通过使用在AutoCAD中建立管道的三维模型资料

1、通过使用在AutoCAD中建立管道的三维模型，得到结构的相贯线，然后利用标注、查询等功能获取管道展开所需要的素线实长，进行管道展开图绘制的方法，可以大大降低复杂管道（蛇形弯管）的加工维修难度。 此法在攀钢氧气厂的管道维修及制作过程中发挥了重要作用，具有一定的实用价值。蛇形弯管是一种较复杂的工程管道， 其放样及加工制作难度较大， 特别是三节以上的蛇形弯难度更 大。目前一般的做法有： 1. 利用手工放样，进行两次以上的换面，以求取蛇形弯管各节的真实夹角、错心 差及实形等，然后制作展开样板； 2. 利用计算方法或编制展开程序获得展开图； 3. 利用现有的展开软件进 行参数化展开。其中方法 1 由于多

2、次换面难度较大、作图烦琐，不适合大尺寸结构件；方法 2的理论水平 要求较高，不适合一般设计人员；方法 3 则需专用软件，而专用软件并不普及。基于上述原因，笔者开发 了一种可以有效解决这类问题的技术，它包含两方面内容：三维建模和展开放样。此方法在攀钢氧气厂的 管道维修及制作过程中发挥了重要作用。攀钢氧气厂现具有国产 6000m3/h 制氧机组 3 套，国产 10000m3/h 和 16000m3/h 制氧机组各 1 套， 日立 6000m3/h 和日立 10000m3/h 制氧机组各 1 套。现阶段实际全厂氧气生产规模为 54000m3/h ，承担着为 攀钢及周边地区供应氧气的重任。厂区内管道种

3、类众多，尤以蛇形弯管为甚，管道加工制作及维修的任务 较为繁重一、主要设计思想在制氧机组维护和管道安装施工中， 常常涉及到蛇形弯管。 制作蛇形弯管的样板是非常烦琐的事情， 尤其是多节蛇形弯管，传统计算方法和放样结果精度不高，经常会出现放样结果不符合实际要求的情况， 导致制作时费时、费力、费料。由于 AutoCAD绘图软件拥有强大的计算、测量和绘图功能，目前被广泛应 用于工程绘图中。本文在 AutoCAD中建立管道的三维模型，利用标注、查询等功能获取管道展开所需要的 素线实长，进行管道展开图绘制的方法，可以大大降低复杂管道（蛇形弯管）样板制作的难度。二、三维建模所需蛇形弯管如图 1 所示，建立三维

4、实体并做展开图400丄片戶实車HD图2关键点定位1. 关键点（中心点）的精确定位根据平面视图及尺寸关系画出中心点 A B、C D和E,其中确定C D两点时需重新确定三维坐标 系（即Z轴矢量向上，原点为 E点）。以E点为圆心，500为半径画圆，过E点做垂直构造线，与此圆相 交于D,再以D为圆心，260为半径画圆，与此构造线相交于 C。至此，5个关键点及其中心线的空间定位 完毕。关键点的定位如图 2所示。2. 求做相贯面（线）以B点为原点，中心线 AB及BD为X Y坐标轴建立坐标系；分别以 A、B、D为圆心，150为半径 画三个圆，并分别做它们两两之间的外公切线，其交点为F、G线段FG即为所求的相

5、贯面（线）。同理可在CD与BD相交的面上做出其相贯面（线）MN FG MN就是接下来做剖切截断面的基础。相贯面如图3所示。ffl 4管道的三维实体图3做三维实体图以中心线AB为Z轴矢量做圆柱体的步骤如下： 首先建立以AB为Z轴矢量的三维坐标系， 以A点为 圆柱体底面圆圆心，150为半径，AB（稍长）为高做圆柱体。同理，可分别以中心线 BD CD为Z轴矢量做 圆柱体。制作后效果如图 4所示。4.做剖切截断面做管I和管H剖切截断面的步骤如下：对管I和管H求交集，并对其进行分解，分解到仅剩下简单的线为止，此时会看到过 F、G两点的相贯曲面，此曲面即为管I和管H真正的剖切截断面，在此曲面上任 取非F、

6、G两点的任意一点P,以备下一步剖切之用，同理可做出管H和管山的剖切截断面MNS做好的剖 切截断面如图5所示。图5削切戴断面示意图暮戟图6蛇形弯管实体图斷屬厳管H和管山，并5.做蛇形弯管实体图以步骤3的方法做出如图4所示的实体图，然后分别以断面FGP及MNS剖切管I、对留下的三部分做合并运算，得到蛇形弯管实体图，如图6所示。三、做展开图1做表面素线将实体图展开的方法很多， 如可通过标注、查询等方法获得素线实长求做展开图，以及通过复制边或复制面命令做展开图等。但较简便的方法是通过“分解”命令将实体循环执行“选中T分解”，直到只 剩下简单的线条为止。然后将底面圆六等分（等分数越多展开图越精确）并做岀

7、蛇形弯管的表面素线。蛇 形弯管的表面素线如图 7所示。图7蛇形弯管的春面蕙藜翩:，图8蛇形弯管的表面養銭（左）及展开图（右）2.做展开图通过“复制”命令复制其表面素线，并将它们拼凑成一长方形，然后以 150 为半径画出底面半圆， 并将其三等分，做出其对应的表面素线，如图8 （左）所示。然后以300X3.14=942为长度画出底面圆周的展开线段，在其上以942*6=157依次取六个点，并延长方形高度方向向上做7条竖直线从而形成一长方形，接着以各节素线对应高度取点，并用“样条曲线”功能依次光滑连接各点，最终形成如图8（右）所示的展开图。四、结论基于AutoCAD的三维建模及展开技术，从一定程度上解决了以蛇形弯管为代表的复杂结构件的展开 问题，其解决之道有以下几点需要总结：1. 建立适宜的空间坐标系，并按尺寸要求对各关键点进行精确定位。2. 确定各节弯管的剖切截断面位置（即三点确定平面原则）。3. 展开图的