UG 機(jī)械管線布置在管道施工中的應(yīng)用

馮上建

（閩北職業(yè)技術(shù)學(xué)院，南平 353000）

隨著科學(xué)技術(shù)和物質(zhì)要求的不斷進(jìn)步，各種機(jī)電設(shè)備安裝的工藝要求不斷提高。目前，機(jī)電工程的安裝已經(jīng)從滿足建筑物的基本使用要求轉(zhuǎn)變?yōu)闈M足建筑物整體的使用需求[1]。大多機(jī)電設(shè)備在安裝施工中都應(yīng)該考慮是否有足夠的空間進(jìn)行管路安裝，但是由于建筑結(jié)構(gòu)和面積的限制，安裝空間往往很小。為了使機(jī)電管線安裝在有限的空間內(nèi)，且達(dá)到最理想的安裝效果，在安裝前對(duì)全部的管線進(jìn)行統(tǒng)一合理的布置顯得尤為重要，尤其是安裝中可能會(huì)出現(xiàn)各零件之間的位置沖突、標(biāo)高沖突以及各管路拐角位置等問題[2]。通過UG 軟件的三維效果和二維圖紙可以提前發(fā)現(xiàn)問題，避免在施工中重復(fù)返工，從而減少材料和人工的浪費(fèi)問題，縮短安裝周期，避免不必要的損失。

1 UG 三維管路設(shè)計(jì)的概念及特點(diǎn)

UG是一款集多種功能于一體的三維參數(shù)化軟件，是當(dāng)前世界上面向制造業(yè)最先進(jìn)且功能最強(qiáng)大的軟件之一，被廣泛應(yīng)用于制造和工程設(shè)計(jì)等領(lǐng)域[3]。該軟件給設(shè)計(jì)人員提供了多種有效的應(yīng)用模塊，其中的機(jī)械管線布置模塊是管路設(shè)計(jì)中的高效工具。目前，這一模塊被很多從業(yè)人員所忽略，使用人員還不多，因此大多數(shù)還在使用直接建模的方式畫管路模型。UG/Routing 管道設(shè)計(jì)模塊至少能直接提高40%的工作效率，在管路設(shè)計(jì)過程中不僅可以自動(dòng)快速生成管道模型，還可以自動(dòng)生成UG 的管路明細(xì)表、管路長度和管路技術(shù)要求等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，以及完美裝配管件、閥門等管路零件的三維模型。在一些復(fù)雜的管道設(shè)計(jì)中，各種管路、閥門、泵和探測單元交織在一起，錯(cuò)綜復(fù)雜。利用UG 中的機(jī)械管線布置模塊能夠?qū)崿F(xiàn)快速設(shè)計(jì)，能夠使管道線路更加清晰，從而有效避免干涉現(xiàn)象。

UG 中的機(jī)械管線布置模塊為用戶提供了功能強(qiáng)大和便捷的工具。合理利用這些工具可以減輕管路設(shè)計(jì)者的工作難度，充分發(fā)揮設(shè)計(jì)者的思想，從而提高設(shè)計(jì)者的工作效率和產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量。該軟件主要有以下特點(diǎn)：第一，提供了豐富的管件數(shù)據(jù)庫，在使用過程中可以直接調(diào)用現(xiàn)成管件，減少了大量的重復(fù)勞動(dòng)；第二，為設(shè)計(jì)者提供明確的設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)出的三維效果圖更直觀，能夠更清楚地觀察到產(chǎn)品的布局；第三，修改設(shè)計(jì)方案時(shí)更便捷。

2 UG 三維管路設(shè)計(jì)基本步驟

使用UG 布置管線時(shí)，要先做好一定的數(shù)據(jù)庫。在管線布置作業(yè)中，只需要用創(chuàng)建路徑的工具將所需管線拉出，然后用型材工具生成管件。布置過程中，軟件會(huì)將生成的管件根據(jù)各種約束要求自動(dòng)約束到管線路徑并裝配，然后根據(jù)實(shí)際需要切割管道，實(shí)現(xiàn)管道長度與數(shù)量的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，從而提高工作效率。下面以UG 12.0 為例具體介紹管線布置模塊在管道施工中的應(yīng)用。

UG 12.0 管線布置模塊提供了非常全面的布管工具，包括創(chuàng)建線性路徑、指派圓角、編輯路徑、指派型材、編輯型材和放置部件等。通過這些工具可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜管路的設(shè)計(jì)和分析。另外，UG 12.0 軟件提供了豐富的管件數(shù)據(jù)庫，當(dāng)所提供的數(shù)據(jù)庫無法滿足需求時(shí)，可以把特定的數(shù)據(jù)庫加載進(jìn)管線布置模塊。加載過程中只需點(diǎn)擊重用庫，選擇Routing Part Library 重新加載并選擇所需數(shù)據(jù)庫，就能將其加載到管線布置模塊。

設(shè)計(jì)管路時(shí)可以分為以下4 步。首先，打開軟件UG 12.0 新建模型，再從應(yīng)用模塊切換進(jìn)入到機(jī)械管線布置模塊。其次，創(chuàng)建管線路徑，利用創(chuàng)建線性路徑工具在管線上實(shí)現(xiàn)直角處的半徑過渡。再次，指派標(biāo)準(zhǔn)型材到管線路徑，先在型材庫中選擇所需要的管材型號(hào)，再選擇所需要的管線，并將其連接到管線上形成立體三維圖形。最后，添加部件或移動(dòng)部件，先點(diǎn)擊放置部件工具，并在數(shù)據(jù)庫中選擇所需的法蘭盤、密封墊片和球閥等部件，再將這些部件指派到所需的位置。完成上述步驟后，若管線布置達(dá)到理想效果，則可以利用工程圖模塊創(chuàng)建工程圖紙。

以上是管路創(chuàng)建的基本步驟，任何復(fù)雜的管路系統(tǒng)都需要從這些步驟開始。若管線布置不能一次達(dá)到理想效果，如管線、閥門等元器件的位置、角度發(fā)生變更或干涉，可以在UG 軟件中靈活更改。管線布置過程中，需要使用編輯路徑、編輯型材和移動(dòng)部件等工具根據(jù)實(shí)際情況不斷調(diào)整，使所設(shè)計(jì)的管路達(dá)到使用要求，避免實(shí)際施工中出現(xiàn)重復(fù)返工的問題。

3 典型實(shí)例創(chuàng)建

下面以儲(chǔ)罐間的管路設(shè)計(jì)為例介紹UG 12.0 管線布置的應(yīng)用。

在開始做管路布置時(shí)，有些設(shè)計(jì)人員會(huì)直接在裝配體上創(chuàng)建，這對(duì)于管路較少的布置沒有影響。但是，在實(shí)際管路創(chuàng)建中，管路的連接一般都較為復(fù)雜，此時(shí)必須在子裝配中新建管道，如新建裝配pip-01、pip-02，從而使整個(gè)廠區(qū)的管路布置更簡潔，并且使出圖和材料的使用更有邏輯性。

若儲(chǔ)罐間的管路設(shè)計(jì)采用二維軟件布置，很容易產(chǎn)生管路和設(shè)備其他結(jié)構(gòu)件的干涉問題，且二維圖紙不易讀懂。因此，儲(chǔ)罐間的管路設(shè)計(jì)需要采用UG 12.0 管線布置模塊設(shè)計(jì)其三維模型。設(shè)計(jì)期間，可以更改管線的結(jié)構(gòu)和尺寸，使其達(dá)到最好的布置效果[4]，從而使得整個(gè)廠區(qū)的管路布置清晰流暢。此時(shí)，再將三維效果圖直接轉(zhuǎn)化為二維圖紙，并將兩者配合使用，能夠方便生產(chǎn)現(xiàn)場管路的施工，避免施工過程中的干涉現(xiàn)象，從而縮短新產(chǎn)品的研發(fā)周期，降低產(chǎn)品的研發(fā)成本。

在設(shè)計(jì)儲(chǔ)罐間管路的過程中，首先要根據(jù)管數(shù)新建出幾個(gè)裝配，并用創(chuàng)建線性路徑或修復(fù)路徑工具作出管路的路徑（推薦使用修復(fù)路徑工具并選擇交點(diǎn)的方式），也可以由軟件根據(jù)所選端口點(diǎn)自動(dòng)計(jì)算出所需路徑。其次，從重用庫中選擇合適的密封圈、法蘭、彎管和管道。再次，在管道創(chuàng)建中，如果有對(duì)稱關(guān)系的管道，還可以用變換路徑和合適的運(yùn)動(dòng)工具更方便快捷地完成創(chuàng)建。在用變換路徑工具時(shí)，要注意管道的合并，從而簡化管道路徑，避免有多節(jié)管道出現(xiàn)。最后，在重用庫中調(diào)用三通、球閥等部件，完成管道的布置。在整個(gè)管線布置過程中，最重要的有兩點(diǎn)：一是路徑的創(chuàng)建，雖然路徑可以由軟件自動(dòng)計(jì)算產(chǎn)生，但是為了得到最優(yōu)設(shè)計(jì)，往往需要設(shè)計(jì)者手動(dòng)調(diào)整，以達(dá)到跟實(shí)際施工相匹配的路徑；二是數(shù)據(jù)庫的使用，它為設(shè)計(jì)人員提供了非常大的幫助，減少了直接建模過程中各種截面和各種部件的創(chuàng)建過程。儲(chǔ)罐間管路設(shè)計(jì)的最終效果圖如圖1 所示。

圖1 儲(chǔ)罐間的管路三維效果

在工程圖中要體現(xiàn)每個(gè)管道的長度、大小、它們之間的配合關(guān)系以及管道的各個(gè)清單，因此在做好三維效果圖后需要?jiǎng)?chuàng)建工程圖。首先，要將數(shù)據(jù)庫中引用的部件轉(zhuǎn)換為組件。其次，用轉(zhuǎn)換為組件型材工具把管道全部拆分為裝配體，以便在生成工程圖時(shí)自動(dòng)生成材料清單。最后，轉(zhuǎn)換為裝配體后，選中需要轉(zhuǎn)工程圖的管道用右鍵在窗口中打開，從而將需要生成工程圖的管道轉(zhuǎn)為工程圖。一般將工程圖創(chuàng)建為軸側(cè)視圖，以便施工人員讀懂圖紙。創(chuàng)建的工程圖如圖2所示。

圖2 儲(chǔ)罐間輸出水泵工程圖

4 結(jié)語

用UG 對(duì)復(fù)雜管線布置進(jìn)行設(shè)計(jì)，不僅可以提高管線布置設(shè)計(jì)的工作效率，還可以有效避免在施工布管過程中才會(huì)出現(xiàn)的問題，在軟件中直接排除管道之間可能出現(xiàn)的干涉現(xiàn)象，從而提高施工人員的工作效率。同時(shí)，在UG 管線布置中調(diào)用零件數(shù)據(jù)庫里的各種管道，還可以賦予管道材料特性，便于在后處理、渲染和出工程圖時(shí)對(duì)管路系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析。因此，將UG 機(jī)械管線布置技術(shù)應(yīng)用于設(shè)備管線安裝可以使管路布置更精確、美觀，有效降低了各種設(shè)備管路的安裝周期和成本。