如何用CAD对马鞍口进行精确下料

周伟光

摘 要：对于马鞍口的制作，一直以来，施工现场基本上采用将支管放置在主管上，采用定位、画线、切割、打磨，达到要求后焊接成型的方式制作。该方法的缺点：（1）效率低，多次重复定位、画线、切割、打磨作业；（2）手工展开放样时精度不高，且较为繁琐；（3）支管马鞍口开口边缘不规则；（4）施工人员劳动强度大。文章介绍了通过AutoCAD实现马鞍口展开放样尺寸设计的一个方式，该方法充分利用了当今先进的计算机辅助设计（CAD）的优势。

关键词：CAD；马鞍口；精确下料

石油化工建设中，有一种特殊的配件接口——马鞍口，其形状犹如马鞍，故此得名。欢二联安全隐患改造项目中管道的碰头点也随之增多，尤其是站内新建管道与已建管道的连接，往往这些新旧管道的连接均采取马鞍口连接，有时因生产需要，建设单位给的施工时间比较短，这要求我们的施工要迅速，而施工迅速的关键是要能确保马鞍口下料的一次成型。对于马鞍口的制作，一直以来，施工现场基本上采用将支管放置在主管上，采用定位、画线、切割、打磨，达到要求后焊接成型的方式制作。该方法的缺点：（1）效率低，多次重复定位、画线、切割、打磨作业；（2）手工展开放样时精度不高，且较为繁琐；（3）支管马鞍口开口边缘不规则；（4）施工人员劳动强度大。本文介绍了通过AutoCAD实现马鞍口展开放样尺寸设计的一个方式，该方法充分利用了当今先进的计算机辅助设计（CAD）的优势。

1 前期准备

制作马鞍口的前期准备工作——首先要了解主管和支管的管径与其壁厚，这是因为通常情况下，站内新旧管道连接时主管的开孔大小是根据支管下好料后来确定的，支管与主管的焊接方式不是承插焊，而是骑马焊，这也造成了理想图与实际图有一定的差别；其次确定支管与主管的连接角度，一般情况均为90°，即主管与支管垂直；第三，取一宽500mm的硬纸作为模板，厚度可以随意，就地取材便可，实际制模时我们可取其长度为管道外周长的1.1倍，这里只阐述一个理论数据，模板的长度暂取管道外周长的1.0倍，为方便制作模板，所有绘制的图中主管和支管长度均取500mm长。文章以一简单例子（主管φ273×7，支管φ273×7）来进行阐述，其他情况可以举一反三。

2 模板制作

2.1 建立模型实体

我们利用C AD软件来建模，模型的建立有利于我们有直观的感官认识，同时也为下一步的放样提供采集数据的样板。

建立模型前，首先要确定支管与主管接触面的中心点与主管的中心线的距离，支管与主管的接触处是支管的内侧面与主管的外侧面。确定这个距离可以借助于CAD软件，建立主管和支管的面模型，主管面直径为273mm，支管为273-14=259mm。

由以上结论，我们能用CAD直接测出支管与主管接触面的中心点与主管的中心线的距离为43.15mm，由此数据，绘制出实体图，如图1：

2.2 分解模型实体

由实体图，可以抽出面，为采集数据做准备，如图2、图3：

2.3 抽取数据

因为支管与主管接触面是支管的内侧面和主管的外侧面，根据施工的实际情况，抽取数据时需按内侧面，但是抽取前须将内侧面的A面向外偏移7mm，也就是偏移一个壁厚的长度。

步骤一：将内侧面转换成线，将A面向外偏移7mm，再分成若干等分，分的越多，制作模板时越精确，一般施工过程中取16等分即可；

步骤二：使用CAD软件测出每等分的弧长和对应的1～16标号的长度，具体数据见表1。

2.4 绘制放板

取一宽500mm的硬纸作为模板，厚度可以随意，就地取材便可，模板的长度暂取管道外周长的1.0倍，根据模板坐标系图在硬纸上画出圆滑线，按此圆滑线将硬纸切割成下料的模板，至此模板制作完成。

3 马鞍口下料成型

将制作好的放样模板直接定位在支管上，对支管进行画线、切割、打磨，这一切工作准备就绪后，以支管为基础，将支管定位在主管上，对主管进行画线、切割、打磨，这样马鞍口成型，最后进行焊接。

4 结语

所有采集的数据均是通过CAD软件直接测出，省去了复杂而繁琐的计算，保证了马鞍口下料的一次成型。即使支管与主管不是垂直关系，任何角度，都可以利用此方法进行马鞍口的下料工作。

不足的是，主管和支管只要有管径上的变化或壁厚上的变化，均需重新建立模型实体、分解模型实体、抽取数据并绘制放样模板图。endprint