鄭霞　張燕　屈青英

摘要：管道軸測(cè)圖是管道布置設(shè)計(jì)的基本圖樣之一，軸測(cè)圖采用工程圖樣中的特定表達(dá)方法，有別于三視圖表達(dá)。工程中常用正等軸測(cè)圖表達(dá)管道布局，其中大量存在的閥門和管件在三個(gè)不同坐標(biāo)軸方位上形狀不同，繪制閥門和管件耗時(shí)費(fèi)力。采用參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)，將閥門和管件進(jìn)行分類，引入核心參數(shù)的概念，對(duì)每一個(gè)選定的閥門和管件實(shí)現(xiàn)成組一次性繪制，有效提高管道軸測(cè)圖的繪圖設(shè)計(jì)效率。

關(guān)鍵詞：管道正等軸測(cè)圖；參數(shù)化設(shè)計(jì)；界面設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TQ 051 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

1671-0460（2017）01-0094-04

在石油、化工以及與之相近的醫(yī)藥、食品、輕工業(yè)等建設(shè)過程中，無論在設(shè)計(jì)、制造、施工、安裝、試車等不同環(huán)節(jié)，都要涉及到有關(guān)工藝流程圖、設(shè)備布置圖、管道布置圖以及設(shè)備施工圖等專業(yè)圖樣。其中管道布置設(shè)計(jì)是在施工圖設(shè)計(jì)階段進(jìn)行的。它通常以工藝管道及儀表流程圖、設(shè)備布置圖以及土建、自控、電氣專業(yè)等有關(guān)圖樣和資料作為依據(jù)，對(duì)管道做出符合工藝操作要求的合理布置設(shè)計(jì)，繪制出管道布置圖、管道軸測(cè)圖、管架圖和管件圖。

管道（管段）軸測(cè)圖是表達(dá)一個(gè)設(shè)備至另一個(gè)設(shè)備（或另一個(gè)管道）間的一段管道及所附管件、閥門、控制點(diǎn)等具體配置情況的具有立體感的圖樣。管道軸測(cè)圖是按照軸測(cè)投影原理繪制的管段及其所附管件、閥門等，管件和閥門并非是實(shí)物的投影表達(dá)，而是按照行業(yè)規(guī)定的示意圖表達(dá)方式繪制的。管道上的閥門和管件種類繁多，同一種類的閥門在管道軸測(cè)圖中與X、Y、Z方向相關(guān)，表達(dá)不盡相同，但是規(guī)律性較強(qiáng)。圖1是完整管道軸測(cè)圖的部分圖樣，其上除了用直線段和圓弧表達(dá)直管道和彎管道，還有連接管道的閥門和管件（三通、異徑管等，細(xì)實(shí)線圓標(biāo)示部分），管件繪制在管道軸測(cè)圖設(shè)計(jì)中比較費(fèi)時(shí)耗力。本文在通用CAD軟件平臺(tái)之上采用二次開發(fā)手段研究快速完成管道軸測(cè)圖繪制技術(shù)。

1 管道的軸測(cè)圖表達(dá)

圖1是在AutoCAD系統(tǒng)下繪制的實(shí)際管道軸測(cè)圖（局部），其上標(biāo)示出軸側(cè)坐標(biāo)系X₁Y₁Z₁（左上角）以及AutoCAD系統(tǒng)下的世界坐標(biāo)系OXY（左下角）。軸測(cè)圖中的管道一般以直線段表達(dá)真實(shí)管道的中心軌跡，由圖可見，絕大部分管段平行于軸測(cè)軸X₁、Y₁、Z₁。管道上的各管段依靠各類閥門和管件（異徑管、三通、四通等）連接。軸側(cè)圖中的閥門與管件在平行于X₁、Y₁、Z₁軸上的表達(dá)各不相同。例如，截止閥是廣泛應(yīng)用于管道上的閥門，其軸測(cè)圖如圖2所示，處于不同軸側(cè)軸上的截止閥，形狀不同，與三視圖比較圖形會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)切。沿不同軸側(cè)軸的截止閥其產(chǎn)生錯(cuò)切參數(shù)（系數(shù)）不同。由于在管道圖中大量存在閥門與管件，是制約設(shè)計(jì)繪圖效率的主要因素，本文重點(diǎn)研究參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)在管道軸側(cè)圖的閥門和管件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

2 閥門的參數(shù)化分類設(shè)計(jì)

2.1 閥門的分類及對(duì)應(yīng)的軸測(cè)圖表達(dá)

閥門是管道輸送系統(tǒng)中的控制部件，具有截?cái)唷⒄{(diào)節(jié)、導(dǎo)流、防止逆流、穩(wěn)壓、分流或溢流泄壓等功能。截止閥按用途和作用分類分為截?cái)嚅y、調(diào)節(jié)閥、止回閥、分流閥和安全閥；按通用分類法則分為閘閥、截止閥、旋塞閥、球閥、隔膜閥、節(jié)流閥等。閥門在管道軸測(cè)圖上以規(guī)定符號(hào)按比例繪制。表1是常用的閥門在X₁、Y₁、Z₁上的示意圖結(jié)構(gòu)表達(dá)。

2.2 閥門的參數(shù)化設(shè)計(jì)

（1）軸測(cè)圖中閥門插入點(diǎn)位置

截止閥是典型的閥門，圖3示出三個(gè)Y₁軸方位上的截止閥，不同的是插入點(diǎn)可能為中心點(diǎn)（圖a）、左上部中心（圖b）、或者右下部中心（圖c），在設(shè)計(jì)中必須分別考慮這三種情況。

（2）參數(shù)化設(shè)計(jì)中核心參數(shù)確定

在管道圖中，閥門和管件是以示意圖表達(dá)的，各部分結(jié)構(gòu)尺寸按比例繪制，無需繪制真實(shí)尺寸。因此確定核心尺寸是軸測(cè)圖中閥門和管件繪制的關(guān)鍵。圖4是軸測(cè)圖中截止閥在平行于Y₁軸方位上的幾何結(jié)構(gòu)，用粗實(shí)線表達(dá)，圖中的細(xì)實(shí)線是作圖輔助線和尺寸變量。推導(dǎo)截止閥的各個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)是參數(shù)化設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。B_P（X₀，Y₀）是插入點(diǎn)。圖4示出插入點(diǎn)位于截止閥中心位置時(shí)的情況。尺寸L、L₁和H是計(jì)算坐標(biāo)點(diǎn)只，P₂，P₃，P₄，A，B，C和D需要的幾何數(shù)據(jù)，其核心數(shù)據(jù)是L通過按比例繪制令L₁=1.25×LH=0.6×L根據(jù)幾何推導(dǎo)，得出：A，B，C和D坐標(biāo)可以同理推導(dǎo)。

（3）參數(shù)化程序設(shè)計(jì)

參數(shù)化程序代碼主要分三個(gè)部分，核心參數(shù)輸入（交互或者缺省）和比例設(shè)定的結(jié)構(gòu)參數(shù)、坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)獲取、繪圖。截止閥的關(guān)鍵程序代碼框架如下：（defun c：jzf（/Bp L L1 H P1 P2 P3 P4 A B C D）；j函數(shù)定義（setqBp（getpoint"＼n input a base point："））；插入點(diǎn)參數(shù)輸入（setq L（getdist"＼n input L="））；核心參數(shù)交互輸入（setq L1（*1.25L）H（*0.6L））；幾何參數(shù)比例設(shè)定……；坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算（command"pline"P1 P2 P4P3"c"）；圖形繪制）；結(jié)束

3 閥門選型與功能實(shí)現(xiàn)界面設(shè)計(jì)

3.1 閥門（或管件）選型的界面設(shè)計(jì)

在AutoCAD環(huán)境下采用對(duì)話框控制語膏（DCL）編寫用戶界面外觀，VisualLISP語言實(shí)施對(duì)用戶界面的控制。

圖5是閥門選型的界面外觀，其對(duì)應(yīng)的DCL文件代碼和說明如下：tap：dialog//定義對(duì)話框名字flabel="閥門類型選擇"；//標(biāo)題：row（：image_button{//圖像控件，第一行第一個(gè)圖像控件屬性與參數(shù)設(shè)置key="tap0"；color=0；width=15；aspect_ratio=1；}：image_buttonf…//圖像控件，第一行第2至4個(gè)圖像控件屬性與參數(shù)設(shè)置}：rowf{abel="閘閥 截止閥 旋塞閥 止回閥"；}//上述四個(gè)控件的名稱

圖5給出六種閥門類型，余下兩個(gè)保留為作增列閥門控件時(shí)使用。

圖像控件的圖形是幻燈片文件類型（.sld），在AutoCAD環(huán)境下提供制作幻燈片功能。VisualLISP程序設(shè)計(jì)將幻燈片放置到圖像控件的代碼如下：（setqkey_name（strcat"tap"（itoa n）））（startjmagekey_name）（setqmax_x（dimx_tilekey_name））（setqmax_y（dimy_tilekey_name））（slide_image 0 0 max_xmax_y（strcat"tap：（itoa n）））（end_image）

閥門選型界面要實(shí)現(xiàn)的功能是提供設(shè)計(jì)者根據(jù)工程需求選擇閥門類型，確認(rèn)后激活該閥門的繪圖功能界面。

3.2 閥門在軸測(cè)圖中的繪制

圖6為截止閥繪圖功能界面，其設(shè)計(jì)與圖5類似。布局上分別以軸側(cè)軸X₁、Y₁、Z₁方向排列三個(gè)圖像控件，每個(gè)圖像控件示出該閥門使用時(shí)的插入點(diǎn)位置信息，該頁面共九個(gè)控件，極大地方便了設(shè)計(jì)者使用。點(diǎn)擊任意一個(gè)控件，確定后直接連接至2.2節(jié)中的參數(shù)化設(shè)計(jì)程序，執(zhí)行后的結(jié)果如圖7所示。

本文完成了常用的各類閥門、管件的選型和參數(shù)化設(shè)計(jì)，應(yīng)用于圖1中的閥門、三通、異徑管（細(xì)實(shí)線圓標(biāo)注部分）的繪制中。本研究開發(fā)的應(yīng)用模塊，設(shè)計(jì)者根據(jù)功能需求只需要做選擇操作，無需實(shí)際交互繪圖，圖形以成組模式一次性完成繪制，有效避免了設(shè)計(jì)者的大量重復(fù)性設(shè)計(jì)工作。

4 結(jié)論

管道軸測(cè)圖是管道布置設(shè)計(jì)的基本圖樣。管道中的各類閥門和管件的形狀與其在圖中的位置有關(guān)，其圖形繪制是管道軸測(cè)圖計(jì)算機(jī)繪制中工作量繁重的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。開發(fā)應(yīng)用模塊，提供給設(shè)計(jì)者快速選型及繪圖功能已經(jīng)應(yīng)用到實(shí)際設(shè)計(jì)中，實(shí)踐證明有效提高了設(shè)計(jì)效率。