试论CADWorx在管道设计中的应用

曾德芝

（贵州电子信息职业技术学院，贵州 凯里556000）

1 三维建模流程

在三维建模前，需要做一系列准备工作，包括工艺流程图，设备布置图，工艺管道表，土建的场地平整图，设备厂家的制造图等，在这些输入文件的基础上，建立反映全厂概貌的模型，包括厂区主要道路，厂房，机械设备，在全厂概貌模型的基础上，进行管道布置研究。确定厂区主管廊的走向及标高，藉此检验流程与设备是否顺畅。然后编制项目中需要使用的各个等级的管材数据库，CADWorx 自带65 个管道等级，但也可根据业主要求的管道等级标准自建管材数据库。

2 管道等级和元件库

管道等级和元件库是建立三维模型的基础。CADWorx 支持用户自定义元件库和建立等级库。

管道等级可以按照具体的要求分类（如按照压力）把各个元件库文件有机的组合到一起，使得用户绘图时不用关心多而杂的元件文件。所有的管道等级文件都以扩展名为SPC 存放在Spec 目录下，在该目录下SpecEdit.exe 文件可以完成管道等级的建立和修改。

元件库是指以文件的形式记录各个元件（管道、阀门、法兰等）的具体参数（公称直径、厚度、长度等）。CADWorx 在安装时会生成很多的元件库文件，分别放在三个目录下，每个目录文件大致相同，区别就是其中元件参数的量度单位不同：LIB_I（公称直径和长度都是英制）、LIB_M（公称直径是英制，长度是公制）、LIB_MM（公称直径和长度都是公制）。

3 自定义的初始化文件

这个设置是控制三维工厂设计软件的全部环境参数控制，它涵盖：

配管环境：管道直径、管道等级、管道显示模式

图框和比例

图层的控制

项目环境变量定义

4 钢结构和和设备模块

通过设备模块可以通过搭积木的方式生成各种设备和容器，包括卧式/立式容器，塔、泵，设定设备尺寸、管嘴形式等等。

5 配管

管道的绘制可以在2D 及3D 模式下绘制双线管图，依次插入法兰、管道垫片、阀门，弯头、三通等管道、管件，CADWorx 还提供ROUTER 命令来加强绘制管线的能力，该命令为管线布置提供了方便快捷的功能，它的原理是首先绘制一条辅助线，然后通过“Plant”-“Accessory”-“Auto Route”-“Buttweld LR”（长弯头）快捷命令“RTLR”，选择该辅助线软件将自动沿着辅助线绘制管道，弯头将自动添加。通过多种布管命令，可以迅速而方便地建立管道模型。管道绘制完成后，还可通过Line Isolate 和Continuity 命令分别显示单根管道，并检查其连续性，若在管道间出现圆圈标识，说明此处管线有问题，检测出来后马上修改。

6 单管图全自动生成

项目建立完成后可以对项目进行适合自己出图模式的设定。这里有8 个子项，共100 多个选择开关，定义了ISO 图的系统、料单模式、焊点、出图格式等。这里可以加入智能化的判断，一个管线号分为多张图完成，自动生成材料表，定制材料表模板，用户可以随心所欲地定义表的格式、填写方式、填写顺序及要统计的原件，适应各种材料表格式需求，同时自动统计和计算出所有元件及螺栓、螺母、保温、油漆、保护材料。

7 平立面图的生成

建立完3D 模型后，用户可以自由选择模型范围和剖切深度来生成所希望的管道平立面图。用户可以抽取3D 模型的属性来标注管号，设备位号，标高，仪表位号等信息。

平面图的生成，采用AutoCAD 的model space 来建立3D 模型（1:1模型大小）；在paper space 定义图框（1:1 图纸大小）。在用户定义的图纸上面采用Viewport 命令定义视窗大小，通过调整视窗显示比例，视图方向，将模型的不同区域内容，不同视图显示在一张图纸上面。

用viewbox 根据自己的需要定义视图，剪切模型

Viewbox 是根据用户在3D 模型中定义的立方体的大小，决定视看立方体的内容；根据立方体的六个表面，决定视看方向。Viewbox 可以帮助用户定义视图，也可以协助客户控制视看内容（Clipview），排除不想看的内容，这样用户在局部区域配管的时候，就可以看只感兴趣的内容。

sheet set manager 平立面图纸管理器AutoCAD 提供的一个标注的功能，它主要的目的是在基于用户定义模型视窗的前提下，采用拖拉的方法将视图摆放到图纸上，并可以控制视图比例，为用户的定义提供了极大的方便。

与CEASARⅡ的数据库共享

CADWorx 与CEASARⅡ应力分析软件之间实现了双向、 智能链接，它是第一个CAD 与应力分析软件之间的智能化、功能齐全的链接。它可以通过选择部分或全部CADWorx 管线，将其自动地转化为CEASARⅡ的输入文件。同样的，只要很少的操作CEASARⅡ数据就可转到CADWorx 上。CADWorx 还可利用CEASARⅡ数据生成ISO（Stress ISO）通过图形中的对话框引导，可以选择输入和分析结果并将它们加入到图中，用户可以方便、准确、快捷地制定出管道应力分析图。

8 三维漫游功能

3D 模型建立好后，可以使用三维漫游（NavisWork）将模型进行渲染，生成具有直观效果的实体图形。它可以坚持模型中的路线是否畅通无阻，从而进行多专业的协作校核和审查，在审查的同时，还可以输入审核人的意见作为批注，以便修改。三维漫游还提供了动画制作工具，可以为业主和施工单位更好地展示设计成果，为宣传品提供更好的素材。

9 结语

管道设计是工程设计工作的重要组成部分，管道设计的效率极大的影响设计工作的成效，实现三维配管计算机自动设计（包括建立模型、应力分析、碰撞检查、绘图、材料统计），则可大幅提高工效，确保设计质量[1]。

三维工厂软件CADWorx 实现了相关功能，是一种较为成熟和功能完备的管道设计CAD 软件，它可以放置标准及用户自定义的零件、管道及管道部件，灵活机动高效的设计布置管线，能检查管道应力及管线碰撞情况，具有交互式三维图形和二维图形转化功能。

但是，中比较复杂的管道布置图辅助设计方面，该软件的功能还式比较有限的。首先它的分层还式按照Autodesk 的原始命令进行，在生成平立面图时，仍无较好的标注方法，其管道名称、尺寸标高、保温、注释等还需手工标注，另外，缺乏强有力的工程设计规则检查功能，模型间不能合并和切割。但是，相信随着软件工程的不断发展，现有的不足会得到改善。

［1］刘家仓，张应中，罗晓芳.三维管道空间布置系统的设计与实现[J].现代制造工程，2006 (4).

［2］钟健强.三维CAD 软件在管道设计中的应用[J].中国高新技术企业，2009(14).