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壓力容器用三維軟件出施工圖合適嗎?

更新時間:2019-08-10 14:31:15 星期六
摘要:

近年來隨著三維軟件的不斷發展與完善,很多壓力容器設計單位和制造廠開始嘗試使用三維進行圖紙設計。有成功的,有失敗 […]

近年來隨著三維軟件的不斷發展與完善,很多壓力容器設計單位和制造廠開始嘗試使用三維進行圖紙設計。有成功的,有失敗的,也有苦苦支撐的,因此對于壓力容器設計是用傳統的二維還是三維一時間眾說紛紜,那么到底用二維還是三維呢,筆者結合自己的經驗來818這個話題。

 

0初識三維

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??????? 第一次接觸三維是在大學里,當時在學AutoCAD,學到最后幾章里就有了三維了,當時覺得真不錯,也畫了一些小東西,然后打上燈光,渲染,感覺很好玩。其實當時也就接觸了一些簡單的三維命令,如拉伸、旋轉,求和、求交、求減等。

 

1相見恨晚

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??????? 接觸真正的三維是在2010年,一個偶然的機會在網上看到有人畫出來的一臺容器的三維模型,看了第一眼我就驚呆了,我不敢相信什么軟件居然能畫出這么逼真的東西出來,一種相見恨晚的感覺油然而生。于是我找到了那個被我驚為天人的年輕人,問他到底用的什么神器畫的。他告訴我說是SolidWorks。然后我就迫不及待地研究起SolidWorks,以下是我當時對這款軟件的總結。

    1. 直觀
      這款軟件給我最深刻的印象就是它的零部件表示非常的直觀,模型上有一處修改其它都跟著變。多個零件裝配在一起通過肉眼就可以看出干涉與否。配合專業級的顯卡,選擇正確的材料和場景可以渲染出非常逼真的效果圖。

    2. 尺寸驅動
      草圖完全是由尺寸驅動的(這一點與AutoCAD完全不同),并且草圖中的參數可以使用方程式。

       

    3. 零件配置靈活
      一個零件可以通過對草圖中的不同特征進行壓縮與解壓縮實現多種配置,這個就解決了相似零件共用一個零件模型的問題。

    4. 屬性可自定義
      每個零件都有屬性,可以定制自己的明細表文字,模型可以輕量化后直接拿到整個系統中去。

2三維軟件

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???????當時在研究三維時我也同時在網上了解了很多其它類似的軟件,比如:SolidEdge,它是UG旗下產品,后來UG被西門子收購。Solidedge和Solidworks屬于中端三維CAD軟件,功能上差別不大。Solidedge軟件屬于Siemens PLM Software,旗下有NX高端軟件,而且兩者使用相同內核(Parasolid),可以相互打開。

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????????Solidworks軟件使用的也是Siemens PLM Software的內核(Parasolid),沒有自己獨立的核心技術。雖然被達索收購,但是內核一直是困擾他們的問題。另外還有其它的比較著名的三維軟件如CATIA,PROE,CREO等,這里就不一一舉例說明了,不然有人就會說我在網上復制粘貼了。

3行業難點

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三維軟件廣泛應用于飛機、汽車、造船、機械行業,而為什么遲遲無法成為壓力容器行業主流呢?筆者在經過剛開始的“一見鐘情”后,沉下心來研究了近半年,并且用SolidWorks徒手畫了一臺反應器和一臺固定管板換熱器,并且嘗試將其生成工程圖(SW中的工程圖即指下發施工的二維圖)。在此過程中我也總結了一些三維應用于壓力容器行業的難點:

    1. 空間回轉體之間的配合難
      比如一個接管安裝在封頭上其配合軸,面定位并不像機械零件裝配那么容易,要復雜很多,不能簡單地實現,而是需要在各自的零件草圖中做相當的工作,這對建模人員提出了比較高的要求。

    2. 特定的零部件建模困難是硬傷
      筆者試做的反應容器封頭和筒體上正好有半管夾套,我花了幾個星期的時間尋求解決方案,最終馬馬虎虎在封頭上把半管建出來了,但是要避開封頭上的接管基本上做不到,另外一個做不到的就是封頭與筒體兩個零件交接處的過渡。

      另外一臺換熱器的難點在布管上,平常在二維上隨便畫畫的東西在三維里要都表現出來可不那么容易了,好不容易草圖給收拾好了,一拉伸,電腦直接掛了,可憐啊,我還沒來得及保存下草圖啊。記得當時是3000多根管子吧,現在想想這個數目卻實不小。不要說我電腦破,在當時配置是不差的,后來才知道,搞這玩意要用工作站的。

    3. 工程圖中二維部分功能太弱
      零部件出詳圖很困難,二維部分做的的確偏弱了一點,如果說三維部分建模上的不足可以在二維中能夠很方便地出圖,那也不失為一種好的解決方案(大不了三維中我簡單示意一下),但是轉到二維發現想做點什么實在很困難。

    4. 使用人員抵觸三維
      由于三維建模特別是比較復雜的模型建起來還是有一定的難度的,所以多數設計人員還是比較抵觸的。再如果沒有一定的二次開發的話,大家更不愿意使用了。有時候雖然領導在行政指令上要求大家必須使用三維設計,可是一旦遇到比較難的設備,比較嚴格的客戶,這個三維想要順利應用實在是困難重重。

    5. 行業現狀不利于三維
      這一點放在最后,也是最為致命的一點。人家造汽車用三維,是一整個團隊在設計一輛車子,一輛車子設計出來要生產數以萬計的車子出來的,那么怎么樣精雕細琢都不為過,花上幾個月甚至更長時間都無所謂。

      但是我們壓力容器不一樣,我們的壓力容器基本都是按單生產的,只有偶爾會遇到一個裝置里有幾臺設備是一樣的。等你把大量的時間投入到里面做完了,可能幾年都碰不到一樣的。當然也有一些個特定的公司它只做特定的設備,而且他們將這些設備進行了一定的系列化,基本上實現了半標準化了,這樣的用三維倒是很方便。

4筆者意見

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說了這么多難點,有些人一定會認為我在瞎扯淡,那么到底有沒有適合使用三維的情況呢,其實是有的,筆者也做了一些總結:

    1. 流水線產品
      我們雖然是非標設備,但是有些客戶有成功的工藝,對某些產品需求量很大,這樣的產品,比較適合使用三維,使用三維可以將產品的每個細節都提前展示出來,將一些問題暴露在前期,即使多花一些時間也是值得的。

    2. 系列化產品
      有些特定的行業有一些特定的容器,比如建筑上的給排水設備,加熱設備,就可以通過三維軟件將其實現系列化,由于其結構基本一致,能夠快速實現系列化類似產品,并且在系列化后,將來能使用到的概率很大。

    3. 衛生級產品
      衛生級產品應用于食品、醫藥、日化等領域。衛生級容器體積小,結構單一,材料單一,設計壓力和溫度范圍窄,零件種類少,容易實現標準化,只要實現了標準化(前提是自己做得了主,化工行業就不行,每個工程公司都有自己不同的工程圖),施工時可以只下發總圖,這樣就可以彌補二維的缺陷。當然,如果想要體驗更好,還必須進行少量二次開發。

    4. 換熱器
      換熱器其結構相對固定,也沒有什么很奇特的零件結構,在換熱器上實現三維的突破還是比較合適的。不過,也有其難點,那就是布管,同時由于管子數量可能比較多,對硬件的要求還是比較高的。

      克服這些,再配合一定的二次開發,換熱器是設備里面最容易實現三維的類型了。按道理來講容器應該比較簡單,但是由于容器結構的不確定性,反而沒有換熱器好做。

    5. 攪拌器
      攪拌器由于其結構偏向于機械,配合相對容易,攪拌上的槳葉,機械密封,機架等也比較容易系列化標準化,因此也可以嘗試用三維。但是這并不意味著連接攪拌器的反應容器好做,實際工程應用中反應容器差別太大了,各種結構的零部件很多,實現三維也不容易。

5資源配備

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???????那么別的就完全沒有機會嗎?其實,你要說完全做不了,那不可能,人家飛機,輪船,汽車都能做出來,不可能做不了一個小小的容器,關鍵還是是否值得去這么做。說白了對于企業來講,還是一個投入與產出的問題,我花了那么多的時間去精雕細琢結果做了一次再也用不到了,你說合算不合算?

?????? 但是話又說回來了,這個世界從來不缺乏高度前瞻性的公司和老板,他們愿意投入大量的人力物力和財力去嘗試,在此筆者也有自己的幾個小小的建議,想要在壓力容器上實現成熟應用三維要注意以下幾點:

      1. 要有自己的開發人員;

      2. 要有自己的建模人員;

      3. 要有自己的標準化團隊;

      4. 設計人員要熟練運用三維軟件。

      5. 能不出二維工程圖的盡量不出圖,可用企業標準圖替代。

      6. 推行前期,領導一定要在人力、物力、財力上支持。

1個熟練的開發人員,2個熟練的建模和標準化人員,其余是設計人員。如果團隊比較大,參與建模與標準化的人員要適當增多,前期項目接進來后應統一由項目負責人員將項目中設備的特點摸清楚,有哪些標準的系列的零部件,需要在前期把這些基礎工作做掉,否則等到大家都開始建模時就來不及了。

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6結束語

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??????雖然擺在我們面前的有各種各樣的困難,但是隨著3D打印技術,焊接機器人技術,車間高度信息化的發展,隨著3D軟件的進一步完善,我相信3D在壓力容器上應用的場景會越來越多,也會有更多的優秀企業去嘗試采用三維軟件進行設計。3D必將是一個趨勢,那么作為設計人員的你有沒有開始準備起來呢?

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