運用先進的CAD軟件在閥門設(shè)計中的應(yīng)用

  一、引言
　　
　　AutoDesk公司是全球著名的CAD軟件研發(fā)公司，多年從事CAD軟件的開發(fā)，特別是二維設(shè)計繪圖方面，AutoCAD幾乎是PC機上唯一的CAD軟件。武鍋閥門公司原來使用中文版AutoCAD 2000繪圖操作系統(tǒng)并加載合肥通用機械研究所開發(fā)的基于AUTOLISP編程的二次開發(fā)軟件VALVE來進行閥門設(shè)計。前后使用有4年多時間，基本可以滿足使用要求，但是效率不高。
　　
　　二、AutoCAD軟件應(yīng)用現(xiàn)狀
　　
　　筆者站在設(shè)計的觀念上看，的確AutoCAD軟件起步早，繪圖功能也十分強大，在計算機繪圖領(lǐng)域里具有不可低估的影響力。但AutoCAD是一個繪圖的平臺軟件，它為了占領(lǐng)國際市場，其功能涵蓋了幾乎所有需要繪圖的領(lǐng)域，它并沒有制定專門針對某個特定行業(yè)（如機械設(shè)計、電路設(shè)計、建筑設(shè)計等）所需的行業(yè)功能，直接用它來搞機械設(shè)計，特別是閥門設(shè)計是有一定困難和低效的，雖說閥門公司購買了二次開發(fā)軟件VALVE,但是它的操作功能有限、圖庫資源不大，只包括了常見的連接件和緊固件的圖符選型，更多的是靠設(shè)計者在AutoCAD中一筆一劃把它繪制出來，這樣一來設(shè)計效率非常低。另外，繪圖時圖框、標題欄、圖層、線形等參數(shù)需自己設(shè)置定義，難度大，而且容易出錯；而且還需長年累月一點點的自建圖庫，這樣操作起來即繁瑣又十分不便，給設(shè)計圖紙帶來障礙。另一個原因就是閥門同行之間的技術(shù)交流比較頻繁，經(jīng)常探討閥門圖紙，由于AutoCAD版本眾多，有AutoCAD2000版、AutoCAD2002版……直至現(xiàn)在最近的AutoCAD2007版，同樣的文件在不同的版本AUTOCAD內(nèi)容顯示不一致，甚至混亂，給行業(yè)的技術(shù)交流帶來嚴重障礙，違背了工程圖紙“完整、正確、統(tǒng)一、清晰”的原則。而且AutoCAD內(nèi)容龐大、界面混亂、掌握起來難度不小。
　　
　　現(xiàn)在，使用了一段時間的繪圖軟件，感覺到在企業(yè)搞CAD是件非常嚴肅的事情，CAD軟件不同于其它設(shè)計應(yīng)用軟件，一定不能貪圖便宜而使用盜版，否則輕則影響產(chǎn)品設(shè)計，重則會給企業(yè)技術(shù)革新、行業(yè)交流帶來障礙。根據(jù)我們現(xiàn)在的使用情況，從實用出發(fā)，AutoCAD性價比不高，售價昂貴，中文版2006配加密狗、一套一機，市場售價1.98萬元。花了錢卻不能給企業(yè)帶來好的經(jīng)濟效益，就決定放棄AutoCAD,另找其它二維繪圖設(shè)計軟件。
　　
　　目前，市面上二維機械繪圖軟件很多很雜，其中使用率較高的就數(shù)CAXA電子圖板2005、清華天河TH-MCAD、KM開目CAD、中望CAD等2D繪圖軟件。就目前繪圖而言，畫一條直線、一個圓，無論是AutoCAD、電子圖板、或是其它CAD軟件都是大同小異的，選用任何一種軟件都無所謂。但我們的工作重點畢竟不僅僅是畫簡單的幾何圖形，我們從事的是機械設(shè)計、閥門設(shè)計，它不但要求我們繪制機械零件，更要求我們所畫的圖紙符合行業(yè)的相關(guān)標準。不但如此，還要求快捷、方便、準確的畫出圖紙才是最終的目的。從這個方面來講選擇CAD軟件是非常重要的。電子圖板是北航海爾公司系列化軟件CAXA中的二維繪圖軟件，主要針對機械行業(yè)，兼顧建筑和電子行業(yè)，目前最新版本是CAXA電子圖板2005r4版。該軟件在國內(nèi)有10多萬套裝機量。是現(xiàn)今國內(nèi)使用最廣泛的CAD軟件之一。此外該公司還有三維設(shè)計軟件CAXA實體設(shè)計和工藝軟件CAPP,以及CAM領(lǐng)域內(nèi)的“數(shù)控車”、“數(shù)控銑”、“制造工程師”等全套的CIMS（集成化制造系統(tǒng)）軟件等。閥門公司向其它使用過CAXA電子圖板的企業(yè)調(diào)研咨詢，均反映使用繪圖效率高，運行穩(wěn)定、功能強大、售后服務(wù)優(yōu)良等。另外我們自己也從閥門設(shè)計、工藝設(shè)計、自我需求等方面考慮之后，認為CAXA電子圖板滿足閥門設(shè)計要求，符合中國人的操作習慣，在繪圖方面與AutoCAD極為相似，功能比較齊全，較之AutoCAD刪繁就簡，可以迅速掌握，突出機械設(shè)計的重點。其擁有的豐富參數(shù)化標準件庫（機床夾具、法蘭、管接頭等）符合機械行業(yè)的相關(guān)標準，使用靈活、高效、準確。另外一方面它兼容/.dwg/.dxf/.exb文件，這樣公司原有CAD文檔能方便讀寫。種種因素，最終我們選擇了CAXA公司的電子圖板2005r4版。
　　
　　三、CAXA電子圖板的應(yīng)用及特點
　　
　　閥門公司經(jīng)歷了CAXA公司組織的軟件培訓，只用了半天時間，就能熟練的操作，軟件轉(zhuǎn)型無障礙，直到現(xiàn)在有半年多時間，認為CAXA電子圖板是一套高效、方便、智慧化的軟件。
　　
　　1.自主版權(quán)易學易用
　　
　　具有友好的全中文用戶界面，靈活方便的操作方式。其設(shè)計功能和繪圖步驟均是從實用角度出發(fā)，操作步驟簡練，易于掌握，是用戶充分發(fā)揮創(chuàng)造性思維的有力工具。
　　
　　2.參數(shù)化的標準圖庫。
　　
　　閥門中的連接件、結(jié)構(gòu)件相當多，涉及到方方面面，如（圖1）所示為電站閘閥裝配示意圖中，緊固件、密封件、潤滑件、軸承等標準件特別多，且規(guī)格尺寸各異，原來使用的二次開發(fā)軟件VALVE只有幾種常見的螺栓、螺母選型，考慮的不多、不全，給設(shè)計帶來諸多不便，沒有辦法只有翻手冊、翻標準、查數(shù)據(jù)，最后還得設(shè)計者自己畫出來，既繁瑣又不符合國標?，F(xiàn)在使用CAXA電子圖板后，系統(tǒng)備有大量國家標準的參量化圖庫，它覆蓋了機械設(shè)計、電氣設(shè)計等所有類型。其中機械類圖庫有：螺栓和螺柱、螺母、螺釘、銷、鍵、彈簧、液壓氣動、電氣、軸承、電機、密封件、機床夾具等20多個大類，1000余種，近30000個規(guī)格的標準圖符。每一個大類又分成10～20個小類，如螺栓和螺柱又分成（如GB27-1988六角頭鉸制孔用螺栓-A、GB/T18230.2-2000栓接結(jié)構(gòu)用大六角頭螺栓短螺紋長度C級8.8和10.9級）

 

圖1

　　此外該系統(tǒng)還提供圖庫管理、尺寸驅(qū)動、定制圖庫手段等功能，可以對圖庫中復(fù)雜的零件圖或裝配圖進行編輯修改，用戶不編程，只需把圖形繪制出來，標上尺寸，將尺寸定義后，可方便快捷的建立、擴充自己的參數(shù)化圖庫。圖庫設(shè)置為機械圖的繪制提供了極大的方便。

 

圖2

　　3.圖幅設(shè)置
　　
　　原來用AutoCAD繪圖有標準的圖框，但沒有標題欄、明細表、零件序號等功能，需要技術(shù)人員手動繪制，十分復(fù)雜。而CAXA電子圖板中的圖幅設(shè)置包括了以上功能，系統(tǒng)支持最新國家標準，并通過國家機械CAD標準審查。軟件提供符合國際的圖框、標題欄、明細表，從而保證了設(shè)計過程的全面標準化。并且能根據(jù)自我需要自定義以上功能，給設(shè)計者很大的創(chuàng)作空間和自由度，非常便捷。它的零件序號功能更是讓AutoCAD望塵莫及。在AutoCAD中只有一個個劃出序號，再來劃出明細欄，最后依次填寫，不能有錯，否則修改起來比較復(fù)雜。但在CAXA電子圖板中那就完全不一樣了，點擊零件序號后進行編輯輸入相關(guān)明細項目，就可生成明細欄（圖2）等，所以在繪制裝配圖零件序號、明細表時，系統(tǒng)會自動實現(xiàn)零件序號與明細表聯(lián)動。此外明細表還支持Access和FoxPro數(shù)據(jù)庫接口。這些功能對繪制裝配圖十分有益，大大加快了設(shè)計速度和設(shè)計效率。
　　
　　4.轉(zhuǎn)圖工具
　　
　　在CAXA電子圖板2007中，可通過【應(yīng)用程序管理器】來加載二次開發(fā)程序【轉(zhuǎn)圖工具】，【轉(zhuǎn)圖工具】主要功能是將其它軟件繪制的明細表和標題欄轉(zhuǎn)換為符合CAXA專用的明細表和標題欄，為方便BOM表生成，明細表數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、輸出，以及與ERP或者PDM等軟件進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，擴展實用功能。因為公司以前是用autoCAD軟件制圖，圖庫中大量的圖紙在目前使用時需要轉(zhuǎn)換成CAXA格式，以滿足公司標準模版的要求，所以CAXA的轉(zhuǎn)圖工具就顯得很方便、高效了。
　　
　　轉(zhuǎn)圖工具包括【幅面初始化】、【填寫標題欄】、【定義明細表頭】、【轉(zhuǎn)換明細表】、【補充序號】五部分內(nèi)容，各方面完善圖紙轉(zhuǎn)換工作。以前半小時甚至更長時間的工作量現(xiàn)在一分鐘即可完成，轉(zhuǎn)換后的圖紙標題樣和明細表信息內(nèi)容準確、完整，大大提高了工作效率。
　　
　　加載之后，在電子圖板的界面上就會増加【轉(zhuǎn)圖工具】的選項，如圖3所示。

 

圖3

　　4.1【幅面初始化】
　　
　　在【轉(zhuǎn)換圖紙】下拉菜單中，單擊【幅面初始化】選項，則會彈出一個對話框，在此對話框中可以設(shè)置圖紙的幅面、加長系數(shù)、圖紙比例以及圖紙的方向。
　　
　　4.2【填寫標題欄】
　　
　　在【轉(zhuǎn)換圖紙】下拉菜單中選擇【填寫標題欄】選項，此時光標變?yōu)槭叭顟B(tài)，選擇圖紙中標題欄對角位置，如圖4中紅色矩形位置，完成后會彈出填寫信息，如圖5所示：

 

圖4

圖5

　　4.3【定義明細表頭】
　　
　　在【轉(zhuǎn)換圖紙】下拉菜單中選擇【定義明細表頭】選項，此時光標變?yōu)槭叭顟B(tài)，選擇圖紙中明細表表頭對角位置，使用方法與【填寫標題欄】方法相同。
單擊【確定】按鈕后，明細表頭定義完畢。
　　
　　4.4【轉(zhuǎn)換明細表】
　　
　　在【轉(zhuǎn)換圖紙】下拉菜單中選擇【轉(zhuǎn)換明細表】選項，此時光標變?yōu)槭叭顟B(tài)，選擇圖紙中明細表對角位置，如下圖紅色矩形位置，完成后，會彈出【填寫明細表】信息，如圖所示

 

圖6 拾取明細表

　　單擊【確定】按鈕完成轉(zhuǎn)換。

 

圖7 轉(zhuǎn)換后明細表內(nèi)容

　　【轉(zhuǎn)換圖紙】操作簡單，易學易用，為企業(yè)存在的大量老圖紙、其他格式圖紙轉(zhuǎn)換提供了一種全新的方法。

　　另外，如果您使用過CAXA繪圖，那么您肯定會發(fā)現(xiàn)在CAXA軟件中，如果將一張有圖框、明細表、標題欄的圖紙拷貝到新的界面中時，會認為圖紙中沒有明細表，無法使用明細表填寫功能。采用轉(zhuǎn)圖工具轉(zhuǎn)換的圖紙一般是需要拷貝到新的界面中，這時也會發(fā)生同樣的問題，要是明細表不被軟件認可的話，我們的轉(zhuǎn)圖意義還有多大呢？要解決該問題，只需要將標題欄、明細表生成塊，然后再拷貝到新的界面中，再將塊打散，就可以使用明細表填寫功能了。
　　
　　4.工程標注
　　
　　CAXA電子圖板的尺寸標注比AutoCAD更加齊全，集成度更高。系統(tǒng)提供強大的智能化工程標注方式，包括尺寸標注、坐標標注、尺寸公差標注、形位公差標注、粗糙度標注、標注編輯等幾大類，大類中又包括若干個子項目。單就一個尺寸標注就包括了基本標注、基準標注、半標注、大圓弧瓣注等多項內(nèi)容。最明顯的是基準標注，以前用AutoCAD標注尺寸的配合公差，需要查手冊，然后再來回填數(shù)據(jù)，既繁瑣又容易出差錯?，F(xiàn)在用CAXA電子圖板就不同了，它自帶公差配合查詢功能，依設(shè)計查找相應(yīng)公差相當快捷（圖8）.標注的過程處處體現(xiàn)”所見既所得“的智能化思想，使用時只需要點擊標注的方式，系統(tǒng)會自動捕捉用戶的設(shè)計意圖，具體標注的所有細節(jié)由系統(tǒng)自動完成。不僅如此，還有它的粗糙度標注、形位公差標注、焊接符號標注都沒有AutoCAD那么繁瑣、復(fù)雜，更加簡潔、便于掌握。
　　
　　系統(tǒng)支持在Truetype矢量字庫和Shx形文件，可以利用中文平臺的漢字輸入方法輸入漢字，方便地在圖紙上輸入各種字體的文字。

 

圖8

　　5.編輯和繪圖功能
　　
　　系統(tǒng)提供強大的智能化圖形繪制和編程功能，包括基本的點、直線、圓弧、矩形、多邊形以及樣條線、中心線、等距線、橢圓、孔/軸、波浪線、公式曲線等的繪制，提供裁剪、變換、拉伸、鏡像、陣列、比例放大、局部放大、過渡、粘貼、文字和尺寸的修改等。其強大的智能化和圖形繪制和編輯功能，可使技術(shù)人員繪制各種復(fù)雜的工程圖紙。系統(tǒng)采用全面的動態(tài)拖放設(shè)計，支持動態(tài)導航，繪制圖形時系統(tǒng)自動捕捉中點、端點、垂足點等特征點，成倍提高繪圖時工作效率。
　　
　　四、圖庫的應(yīng)用實例
　　
　　利用功能強大的圖庫，可以快速而準確的繪制各種復(fù)雜的圖形。如繪制公稱通徑為100mm的法蘭盤對接安裝圖的步驟為例來進行說明：

 

圖9 電子圖板啟動界面

　?。?） 進入CAXA電子圖板，如圖9所示
　　
　?。?） 由下拉菜單“繪圖”中點擊“庫操作”至“提取圖符”彈出“提取圖符”對話框，如圖10所示:

 

圖10 “提取圖符”對話框

　?。?） 在圖符大類中選擇法蘭，在圖符小類中選擇整體法蘭，在圖符列表中選擇GB/T9115.2-2000凹凸面對焊鋼制管法蘭（PN5.0MPa）,右圖所示為法蘭圖形顯示。進入“下一步”在圖符預(yù)處理中選取公稱通徑DN為100mm,按“確定”即可。并用同樣方法選取相應(yīng)尺寸規(guī)格的螺栓、螺母和墊圈等，如圖11所示。
　　
　　（4） 把螺栓、螺母和墊圈移動到法蘭上相應(yīng)的位置，完成圖紙裝配見圖12。

 

圖11 選擇裝配零件

圖12 法蘭裝配圖

　　五、結(jié)束語
　　
　　通過使用比較，充分體現(xiàn)了該軟件對于機械行業(yè)的了解，以實用為出發(fā)點，對CAD軟件的現(xiàn)實需求，切身感覺到在功能方面CAXA電子圖板比AutoCAD更加人性化，更全面、且符合中國人的操作習慣，總之一句話多快好省。隨著CAXA電子圖板軟件的不斷更新升級，功能也日益強大，如CAXA給我們的閥門設(shè)計帶來極大的便利。