Solidworks软件在化工机械静设备设计中的应用

来源：化工机械职称论文两篇

Solidworks软件在化工机械静设备设计中的应用

景超伟

摘要：SolidWorks软件是一款极易上手的3D设计软件，在传统观念中化工机械静设备设计采用AutoCAD二维软件已经完全达到使用要求，但是随着我国工业的发展，已经不能独立的对待化工机械中的静设备，因为其设计关系到后续的管道设计以及数字化交付。因此选择一款操作简单，设计高效的3D软件，SolidWorks是较佳的选择。

关键词：化工机械；静设备；3D设计；数字化交付；SolidWorks建模；工程图

前言

      几十年前静设备设计还停留在手绘阶段，效率较低，且准确性依赖于技术人员的细心程度。随着科技的发展，逐渐以AutoCAD软件替代手绘。但AutoCAD软件在出施工图、明细表统计、重量计算等方面过多依赖于人工，且对于后续的管道设计则仍需将其绘制的二维图纸建模成3D模型，这类中间重复的工作完全是一种内耗。随着工业的发展，在石油化工、环保、啤酒、饮料、乳制品、医药等涉及到过程单元操作的行业都可以看到SolidWorks 3D设计的身影。本文不局限于某一个行业或某一种设备，仅从过程单元操作的静设备3D设计应用进行论述。

1 SolidWorks 3D设计在化工机械静设备设计中的优点

优点一：所见即所得。

      对于管口及内部件较多的静设备而言SolidWorks 3D设计的优势是不言而喻的，特别是在检查模型干涉时，只需要细心观察模型即可，无需过多的空间想象力。

优点二：零部件重量自动统计，明细表自动生成。

      在SolidWorks 3D设计中重量统计及明细生成可以在初次建立材质库以及零部件模型库的时候完成属性关联，是一次性劳动投入，且明细表会根据模型中的零件以及材质库中的各类材料密度自动计算，释放了设计人员的工作量强度。

优点三：可以与下游管道设计专业进行无缝对接。

      随着各个行业的发展，3D数字化交付的意义及价值不仅仅是交付那么简单。其3D设计在节约材料以及减少出错率，甚至管道预制等方面都发挥着重大的作用。那么从下游管道延伸到上游静设备3D设计是一个大的趋势。

2 SolidWorks软件在化工机械静设备设计中的建模难点

      建模难点更多的是设计人员对软件基本功能操作不熟练，或者不能将一个原本面向机械设计的软件发挥想象力嫁接到化工机械设计中来。下面根据不同水平阶段设计人员的维度进行难点分析。

2.1 了解SolidWorks基本操作的人员心中的难点。

      首先需要逆向思维，即不要因为建模而建模，而要以最终出施工图的目的而建模。其次全局化考虑五个步骤。

       第一步：设置总绘图标准，建立零件、装配体、工程图、焊接件等模板，A4至A0各种规格的图纸格式。

      第二步：加载模板到软件相应的路径下。

      第三步：草绘专项训练，建模的前提条件是绘制必要的草图然后采取特征操作进行实体建模。

      笔者建议设计人员把AutoCAD软件的绘图命令与SolidWorks软件的草绘命令形成一一对应关系进行学习掌握。

       第四步：特征实体建模专项训练，设计人员对于特征操作的畏惧主要源于对各个建模特征的应用情景不熟悉。

      例如扫描特征应用于等截面建模，放样特征应用于不等截面建模。拉伸特征对于直线形路径与扫描特征可以通用。薄壁拉伸特征与旋转特征可以通用。旋转特征在一定情况下等同于扫描特征。

      第五步：对比各个特征建模的效率，以选择出最佳的特征适用情景，后续建模全部采用此唯一操作进行建模，以达到高效和固化的效果。

2.2 熟练掌握SolidWorks基本操作的人员心中的难点。

       此类设计人员基本上完全掌握了2.1中描述的难点。主要攻克方向为发散思维，将软件中的特征巧妙的应用于各类零件建模中。

       例如切向接管的补强圈或任意位置的垫板建模，采用拉伸或者旋转后切除均达不到预期效果，然而采用包覆命令可以完美解决此问题。

      再例如标准椭圆封头上的盘管建模以及大型储罐的盘梯建模或烟囱上的螺旋破风圈的建模，通过发散思维，借鉴机械设计中螺纹的建模思路，并结合螺旋线以及投影曲线进行空间内的草图绘制，在草图绘制完毕通过扫描功能完成建模。

3 SolidWorks软件在化工机械静设备设计出图中的难点

      SolidWorks软件在静设备设计出图中的难点主要是一些焊接节点图的出图，以及一些表格或文字类模板的定制。此类问题主要集中于设计人员对以往AutoCAD二维设计形成了路径依赖，因此对于新事物从内心抱有怀疑和抵触心理。难点详细介绍如下。

3.1 焊接节点图的出图。

       按照AutoCAD的2D设计风格，在二维设计中对于焊接节点图的设计仍然需要预先制作图块。那么在SolidWorks 3D设计中完全可以沿用二维中的思路。在本文2.1第二点中描述的工程图模板可以解决此问题，具体操作是新建一个空白工程图，在工程图中通过复制粘贴的方式将AutoCAD中的焊接节点图复制到空白工程图中，为了便于后续出图，每个焊接节点图单独做成一个视图。需要特别注意的是，从AutoCAD拷贝到SolidWorks空白工程图的过程中，AutoCAD的版本必须低于或等于SolidWorks当前版本，且两个软件的发布日期也要二维早于三维，否则无法复制成功。

3.2 一些表格和技术要求的定制。

      对于静设备设计的表格除了软件可以自动生成的明细表以外，还有图纸格式（即AutoCAD软件中带角图章的图框）、静设备设计数据表、管口表。对于文字类的模板主要有技术要求、管口符号、管口运行角度等。前者可以通过AutoCAD已有的模板通过复制粘贴后修改完成。后者可以通过直接在SolidWorks工程图中1：1比例完成并制作成块的方式完成。

3.3 SolidWorks工程图中的软件操作问题。

      与2中描述的同理，工程图中的软件操作也需要根据不同的情景总结出最高效的操作，以做到固化。例如裁剪视图、断开视图、草图对齐关系，零件序号的添加合并，明细表的分割合并等操作。这类纯总结类的操作需要设计人员多总结体会才可以形成自己的一套建模出图流程。

3.4 静设备的真实投影与化工制图假想投影之间的协调问题。

本问题是设计人员目前较为棘手的问题。主要是因为一些静设备按照《固定式压力容器安全监察规程》属于划类（Ⅰ Ⅱ Ⅲ类）压力容器。对于这类容器（静设备），特种设备相关机构对于图纸格式要求的比较严格，近几年相关部门逐渐放宽要求。对于图纸设计出图风格由于真实投影与假想投影引起，笔者习惯于在模型中建立一个配置模型，其中原模型在出工程图时，用于投影俯视图的真实管口方位，而配置模型在出工程图时，用于投影主视图的假想视图。两者结合完美解决图纸出图风格引起的不协调因素。

4 结束语

      在化工机械静设备设计中，三维软件众多，但是从软件操作难易程度、行业积累、用户量等现状上分析目前SolidWorks软件占有绝对优势。笔者在2年前亦对SolidWorks行业化方面做了一些教学，为化工机械静设备设计人员从AutoCAD 2D设计转型到SolidWorks 3D设计提供了技术上的指导。随着行业的发展，对于材料节约、减少制造过程中的干涉整改、降低现场施工成本、数字化交付、应力分析的预建模、流体分析的预建模等方面而言，三维软件在化工机械领域的应用会越来越多。

参考文献：

[1] TSG 21-2016，《固定式压力容器安全监察规程》[S].