計算機輔助完成大型管件的放樣

王少輝 吳小強 韓迪波

摘要：本文通過幾個常見管件的放樣，將計算機輔助放樣方法與傳統放樣方法做比較，主要說明用計算機輔助放樣的優越性，并將其推廣到其它安裝工程的大型管件放樣中。

關鍵字：放樣，計算機輔助，通用性

對于非標準管道的制作，管件的放樣是一個非常重要的步驟。但是在以前施工中，放樣主要依靠施工過程中制作的經驗進行。而且這樣的經驗只有部分經驗豐富的技術工人才具有，導致大型管件的制作放樣不具有普遍性，而且制作精度不高。現在我們應用計算機輔助工具，對管件進行建模分析后完成放樣，這樣我們可以得到一個更為精確的放樣數據，也使管件的放樣具有了通用性。

計算機輔助放樣步驟：先取得所需管件的相關尺寸，再利用計算機繪圖軟件畫出管件的三維模型，之后把畫成的模型劃分成若干個簡單的拼接塊。利用計算機繪圖軟件強大的繪制、測量功能把這些拼接塊拼接成一個整體管件。這樣就完成了三維模型的展開圖的繪制，我們可以直接用該展開圖下料。下來通過幾個實例具體體現計算機輔助放樣的優越性。

在傳統方法中，通常是先畫出管件的平面圖，對圖紙進行分析，這種分析，通常需要很強的立體感來獲得變徑管的外形尺寸，對于大管徑的放樣，便可以根據小管徑放樣經驗形狀計算獲得放樣數據。但在計算機中畫圖不受數據大小限制，放樣尺寸用管件的真實數據，計算結果更加準確。而且畫圖時先畫出三維模型，再從模型中展開圖形，使放樣更加直觀。放樣者只要求畫出模型即可得到每塊拼接塊的圖樣，拼接塊的大小形狀及拼接的順序可根據焊接方法及管件平滑度的要求的選用選取最優拼接方法。從而提高了管件的制作精度。

這里以變徑管為例，把傳統的放樣方法和計算機輔助放樣方法做一分析比較：

在傳統方法中，通常是根據變徑管的平面圖，放樣出一個小型的變徑管（DN30-60mm），再依據小管徑放樣的數據按照比例計算出大變徑管（DN400-500mm）的尺寸數據。從小變徑管知變徑管展開圖為扇形，其小弧長為變徑管小管的圓周長、大弧長為變徑管大管的圓周長，斜邊長為變徑管母線長，分成10個小扇形面就可以滿足變徑管外形平滑度的需要。但數據轉換到大變徑管時若仍然分成10個小扇形面就難以滿足平滑度的要求。

用計算機輔助放樣，就可以直接用計算機繪制一個與所需變徑管尺寸相等的立體模型（圖1），在得到模型圖后，不管它的變徑尺寸為多少，先把該模型沿其母線方向若干等分（等分越細越便于分析但不便于操作，反之則相反，可根據管件平滑度的要求適當取之），這里，我們為使之具有普遍性，將它n等分，如圖中所示，可以看到每個小等分近似為一個梯形，先畫出一個小等分0n1m1的圖（圖2），再以第一個等分梯形的斜邊為第二個梯形斜邊畫圖，依次畫完所有等分，即得變徑管展開圖（圖2），

圖1 圖2

對于變徑管的制作，以上是簡單的例子，通過這兩種方法的分析對比，可以看到，對于大型管件放樣傳統方法主要依據經驗計算完成。對于計算機輔助放樣方法，放樣者只要建立相關模型，對模型進行細化分析，拆分模型，然后將分塊展開拼接就可以直接得到放樣結果，無需預知展開圖的形狀和計算構造尺寸，這對于簡單的管件來說其優越性并不突出，但對于復雜的管件來說計算機輔助放樣無疑是一個好方法。

下來，再通過幾個管件的放樣進一步說明：

1.天圓地方的放樣

建立天圓地方模型（圖3），對于這個模型可以先進行適當分析。通過構成模型的輔助線可以直觀的看出，該模型的表面是由4個全等的等腰三角形∠ABC和4個全等的曲線圖形ABD構成。所以只需要分析這4個全等的曲線圖形，再與等腰三角形拼接即可完成放樣。同以上方法，把曲線圖形ABD的AD邊若干等分，再將等分點與B點連接，便可以看到這每一個等分面為一個近似三角形，然后先畫一個三角形∠1AB，再依次畫出相鄰三角形得到如圖4中ABD圖，再拼接上等腰三角形ABC,用同樣的方法即可完成全部展開圖的繪制如圖4.

圖3圖4

2.順水三通的放樣

由于三通的種類很多，這里只拿出同徑順水三通來做一說明，其它方法基本一致。

先建立三通模型（圖5），可以看到該模型的ABC區域以上基本類似于彎頭，所以這里只對ABC區域（圖6）進行分析展開（如圖7）。下來的操作方法同天圓地方等一樣。

圖5圖6

圖7

總結：

小型管件的放樣運用經驗及傳統方法便可完成，但對于大型復雜的管件需要很強的立體感才能獲得放樣數據，傳統方法很難完成。通過計算機輔助放樣手段對以上幾個實例的分析，可以看到計算機輔助完成管件放樣不需要對管件的外形進行預知、計算，只需要畫模型、分解、再拼接就可以完成，具有精度高、易操作性。

這種方法不僅可以使管道安裝中的管件放樣變得簡單，同樣也適用于其它一些有曲面結構的安裝工程，具有通用性。

注：文章內所有公式及圖表請以PDF形式查看。