基于SolidWorks 三維設計在選煤廠工程中的應用

李偉

中煤天津設計工程有限責任公司 天津 300120

隨著時代的發(fā)展，選煤廠的工業(yè)設計日益激烈的競爭，傳統(tǒng)的二維自動化設計在選礦廠管道設計和復雜的碰撞問題不再能夠滿足需求據(jù)統(tǒng)計，77%的企業(yè)在設計階段，由于圖紙不明確或混亂，導致投資損失，二維設計大大限制了設計效率和提高了設計成本。近年來，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，三維輔助設計，以消除計算機設備的瓶頸，三維輔助設計發(fā)展迅速，廣泛應用于建筑和化工行業(yè)，三維輔助設計獨特的可見效果“概念，直接反映在計算機屏幕上的設計師的頭部模型的形象。通過三維輔助設計，可以有效地避免出現(xiàn)問題。設計，減少管線設計的困難，提高工程圖紙制作的質(zhì)量和速度，有效提高設計師的效率，降低設計和施工成本，幫助企業(yè)在激烈競爭中找到位置。

1 選煤廠三維設計優(yōu)點

采用二維選煤廠設計工藝如下：專業(yè)選煤設計符合具體項目要求；為了確定選礦方法和工藝流程設計。煤炭增殖設計專家根據(jù)經(jīng)驗繪制未申報的結(jié)構(gòu)零件，如作為主體廠房和氣閘艙，鋼結(jié)構(gòu)平臺和選煤設備。煤炭設計和選煤專家以上述形式代表上述項目。機械設計，排水，通風，采暖，電氣等設計專家的圖紙和設備，作為一個不合格的網(wǎng)關(guān)，鋼結(jié)構(gòu)平臺，選煤設備，疏水管道，通風設備，除塵設備，暖氣和配電設備以圖紙和設備的形式，并通過專業(yè)的協(xié)調(diào)委員會，完成圖紙的設計。采煤過程設計專業(yè)人員匯總圖紙，并制作安裝圖，在發(fā)現(xiàn)反饋問題的專家解決方案。與設計方法相關(guān)的問題是必須完成設計階段，并提供信息，選煤廠采用三維工藝：選煤設計專家首先確定選煤方法和工藝。采煤過程，然后由專業(yè)設計人員同步設計三維設計平臺，最后三維設計打破了傳統(tǒng)的設計過程和時間順序。上下游專家之間的信息交流，簡化了設計過程。設計專家可以快速展示他們的意向[1]。以三維模型為基礎，基于詳細工程圖紙的三維設計平臺。提高設計效率和質(zhì)量。

2 Solidworks 三維設計技巧

安裝工作模板雖然Soliday works 有許多標準模板，但它們和國家制圖標準之間存在著差異，因此，我們必須確定那些符合實際的設計需要，根據(jù)國家的制圖和商業(yè)標準。構(gòu)建零件模板，首先要構(gòu)建零件模型，在屬性，如材料，名稱和數(shù)量中添加相關(guān)信息，在零件模板中還可以確定常常使用的材料，如：什么是可以測量的重心，在制造模板時的質(zhì)量，以便對零件的強度進行分析。在組裝圖環(huán)境中，除了插入部件外，還要插入其他部件，然后設定該部件與已插入的部件與地面之間的關(guān)系，但是為了系統(tǒng)地定義幾何實體之間的組裝關(guān)系，需要設置多種組合必須要做。例如，孔和銷的組合要使同軸心和斷面圖相配合，每次進行設置協(xié)調(diào)后，圖形區(qū)都要進行相應的調(diào)整。為了有效地避免在設定其他合作關(guān)系的過程中發(fā)生的困難，要使用延遲合作的手段。在幾何圖形中設置所有的協(xié)調(diào)后，圖形結(jié)構(gòu)才能進行必要的調(diào)整，此時在組裝設計時，可以輕松處理各部件之間的組裝關(guān)系，提高部件組裝速度，在Solidworks 中，可以設置多種快捷鍵不僅如此，還可以通過鼠標手勢執(zhí)行命令的自定義動作。鼠標手勢的動作和快捷鍵相似。我們根據(jù)平時的工作習慣，可以將裝配體、工程圖、素描等內(nèi)容設定為不同的鼠標手勢。在三維設計過程中，可以隨時使用這些命令來提高設計的效率。當三維設計，特別是更熟練的CAD 員工，他們將在過程中工作，使用不同的手，要對不同元素的內(nèi)容負責，左手主要負責輸入相應的組合鍵，右側(cè)負責執(zhí)行相關(guān)任務。使用鼠標操作。這將大大提高繪圖速度和設計效率。在Solidworks 中，我們也可以配置經(jīng)常使用的命令，使用鍵盤快捷鍵，以確保在設計時不會出現(xiàn)由于缺少菜單和圖標而中斷思考的情況。

3 基于SolidWorks 三維設計在選煤工程中的應用

（1）最初，公司采用傳統(tǒng)的二維設計方式設計了這家工廠，工藝專業(yè)采用二維圖形軟件布置工藝和設備，采用平、單面結(jié)合的方式繪制工廠建筑、設備和非標識產(chǎn)品，一部分非標識和設備貫穿多層平面，土建結(jié)構(gòu)層次不協(xié)調(diào)，二維畫法難以明確表達，需要結(jié)合多個視圖反復比較，不直觀，明確表達設備之間的定位關(guān)系為此，需要人工畫10 多個單面。工作量不僅大，而且需要修改的話，每個層面都要修改，需要時間和努力，容易出現(xiàn)失誤。

（2）由于選煤廠的設計過程需要與業(yè)主多次溝通，不斷優(yōu)化調(diào)整，為了解決二維設計中存在的問題，公司成立了三維設計團隊，利用該平臺設計了主廠房的三維模型。具體設計過程如下：①設備圖庫的建立是實現(xiàn)選煤廠三維設計的重要環(huán)節(jié)。綜合圖庫可以提高設計效率和設計質(zhì)量。在設計模式中，利用二維設計圖和掃描圖片構(gòu)建三維輪廓。對于一些定型設備，可直接利用廠家提供的三維圖紙（常用的三維軟件可實現(xiàn)版本互換，具有通用性），建立選煤廠專用設計圖庫。庫建設完成后，設計者只需拖動鼠標即可調(diào)用設備，實現(xiàn)庫與設計平臺的無縫連接。②建立了土木工程車間的結(jié)構(gòu)模型。利用SolidWorks 軟件，根據(jù)要求輸入相應的跨度、層高設計參數(shù)，建立主廠房鋼結(jié)構(gòu)模型。③管道設計。管道設計與布置是管道設計的重要組成部分。合理的設計不僅要滿足管道設備的要求，還要方便施工人員快速準確的安裝，減少工作量，避免返工。根據(jù)施工圖確定管道設計要點。管道的關(guān)鍵點是起點、終點和轉(zhuǎn)折點。首先在空間上確定起點和終點的坐標，然后根據(jù)管道中預裝介質(zhì)的類型和壓力確定坡度、方向和拐點，從而確定管道的走向。打開SolidWorks 三維軟件，繪制管線前，先進行建模。模板高度與柱軸線的距離要求與主廠房層高與實際設計柱軸線的距離一致。在選煤廠框架模型中，根據(jù)各關(guān)鍵點的定位尺寸，在三維草圖中進行管線走向。通常情況下，用軟件繪制三維視圖是必要的。第三個視圖是在SolidWorks 中繪制兩個視圖的單線圖后自動生成的。在完成三個方向的視圖后，根據(jù)所需的管徑，將單線圖掃描成具有掃描功能的三維管道圖，然后添加匹配的彎頭、法蘭等管件。選煤廠有很多管道。組裝幾十條甚至幾百條管道并相互滲透是可能的。很難手動檢查碰撞問題。三維軟件Solidworks 提供自動干涉檢查功能。只要執(zhí)行干擾檢查命令，軟件就會快速檢查整個管道系統(tǒng)是否有碰撞。它不僅能清晰地標注碰撞管線的名稱，而且能準確地顯示碰撞位置，為設計人員修改設計圖紙?zhí)峁┝藰O大的方便。施工圖出版時，應以二維形式繪制。三維軟件Solidworks 還具有將三維圖形轉(zhuǎn)換為二維圖形的功能。如有必要，可附幾張不同角度的三維系統(tǒng)圖，使現(xiàn)場安裝更加直觀方便。

先進的設計手段不僅可以提高工作效率和工作質(zhì)量，在項目競爭招標中，新穎的設計手法和形象的表現(xiàn)方式往往會吸引業(yè)主的目光，增強企業(yè)在市場上的競爭力，因此三維設計將在未來會成為設計發(fā)展的方向和趨勢，在利用固體化技術(shù)進行三維設計的過程中，我們往往在部件結(jié)構(gòu)上有很多相似或相同的特點，并且在組裝設計時，也需要對相似的部件進行多種組裝，如果我們需要將各種各樣的部件組合起來，使用Solid Works 進行組合并繪制，會減慢慢慢設計的速度，程序非常麻煩，容易發(fā)生錯誤，不會顯示軟件的快速、便捷的特點，為此，Solid Works 工作的三維收集設計技術(shù)，提高圖像的質(zhì)量和效率。