SolidWorks Piping管道设计概述

一、SolidWorks关于管道设计的几个术语

1．管道点

管道点是用于将附件定位在3D草图中的交叉点或端点。用图标来生成管道点。对于具有多个端口的接头，管道点位于轴线交叉点处的草图点；对于法兰，管道点位于圆柱面同轴心的点，当法兰与另一个法兰配合，管道点位于配合面上。

2．连接点

连接点是附件中的一个点，管道由此开始或终止。管段在管道装配体中总是从连接点开始或者最后连接到已装配好的装配体零件的连接点上。每个附件零件的每个端口都必须包含一个连接点，它决定相邻管道开始或终止的位置。用图标来生成连接点，要根据管道连接的情况（管道是否伸进接头，是螺纹连接还是焊接等）来确定连接点的位置。

3．附件

在SolidWorks管道设计中，将除管道之外的其他与连接管道的零件都称为管道附件，简称为附件，如弯管、法兰、变径管和十字型接头等。附件都至少有1个连接点，但不一定有管道点。

二、准备工作

1．管道零件的设计

在管道零件中，每种类型和大小的原材料都由一个配置表示。在管道子装配体中，各个管段是管道零件的配置，以它的名义直径、管道标识号和切割长度为基础。

管道零件的配置至少包括$prp@Swbompartno、$prp@Pipe Identifier、Nominal Diameter@FilterSketch、OuterDiameter@PipeSketch和InnerDiameter@PipeSketch这五项，尽管在SolidWorks中文版中，它们分别被译作$属性@规格、$属性@管道识别符号、名义直径@过滤器草图、外径@管道草图、内径@管道草图，但是在实际管道设计时最好将中文版中自动生成的特征名改为英文名，否则可能在管道设计时找不到有效的配置。

具体过程简要说明如下：新建一个零件文件，保存文件名为Mypipe，新开一个草图，画两个同心圆，标注尺寸分别为30mm和42mm，用鼠标右键点击数值30选择“属性”，出现图1所示的尺寸属性对话框，将“D1”改为“InnerDiameter”，按照同样的方法将42mm对应的“D2”改为“Outerdiameter”，将屏幕左边的SolidWorks设计树中的“草图1”更名为“PipeSketch”，然后拉伸出管道零件，将“拉伸1”更名为“拉伸”或者“Extrusion”，双击这个特征，在屏幕中选择拉伸深度尺寸，鼠标右击选择“属性”，将“D1”改名为“长度”或“length”。（注：经过笔者验证，在SolidWorks中文版中“拉伸”和“长度”这两项可以不改为英文，“属性”可以不改为“prp”，但是除此之外，前面所说到的Swbompartno、Pipe Identifier、NominalDiameter、FilterSketch、OuterDiameter、PipeSketch和InnerDiameter是Solidworks的内部变量，一定要用英文的，但并没有大小写字母的区别，大家可以验证一下）。

图1 尺寸属性修改

接下来在管道的一个端面作过滤器草图，标注尺寸后退出，将草图更名为“FilterSketch”，将尺寸名更名为“NominalDiameter”，保存零件。画好零件图后，单击文件/属性，出现图2所示的文件摘要信息。在“名称框”中填写“Pipe Identifier”，在“数值框”中添加信息后，单击“添加”按钮，用同样的步骤添加Swbompartno，这两项的类型都是文字型。在这里，还可以添加其他零件的其他属性，如材料、材料密度、管道厚度等，请大家自己摸索，这里不多作说明。

最后是插入系列零件设计表，注意选择插入选项时不要选择“length@Extrusion”，得到图3

所示的Excel工作表，我们可以参照相应的国家标准，将相应的数值输入表中，得到符合国家标准的管道尺寸零件配置。保存零件文件时Excel工作表会自动保存退出。管道零件设计完成。

图2 文件摘要信息

2．管道附件零件的设计

相应管道附件的设计与普通零件设计没有区别，它们只是在常规的零件设计步骤完成后增加相应的连接点和管道点的设计，以便使这些零件具备管道连接和定位功能。注意管道点和连接点的规格参数，具体设计请参见SolidWorks管道设计的帮助主题。

SolidWorks中自带的管道零件和管道附件零件库的尺寸都是美国的标准，单位也以英寸为主。我们根据相应的GB尺寸设计了符合我国标准的零件文件。

图3管道零件配置表

图4 装配管道的环境设置

三、管道装配体设计

1．设置管道装配体设计的环境

依次单击工具、选项、系统选项、管道设计，出现系统选项属性表，在库文件夹路径中选择管道零件和管道附件所保存的文件夹，系统默认的文件夹是：安装目录\SolidWorks\data\palette parts\piping，设置零部件和管道默认值。

在有文件打开的情况下依次单击视图、管路点，确认管路点前面的被选上，这时才可以插入管道设计的泵体或其它有管道点和连接点的路径上的相应对象，也只有在屏幕上看到了连接点才可以开始接下来的管道子装配体设计。

2．管道子装配体设计

新建一个装配体文件，插入要进行管道设计的泵体或箱体，选择一个合适的角度，从一个将要进行管道设计的连接点开始，鼠标右击选择“开始管路”会弹出图4所示的管道装配的选项。在装配体文件名中选择路径并输入文件名，连接点属性是开始管道时所选择的连接点，其名义直径的值等于管道零件中过滤器草图中名义直径的值。SolidWorks管道设计中只要管道零件的名义直径和连接点的直径相等就可以连接，而不再考虑管道的内径和外径尺寸值（但是必须有前面所说的几个变量名），即使名义直径比外径还大，系统也不会提示出错，这一点需要设计人员自己控制。选择自己用国标尺寸设计的管道零件作为管道接头，选择自己用国标尺寸设计弯管零件作为弯管接头。如果这两个零件中有适合该连接点的配置，那么将会显示出相应的管道壁厚和弯管半径。

找到适合的配置后确定，进入管路的三维线路设计。在草图线路的延伸过程中，管路能自动生成预览，保存时系统为每一段管道生成一个单独的文件，可以在保存时选择是否接收系统自动分配的文件名。注意，如果在管道零件设计时没有将管道拉伸特征命名为Extrusion，或者没有将拉伸长度尺寸命名为length，虽然预览时可以看到有管道生成，但是并不能生成管道实体，只能生成管道的三维中心线。

3．管道装配体零件的工程图

生成管道装配体的工程图与生成其他零部件的工程图方法没有不同，需要提醒的是生成管道装配体的材料明细表。SolidWorks的材料明细表中中的各项数值与管道设计中的相应特征或数值一一对应，如“零件号”对应前面管道零件配置表中的“SWbompartno”，也就是管道装配体保存时的文件名。也可以修改模板在材料明细表中增加其他项目，在此不再赘述。