看只感興趣的內(nèi)容。

sheet set manager 平立面圖紙管理器AutoCAD 提供的一個(gè)標(biāo)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(shù)據(jù)庫(kù)共享

CADWorx 與CEASARⅡ應(yīng)力分析軟件之間實(shí)現(xiàn)了雙向、 智能鏈接，它是第一個(gè)CAD 與應(yīng)力分析軟件之間的智能化、功能齊全的鏈接。它可以通過(guò)選擇部分或全部CADWorx 管線，將其自動(dòng)地轉(zhuǎn)化為CEASARⅡ的輸入文件。同樣的，只要很少的操作CEASARⅡ數(shù)據(jù)就可轉(zhuǎn)到CADWorx 上。CADWorx 還可利用CEASARⅡ數(shù)據(jù)生成ISO（Stress ISO）通過(guò)圖形中的對(duì)話框引導(dǎo)，可以選擇輸入和分析結(jié)果并將它們加入到圖中，用戶可以方便、準(zhǔn)確、快捷地制定出管道應(yīng)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(jìn)行渲染，生成具有直觀效果的實(shí)體圖形。它可以堅(jiān)持模型中的路線是否暢通無(wú)阻，從而進(jìn)行多專業(yè)的協(xié)作校核和審查，在審查的同時(shí)，還可以輸入審核人的意見(jiàn)作為批注，以便修改。三維漫游還提供了動(dòng)畫(huà)制作工具，可以為業(yè)主和施工單位更好地展示設(shè)計(jì)成果，為宣傳品提供更好的素材。

9 結(jié)語(yǔ)

管道設(shè)計(jì)是工程設(shè)計(jì)工作的重要組成部分，管道設(shè)計(jì)的效率極大的影響設(shè)計(jì)工作的成效，實(shí)現(xiàn)三維配管計(jì)算機(jī)自動(dòng)設(shè)計(jì)（包括建立模型、應(yīng)力分析、碰撞檢查、繪圖、材料統(tǒng)計(jì)），則可大幅提高工效，確保設(shè)計(jì)質(zhì)量[1]。

三維工廠軟件CADWorx 實(shí)現(xiàn)了相關(guān)功能，是一種較為成熟和功能完備的管道設(shè)計(jì)CAD 軟件，它可以放置標(biāo)準(zhǔn)及用戶自定義的零件、管道及管道部件，靈活機(jī)動(dòng)高效的設(shè)計(jì)布置管線，能檢查管道應(yīng)力及管線碰撞情況，具有交互式三維圖形和二維圖形轉(zhuǎn)化功能。

但是，中比較復(fù)雜的管道布置圖輔助設(shè)計(jì)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(jìn)行，在生成平立面圖時(shí)，仍無(wú)較好的標(biāo)注方法，其管道名稱、尺寸標(biāo)高、保溫、注釋等還需手工標(biāo)注，另外，缺乏強(qiáng)有力的工程設(shè)計(jì)規(guī)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(fā)展，現(xiàn)有的不足會(huì)得到改善。

［1］劉家倉(cāng)，張應(yīng)中，羅曉芳.三維管道空間布置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].現(xiàn)代制造工程，2006 (4).

［2］鐘健強(qiáng).三維CAD 軟件在管道設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2009(14).