UG 机械管线布置在管道施工中的应用

冯上建

（闽北职业技术学院，南平 353000）

随着科学技术和物质要求的不断进步，各种机电设备安装的工艺要求不断提高。目前，机电工程的安装已经从满足建筑物的基本使用要求转变为满足建筑物整体的使用需求[1]。大多机电设备在安装施工中都应该考虑是否有足够的空间进行管路安装，但是由于建筑结构和面积的限制，安装空间往往很小。为了使机电管线安装在有限的空间内，且达到最理想的安装效果，在安装前对全部的管线进行统一合理的布置显得尤为重要，尤其是安装中可能会出现各零件之间的位置冲突、标高冲突以及各管路拐角位置等问题[2]。通过UG 软件的三维效果和二维图纸可以提前发现问题，避免在施工中重复返工，从而减少材料和人工的浪费问题，缩短安装周期，避免不必要的损失。

1 UG 三维管路设计的概念及特点

UG是一款集多种功能于一体的三维参数化软件，是当前世界上面向制造业最先进且功能最强大的软件之一，被广泛应用于制造和工程设计等领域[3]。该软件给设计人员提供了多种有效的应用模块，其中的机械管线布置模块是管路设计中的高效工具。目前，这一模块被很多从业人员所忽略，使用人员还不多，因此大多数还在使用直接建模的方式画管路模型。UG/Routing 管道设计模块至少能直接提高40%的工作效率，在管路设计过程中不仅可以自动快速生成管道模型，还可以自动生成UG 的管路明细表、管路长度和管路技术要求等关键数据，以及完美装配管件、阀门等管路零件的三维模型。在一些复杂的管道设计中，各种管路、阀门、泵和探测单元交织在一起，错综复杂。利用UG 中的机械管线布置模块能够实现快速设计，能够使管道线路更加清晰，从而有效避免干涉现象。

UG 中的机械管线布置模块为用户提供了功能强大和便捷的工具。合理利用这些工具可以减轻管路设计者的工作难度，充分发挥设计者的思想，从而提高设计者的工作效率和产品的设计质量。该软件主要有以下特点：第一，提供了丰富的管件数据库，在使用过程中可以直接调用现成管件，减少了大量的重复劳动；第二，为设计者提供明确的设计思路，设计出的三维效果图更直观，能够更清楚地观察到产品的布局；第三，修改设计方案时更便捷。

2 UG 三维管路设计基本步骤

使用UG 布置管线时，要先做好一定的数据库。在管线布置作业中，只需要用创建路径的工具将所需管线拉出，然后用型材工具生成管件。布置过程中，软件会将生成的管件根据各种约束要求自动约束到管线路径并装配，然后根据实际需要切割管道，实现管道长度与数量的自动统计，从而提高工作效率。下面以UG 12.0 为例具体介绍管线布置模块在管道施工中的应用。

UG 12.0 管线布置模块提供了非常全面的布管工具，包括创建线性路径、指派圆角、编辑路径、指派型材、编辑型材和放置部件等。通过这些工具可以实现各种复杂管路的设计和分析。另外，UG 12.0 软件提供了丰富的管件数据库，当所提供的数据库无法满足需求时，可以把特定的数据库加载进管线布置模块。加载过程中只需点击重用库，选择Routing Part Library 重新加载并选择所需数据库，就能将其加载到管线布置模块。

设计管路时可以分为以下4 步。首先，打开软件UG 12.0 新建模型，再从应用模块切换进入到机械管线布置模块。其次，创建管线路径，利用创建线性路径工具在管线上实现直角处的半径过渡。再次，指派标准型材到管线路径，先在型材库中选择所需要的管材型号，再选择所需要的管线，并将其连接到管线上形成立体三维图形。最后，添加部件或移动部件，先点击放置部件工具，并在数据库中选择所需的法兰盘、密封垫片和球阀等部件，再将这些部件指派到所需的位置。完成上述步骤后，若管线布置达到理想效果，则可以利用工程图模块创建工程图纸。

以上是管路创建的基本步骤，任何复杂的管路系统都需要从这些步骤开始。若管线布置不能一次达到理想效果，如管线、阀门等元器件的位置、角度发生变更或干涉，可以在UG 软件中灵活更改。管线布置过程中，需要使用编辑路径、编辑型材和移动部件等工具根据实际情况不断调整，使所设计的管路达到使用要求，避免实际施工中出现重复返工的问题。

3 典型实例创建

下面以储罐间的管路设计为例介绍UG 12.0 管线布置的应用。

在开始做管路布置时，有些设计人员会直接在装配体上创建，这对于管路较少的布置没有影响。但是，在实际管路创建中，管路的连接一般都较为复杂，此时必须在子装配中新建管道，如新建装配pip-01、pip-02，从而使整个厂区的管路布置更简洁，并且使出图和材料的使用更有逻辑性。

若储罐间的管路设计采用二维软件布置，很容易产生管路和设备其他结构件的干涉问题，且二维图纸不易读懂。因此，储罐间的管路设计需要采用UG 12.0 管线布置模块设计其三维模型。设计期间，可以更改管线的结构和尺寸，使其达到最好的布置效果[4]，从而使得整个厂区的管路布置清晰流畅。此时，再将三维效果图直接转化为二维图纸，并将两者配合使用，能够方便生产现场管路的施工，避免施工过程中的干涉现象，从而缩短新产品的研发周期，降低产品的研发成本。

在设计储罐间管路的过程中，首先要根据管数新建出几个装配，并用创建线性路径或修复路径工具作出管路的路径（推荐使用修复路径工具并选择交点的方式），也可以由软件根据所选端口点自动计算出所需路径。其次，从重用库中选择合适的密封圈、法兰、弯管和管道。再次，在管道创建中，如果有对称关系的管道，还可以用变换路径和合适的运动工具更方便快捷地完成创建。在用变换路径工具时，要注意管道的合并，从而简化管道路径，避免有多节管道出现。最后，在重用库中调用三通、球阀等部件，完成管道的布置。在整个管线布置过程中，最重要的有两点：一是路径的创建，虽然路径可以由软件自动计算产生，但是为了得到最优设计，往往需要设计者手动调整，以达到跟实际施工相匹配的路径；二是数据库的使用，它为设计人员提供了非常大的帮助，减少了直接建模过程中各种截面和各种部件的创建过程。储罐间管路设计的最终效果图如图1 所示。

图1 储罐间的管路三维效果

在工程图中要体现每个管道的长度、大小、它们之间的配合关系以及管道的各个清单，因此在做好三维效果图后需要创建工程图。首先，要将数据库中引用的部件转换为组件。其次，用转换为组件型材工具把管道全部拆分为装配体，以便在生成工程图时自动生成材料清单。最后，转换为装配体后，选中需要转工程图的管道用右键在窗口中打开，从而将需要生成工程图的管道转为工程图。一般将工程图创建为轴侧视图，以便施工人员读懂图纸。创建的工程图如图2所示。

图2 储罐间输出水泵工程图

4 结语

用UG 对复杂管线布置进行设计，不仅可以提高管线布置设计的工作效率，还可以有效避免在施工布管过程中才会出现的问题，在软件中直接排除管道之间可能出现的干涉现象，从而提高施工人员的工作效率。同时，在UG 管线布置中调用零件数据库里的各种管道，还可以赋予管道材料特性，便于在后处理、渲染和出工程图时对管路系统进行综合分析。因此，将UG 机械管线布置技术应用于设备管线安装可以使管路布置更精确、美观，有效降低了各种设备管路的安装周期和成本。