在压力钢管制造中的应用

李涛 罗鑫

中国水利水电第五工程局有限公司第一水工机械厂 四川广元 628003

压力钢管的几何形状一般由正圆锥管段、弯管段、岔管段和直管段四部分组成。其中直管段展开为规则形状，不需要放样制作。锥管段、弯管段和岔管段形状复杂（尤其是岔管段），传统的Auto cad放样法，操作步骤复杂、耗时长、而且不易检查错误，而Solidworks、AutoPOL For Windows软件解决了这方面的不足，它能快速地对管道进行放样、展开、组拼、干涉检查等。本文用Solidworks、AutoPOL For Windows软件分别对压力钢管的锥管段、弯管段和岔管段进行放样、展开，提供给读者参考[1-2]。

1 Solidworks在锥管、弯管放样与展开中的应用

在Solidworks软件中，锥管、弯管的放样和展开方法基本相同，展开难度不大，具体画法步骤如下：

命令：打开solidworks工作界面，新建“零件”；

在“草图”命令栏，打开“草图绘制”，在“右视基准面”，根据图纸尺寸，利用“绘制草图、拉伸/基体、旋转拉伸凸台/基体、拉伸/切除、旋转切除”等常用命令，绘制出所需锥管（弯管）；

在“草图”命令栏，打开“草图绘制”，“右视基准面”上绘制一条过原点的竖直直线，然后建立厚度为0.1mm的“切除-拉伸-薄壁1”特征，再利用钣金特征中的插入折弯功能将实体转化为钣金件，然后选择“展开”，切口参数中选择切口处一条“径向线”，单击“√”进行展开，则展开的三维图为所需锥管（弯管）的展开图，命名、另存；

打开零件，单击“从零件/装配体制作工程图”进入工程图页面，选择所需的纸张大小“确定”，然后在工程图界面从不同视角生成工程图，可通过“视图布局”中“投影视图、剖面视图、局部视图、断开的剖面视图、断裂视图、裁剪视图、交替位置视图等”修改视图，另存时可以存为*.drw、*.slddrw、*.dxf等格式，其中*.dxf可通过cad制图软件直接打开[3]。

2 Solidworks在岔管的放样与展开中的应用

在压力钢管中，岔管形状各不相同，外形尺寸较大，管口为人为设计的截面，按机械设计手册中使用传统的Auto cad制图软件展开时，难度较大，方法复杂，容易出错且不易检查等，为生产过程中带来的极大的不便。我们利用Solidworks软件先对岔管管节进行solidworks三维图绘制，然后进行钣金展开，方法简单、快捷。下面以岔管裤衩处关节为例说明：

命令：打开solidworks工作界面，新建“零件”；

在“草图”命令栏，打开“草图绘制”，在“右视基准面”上绘制一条垂直的构造线，以构造线为基准，在同一垂直截面上绘制岔管的最长母线，向外“偏移”母线，偏移距离为岔管的壁厚，连接两直线端头，形成闭合曲线，单击“退出草图”。

在“特征”选项中，单击“旋转凸台/基体”。参数选择：“旋转轴”为上图中构造线，单向旋转360°，“所选轮廓”为上图中的闭合区域，不选择薄壁特征，单击“√”则得到一锥管。

在锥管开口较大一侧，以开口截面圆的中心为中心，在“右视基准面”上绘制岔管需切割部分的截面图，退出草图。

单击“特征-切除拉伸”，“所选轮廓”为上述切割截面图，单击“√”则得到岔管分叉处三维放样图，如图1所示。

图1 Solidworks岔管放样图

对岔管三维图进行展开。在solidworks软件中对岔管的展开、保存等方法同上述“锥管（弯管）”的展开、保存。图2为solidworks的岔管展开图。

图2 Solidworks岔管展开图

3 Solidworks对岔管的装配

利用Solidworks三维机械设计软件可以将解放放样的岔管零件图进行装配，装配为整体，然后进行干涉检查等，反映出出其中错误。

命令：打开“solidworks”，新建“装配件”，单击“插入零部件”从“浏览”中依次选择所绘制的solidworks岔管分布图，单击“配合”，按照图纸装配关系，通过标准配置中的“重合、平行、垂直、相切、同心轴、锁定、距离、角度”和高级配合、机械配合等装配标准依次进行装配、定位。装配完成后，单击“评估-干涉检查”对岔管进行干涉计算，可以查找相互干涉部分，找出错误。图3为solidworks装配的岔管[4]。

图3 solidworks装配的岔管

4 AutoPOL For Windows软件对压力钢管进行钣金展开

利用AutoPOL For Windows软件对压力钢管进行放样、展开，方法比较简单，容易操作，AutoPOL For Windows软件中有各种管子模型，仅需改变参数，就可以绘制出所需管子，下面就以岔管为例，说明放样展开的具体操作步骤：

a.命令：打开“商业正式版”的AutoPOL For Windows工作界面；

b.单击“创建管子”命令，弹出17种常见管子类型，选择“岔管”，进入岔管界面，按要求在岔管界面输入所需要的理论尺寸，并在右侧界面输入管子“壁厚”，选择管子放样后的展开点（可选点有0°、90°、180°、270°），选择结束后“确定”，得到所需插管，如图4所示。

图4 AutoPOL岔管放样图

c.岔管地展开：在岔管图示界面，单击“展开工具”命令，可通过“选项”修改展开参数，在岔管三维图上单击所要展开的部分，则自动展开，保存，保存时亦可单击“DXF”命令，保存为“.DXF”，图5所示岔管展开的三部分。

图5 AutoPOL岔管展开图

5 结语

上述两种方法，解决了压力钢管（主要为岔管）实际制作中利用传统的Auto cad平行线放样法的步骤复杂、耗时长、出错不易查找等问题，通过上述两种方法不但可以快捷、准确地绘制出压力钢管的三维视图，而且此方法所展开图形比Auto cad画法展开的图形更精确、更直观、图形一致，快速地将零部件装配于一起，进行检查，不易出错。理论联系实际，此技术在压力钢管的实际制造中已用于制作苗家坝、锁儿头、喜儿沟等水电站工程压力钢管的放样、展开，以及岔管的整体拼装，通过检测，各项参数均满足《水电水利工程压力钢管制造安装及验收规范》DL/T5017-2007中的要求。经生产实践过程中验证，此方法对于压力钢管的放样、展开、装配及模拟检查等是可行的、可靠的，具有一定的推广价值。