在壓力鋼管制造中的應用

李濤 羅鑫

中國水利水電第五工程局有限公司第一水工機械廠 四川廣元 628003

壓力鋼管的幾何形狀一般由正圓錐管段、彎管段、岔管段和直管段四部分組成。其中直管段展開為規則形狀，不需要放樣制作。錐管段、彎管段和岔管段形狀復雜（尤其是岔管段），傳統的Auto cad放樣法，操作步驟復雜、耗時長、而且不易檢查錯誤，而Solidworks、AutoPOL For Windows軟件解決了這方面的不足，它能快速地對管道進行放樣、展開、組拼、干涉檢查等。本文用Solidworks、AutoPOL For Windows軟件分別對壓力鋼管的錐管段、彎管段和岔管段進行放樣、展開，提供給讀者參考[1-2]。

1 Solidworks在錐管、彎管放樣與展開中的應用

在Solidworks軟件中，錐管、彎管的放樣和展開方法基本相同，展開難度不大，具體畫法步驟如下：

命令：打開solidworks工作界面，新建“零件”；

在“草圖”命令欄，打開“草圖繪制”，在“右視基準面”，根據圖紙尺寸，利用“繪制草圖、拉伸/基體、旋轉拉伸凸臺/基體、拉伸/切除、旋轉切除”等常用命令，繪制出所需錐管（彎管）；

在“草圖”命令欄，打開“草圖繪制”，“右視基準面”上繪制一條過原點的豎直直線，然后建立厚度為0.1mm的“切除-拉伸-薄壁1”特征，再利用鈑金特征中的插入折彎功能將實體轉化為鈑金件，然后選擇“展開”，切口參數中選擇切口處一條“徑向線”，單擊“√”進行展開，則展開的三維圖為所需錐管（彎管）的展開圖，命名、另存；

打開零件，單擊“從零件/裝配體制作工程圖”進入工程圖頁面，選擇所需的紙張大小“確定”，然后在工程圖界面從不同視角生成工程圖，可通過“視圖布局”中“投影視圖、剖面視圖、局部視圖、斷開的剖面視圖、斷裂視圖、裁剪視圖、交替位置視圖等”修改視圖，另存時可以存為*.drw、*.slddrw、*.dxf等格式，其中*.dxf可通過cad制圖軟件直接打開[3]。

2 Solidworks在岔管的放樣與展開中的應用

在壓力鋼管中，岔管形狀各不相同，外形尺寸較大，管口為人為設計的截面，按機械設計手冊中使用傳統的Auto cad制圖軟件展開時，難度較大，方法復雜，容易出錯且不易檢查等，為生產過程中帶來的極大的不便。我們利用Solidworks軟件先對岔管管節進行solidworks三維圖繪制，然后進行鈑金展開，方法簡單、快捷。下面以岔管褲衩處關節為例說明：

命令：打開solidworks工作界面，新建“零件”；

在“草圖”命令欄，打開“草圖繪制”，在“右視基準面”上繪制一條垂直的構造線，以構造線為基準，在同一垂直截面上繪制岔管的最長母線，向外“偏移”母線，偏移距離為岔管的壁厚，連接兩直線端頭，形成閉合曲線，單擊“退出草圖”。

在“特征”選項中，單擊“旋轉凸臺/基體”。參數選擇：“旋轉軸”為上圖中構造線，單向旋轉360°，“所選輪廓”為上圖中的閉合區域，不選擇薄壁特征，單擊“√”則得到一錐管。

在錐管開口較大一側，以開口截面圓的中心為中心，在“右視基準面”上繪制岔管需切割部分的截面圖，退出草圖。

單擊“特征-切除拉伸”，“所選輪廓”為上述切割截面圖，單擊“√”則得到岔管分叉處三維放樣圖，如圖1所示。

圖1 Solidworks岔管放樣圖

對岔管三維圖進行展開。在solidworks軟件中對岔管的展開、保存等方法同上述“錐管（彎管）”的展開、保存。圖2為solidworks的岔管展開圖。

圖2 Solidworks岔管展開圖

3 Solidworks對岔管的裝配

利用Solidworks三維機械設計軟件可以將解放放樣的岔管零件圖進行裝配，裝配為整體，然后進行干涉檢查等，反映出出其中錯誤。

命令：打開“solidworks”，新建“裝配件”，單擊“插入零部件”從“瀏覽”中依次選擇所繪制的solidworks岔管分布圖，單擊“配合”，按照圖紙裝配關系，通過標準配置中的“重合、平行、垂直、相切、同心軸、鎖定、距離、角度”和高級配合、機械配合等裝配標準依次進行裝配、定位。裝配完成后，單擊“評估-干涉檢查”對岔管進行干涉計算，可以查找相互干涉部分，找出錯誤。圖3為solidworks裝配的岔管[4]。

圖3 solidworks裝配的岔管

4 AutoPOL For Windows軟件對壓力鋼管進行鈑金展開

利用AutoPOL For Windows軟件對壓力鋼管進行放樣、展開，方法比較簡單，容易操作，AutoPOL For Windows軟件中有各種管子模型，僅需改變參數，就可以繪制出所需管子，下面就以岔管為例，說明放樣展開的具體操作步驟：

a.命令：打開“商業正式版”的AutoPOL For Windows工作界面；

b.單擊“創建管子”命令，彈出17種常見管子類型，選擇“岔管”，進入岔管界面，按要求在岔管界面輸入所需要的理論尺寸，并在右側界面輸入管子“壁厚”，選擇管子放樣后的展開點（可選點有0°、90°、180°、270°），選擇結束后“確定”，得到所需插管，如圖4所示。

圖4 AutoPOL岔管放樣圖

c.岔管地展開：在岔管圖示界面，單擊“展開工具”命令，可通過“選項”修改展開參數，在岔管三維圖上單擊所要展開的部分，則自動展開，保存，保存時亦可單擊“DXF”命令，保存為“.DXF”，圖5所示岔管展開的三部分。

圖5 AutoPOL岔管展開圖

5 結語

上述兩種方法，解決了壓力鋼管（主要為岔管）實際制作中利用傳統的Auto cad平行線放樣法的步驟復雜、耗時長、出錯不易查找等問題，通過上述兩種方法不但可以快捷、準確地繪制出壓力鋼管的三維視圖，而且此方法所展開圖形比Auto cad畫法展開的圖形更精確、更直觀、圖形一致，快速地將零部件裝配于一起，進行檢查，不易出錯。理論聯系實際，此技術在壓力鋼管的實際制造中已用于制作苗家壩、鎖兒頭、喜兒溝等水電站工程壓力鋼管的放樣、展開，以及岔管的整體拼裝，通過檢測，各項參數均滿足《水電水利工程壓力鋼管制造安裝及驗收規范》DL/T5017-2007中的要求。經生產實踐過程中驗證，此方法對于壓力鋼管的放樣、展開、裝配及模擬檢查等是可行的、可靠的，具有一定的推廣價值。