Проектирование элементов оборудования опасных производственных объектов (предприятий нефтегазового комплекса) с использованием пакета SolidWorks - часть 1

 

  Главная      Учебники - Разные     Проектирование элементов оборудования опасных производственных объектов (предприятий нефтегазового комплекса) с использованием пакета SolidWorks - 2006 год

 

поиск по сайту            правообладателям  

 

 

 

 

 

 

 



 

 

содержание   ..    1  2   ..

 

 

Проектирование элементов оборудования опасных производственных объектов (предприятий нефтегазового комплекса) с использованием пакета SolidWorks - часть 1

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ 

С. 

ВВЕДЕНИЕ 6 

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ И ЭТАПЫ ТВЕРДОТЕЛЬНОГО 

ПРОЕКТИРОВАНИЯ В SOLIDWORKS 

1.1 

Запуск программы 11 

1.2 

Структура среды SolidWorks 

11 

1.3 

Построение объёмной модели 14 

1.4 

Способы создания объёмных моделей 19 

1.5 

Задание для самостоятельной работы 26 

СОЗДАНИЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ ТРЕХМЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ 27 

2.1 

Подготовка детали 28 

2.2 

Менеджер конфигурации 30 

2.3 

Создание конфигурации вручную 31 

2.4 

Настраиваемые элементы для деталей 31 

2.5 

Редактирование конфигурации, созданной вручную 32 

2.6 

Создание конфигураций с помощью таблицы параметров 33 

2.7 

Способы создания таблицы параметров 34 

2.8 

Правила создания и редактирования таблицы параметров 37 

2.9 

Просмотр конфигураций 39 

2.10 

Сохранение таблиц параметров 40 

2.11 

Задание для самостоятельной работы 41 

СОЗДАНИЕ СБОРОК 43 

3.1 

Построение сборки «Трубопроводная обвязка» 44 

3.2 

Правила при работе с «большими сборками» 54 

3.3 

Упрощение сборок 56 

3.4 

Задание для самостоятельной работы 60 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 62 

 

 

ВВЕДЕНИЕ 

 

Современные  проблемы,  связанные  с  обеспечением  безопасности, 

обусловлены,  прежде  всего,  обострением  противоречия  между  потребностями 
человека и возможностями окружающей среды по их удовлетворению. 

Обеспечение  безопасности  персонала,  населения  и  окружающей 

природной  среды  является  основным  требованием  при  проектировании 
опасных  производственных  объектов,  к  которым  согласно - Федерального 
Закона “О промышленной безопасности опасных производственных объектов” 
относятся предприятия нефтегазового комплекса. 

В настоящее время уже трудно приставить работу над проектом объектов  

нефтегазового  комплекса  без  применения  систем  автоматизированного 
проектирования  (САПР),  поскольку  процесс  проектирования  имеет  довольно 
сложный  итерационный  характер  и  ему  свойственно  неоднократно 
возвращаться к началу проекта. 

Системы автоматизации проектирования в настоящее время получили столь 

широкое распространение, что стали незаменимым инструментом при проведении 
проектных  работ  в  большинстве  отраслей  промышленности.  В  связи  с 
постоянным  развитием  программных  продуктов,  ростом  их  функциональных 
возможностей  и  расширением  возможных  областей  применения,  возникает 
актуальная  задача  создания  специальных  учебно-методических  курсов, 
описывающих  функциональные  возможности  программных  продуктов  в 
приложении к отраслевой специфике предприятий нефтегазового комплекса и их 
профильных Вузов. 

С  появлением  современных  систем  твердотельного  и  поверхностного 

параметрического  моделирования  несколько  изменился  подход  к 
проектированию опасных производственных объектов как таковой. Если ранее 
инженер работал в двумерном пространстве и вынужден был воплощать свои 
идеи  в  плоских  чертежах,  то  теперь  у  него  появилась  возможность  творить  в 
реальном  трёхмерном  объёме,  не  задумываясь  над  тем,  как  вычертить  ту  или 

 

 

иную  проекцию  объекта.  То  есть  проектирование  идёт  не  от  чертежа  к 
трёхмерному облику объекта, а в обратном направлении - от пространственной, 
трехмерной модели к автоматически сгенерированным чертежам. Такой подход 
к  проектированию  удобен  ещё  и  тем,  что  созданная  трёхмерная  геометрия 
объекта  может  быть  передана  в  любую  расчётную  программу  для  анализа 
технологических,  прочностных  или  других  свойств,  а  так  же  для 
моделирования процесса изготовления оборудования.  

К  концу 80-х  годов  прошлого  тысячелетия  мировой  рынок  систем 

автоматизированного  проектирования  можно  было  условно  разделить  на  два 
сегмента:  САПР  нижнего  и  верхнего  уровня.  Это  деление  было  обусловлено 
функциональностью,  стоимостью  и,  как  следствие,  распространенностью  этих 
систем.  Системы  нижнего  уровня - электронные  кульманы  и AutoCAD-
подобные системы, работали на персональных компьютерах и были достаточно 
дешевы, что и определяло их распространенность. Системы верхнего уровня - 

"

тяжелые" 

комплексы (Unigraphics, CATIA и 

т.д.), 

изначально 

ориентированные на дорогие графические рабочие станции под Unix сами тоже 
были  дорогие  и  сложны  в  изучении.  Использовались  они,  как  правило,  в 
проектировании автомобилей, самолетов и т.п. 

В  начале 90-х  появился  новый  класс  программных  продуктов - CAD-

системы среднего уровня, которые переняли у "тяжелых" систем возможности 
твердотельного  и  поверхностного  моделирования,  а  у  "легких" - открытость 
интерфейса (возможность написания прикладных программ) и доступную цену. 

На  данный  момент  рынок  САПР  «среднего»  уровня  представлен  целым 

рядом  программных  продуктов,  которые  работают  на  персональном 
компьютере  в  среде Windows, имеют  открытый  интерфейс  и  сквозную 
параметризацию. Однако далеко не все программные комплексы в полной мере 
покрывают  потребности  отечественных  инженеров,  как  в  поддержке 
российских стандартов, так и функциональности и простоте интерфейса. 

Использование  САПР  позволяет  на  этапе  рабочего  проектирования 

оценить  объемно-планировочные  решения,  выполнить  проверку  взаимной 

 

 

увязки оборудования на этапе проектирования, возможность быстрого внесения 
изменений в существующий проект, а также сократить время проектирования и 
практически до нуля уменьшить количество ошибок, которые ранее выявлялись 
только на стадии изготовления. Огромным плюсом также является наличие не 
только чертежей, но и видов в изометрии, что упрощает работу, представления 
изделия  в  целом,  упрощая  монтаж  и  компоновку.  Эти  возможности 
современных CAD (computer-aided design - автоматизированное 
проектирование)  пакетов  при  проектировании  опасных  производственных 
объектов, что в свою очередь приводит к  повышению надежности и снижению 
аварийности  на  предприятиях  объектах  нефтегазовой  сферы    за  счет 
обеспечения качества проектирования. 

Однако наличие даже самого совершенного продукта еще не гарантирует 

успеха.  Настала  очередь,  пожалуй,  самого  важного  и ответственного  этапа 
работы с программным обеспечением – внедрения. 

Мы  предлагаем  Вам  начать  освоение  системы  SolidWorks 

с проектирования 

технологических 

трубопроводов, 

как 

наиболее 

распространенных объектов предприятий нефтегазового комплекса, поскольку 
они  идеально  подходят  для  приобретения  навыков  работы  с программным 
продуктом. 

 

 

 

 

ОСНОВНЫЕ  ПРИНЦИПЫ  И  ЭТАПЫ  ТВЕРДОТЕЛЬНОГО 

ПРОЕКТИРОВАНИЯ В SOLIDWORKS 

 

В  настоящее  время  пакет SolidWorks завоевывает  прочные  позиции  на  

промышленных  предприятиях  России.  Данный  продукт  представлен  фирмой 

SolidWorks Corp. (

подразделение  известной  французской  фирмы Dassault 

Systems – 

производителя CATAI), представляет  собой  систему 3-х  мерного 

твердотельного  параметрического  проектирования  механических  узлов  и 
конструкций, разработанную специально для Windows.  

Первая  версия  системы SolidWorks, разработанная  на  основе 

геометрического  ядра Parasolid, вышла  в 1995 году,  с  октября 1998 г. 

SolidWorks 

уже  позволяет  оформлять  конструкторскую  документацию  в 

соответствии с ЕСКД. 

SolidWorks - 

является 

полноценным Windows-приложением, 

разработанным специально для использования на персональном компьютере.  

Процесс  конструирования  с  помощью SolidWorks не  заканчивается  на 

разработке  объемных  деталей  и  сборочных  единиц.  Программа  позволяет 
автоматически создавать чертежи по заданной твердотельной модели, исключая 
ошибки  проектанта,  неизбежно  возникающие  при  начертании  проекций 
изделия  вручную.  Инструментарий SolidWorks позволит  вам  без  каких-либо 
затруднений вычерчивать сечения и проекции различных видов, строить разрез 
по  разрезу,  выбирать  способы  представления  данных,  допуски  и  посадки, 
размерные  линии,  справочные  надписи  и  т.п.,  а  также  управлять  размерами, 
шрифтами,  толщинами  линий,  точностью  округлений  и,  что  весьма  важно, 
автоматически  создавать  спецификацию  материалов  для  сборочного  чертежа. 
Таким образом, при разработке SolidWorks помимо уникальных возможностей 
твердотельного моделирования были предусмотрены все средства для создания 
детального чертежа. 

 

 

10 

SolidWorks 

позволяет  создавать  детальные,  состоящие  из  нескольких 

форматок производственные чертежи на базе уже готовой трёхмерной модели. 
Чертежи могут включать в себя различные чертёжные виды с автоматической 
простановкой размеров, различные примечания и поддерживают помимо ЕСКД 
большинство  международных  стандартов.  В  дополнение  к  этому,  чертежи 
деталей SolidWorks являются  полностью  ассоциативными  с  файлами  деталей, 
на базе которых они были получены (включая все размерные соотношения). 

SolidWorks 

поддерживает чертёжные стандарты ЕСКД, ANSI, ISO, DIN, 

JIS 

и BSI и даёт возможность создавать такие элементы чертежа, как сложные 

(

ломаные) разрезы и сечения, местные виды и т.д. А это и есть то, что обычно 

требуется для создания полноценного промышленного чертежа. 

Чтобы  максимизировать  эффективность  коллективной  работы, 

SolidWorks 

позволяет создавать сетевые взаимосвязи (в том числе — с выходом 

в  Интернет)  в  любом  файле SolidWorks, включая  чертежи.  Естественно,  что 
любые  примечания,  относящиеся  к  трёхмерной  модели,  включая 
геометрические  соотношения,  шероховатости  поверхностей,  обозначения 
сварных  соединений  и  прочие  символы,  а  также  сетевые  взаимосвязи, 
автоматически могут быть отражены на чертеже. Эта возможность SolidWorks 
уникальна. 

Системные требования к Модулу проектирования SolidWorks
Поддерживаемые операционные системы Microsoft® Windows® 

SolidWorks 2004 

SolidWorks 2005 

SolidWorks 2006 

XP Professional  (32-bit) 

XP Professional  (32-bit) 

XP Professional  (32-bit)  

2000 Professional  

2000 Professional 

2000 Professional  

 

XP Professional  (64-bit)  

XP Professional  (64-bit) 

Требования к компьютеру и программному обеспечению: 

Оперативная 
память   

-  

Минимум: 512MB RAM, для деталей < 200 элементов и 

сборки < 1000 компонентов  

 

 

Рекомендуется: 1GB или больше Детали > 200 элементов 

и сборки > 1000 компонентов   

 

 

 

11 

 

Видео   

-  

Минимум:  Протестированные  графические  карты  для 

рабочих 

станций 

с 

поддержкой OpenGL и 

протестированные драйверы к ним.  

 

 

Рекомендуется:  Сертифицированные  графические  карты 

для  рабочих  станций  с  поддержкой OpenGL и 
протестированные драйверы к ним.  

 

 

Процессор   

-  Intel® Pentium™, Intel® Xeon™, Intel® EM64T, AMD® 

Athlon™ 

или AMD® Opteron™ 

 

Для максимально удобной и эффективной работы со сложными сборками, 

состоящими из сотен элементов рекомендуется, чтобы виртуальная память в 2 и 
более раза превышала оперативную. 

1.1 

Запуск программы 

Запуск  программы  осуществляется  щелчком  по  ярлыку 

 

на  рабочем 

столе или ПУСК→ПРОГРАММЫ→ SolidWorks. 

Сразу  после  запуска SolidWorks откроется  интерфейс,  где  вы  сможете 

либо  Открыть    существующие  файлы  деталей,  сборок  или  чертежей  или 
Создать   новые файлы деталей, сборок и чертежей. 

 

 

 

1.2 

Структура среды SolidWorks 

Основные виды выполняемых работ в среде SolidWorks.  
Окно начальной загрузки позволяет выбрать один из режимов работы. 

 

 

12 

 Обычно  работу  начинают  с 

создания деталей.  

 Сборку  можно  создать  из  уже 

ранее созданных деталей.  

 Чертежи  можно  создать  на  базе 

ранее  созданных  деталей  или 
сборок.  

Все  объекты SolidWorks, созданные  в  разных  режимах  имеют  между 

собой взаимные АССОЦИАТИВНЫЕ СВЯЗИ!  

Структура рабочей среды SolidWorks представлена ниже на рисунке. 

 

Структура рабочей среды 

Состав главного меню:  

1. 

Файл (File) – выполнение операций с файлами.  

2. 

Правка (Edit) – выполнение операций с объектами.  

Дерево конструирования 

Область построения 

Строка состояния 

Панели инструментов 

 

 

13 

3. 

Вид (View) – изменение способа отображения объектов.  

4. 

Вставка (Insert) – вставка объектов из других программ.  

5. 

Инструменты (Tools)  –настройки  системы,  инструменты  для 

построения.  

6. 

Окно – переход между окнами, изменение расположения окон.  

7. 

Помощь – получение справки о программе.  

ДЕРЕВО  КОНСТРУИРОВАНИЯ – служит  для  редактирования  уже 

построенных объектов, в любой момент времени можно корректировать любое 
построение, сделанное когда-то ранее. Изменение раннего построения повлияет 
на связанные характеристики последующих построений.  

Перед тем как приступить к работе в SolidWorks, желательно настроить 

пользовательский  интерфейс – это  позволит  более  эффективно  использовать 
возможности данной CAD-системы. 

Для 

настройки 

интерфейса 

необходимо 

открыть 

ИНТСТРУМЕНТЫ→НАСТРОЙКА  вкладка  Панель  инструментов,  где 
устанавливая  или  убирая  галочки  на  соответствующих  панелях,  можно 
включить или отключить панели на экране. 

 

ПРИМЕЧАНИЕ.  Большим  плюсом  интерфейса SolidWorks – то  что  он 

содержит  кнопки-команды – которые  заменяю  целые  панели  инструментов, 

 

 

14 

которые  приходится  использовать  очень  редко,  но  без  них  не  обойтись 

(

Например – Команды  инструментов 

Команды  справочной  геометрии 

Команды стандартных видов 

). 

Для  добавления  отдельных  команд  перейдите  на  вкладку  Команды,  вы 

сможете  добавить  или  убрать  отдельные  значки  на  экране.  Для  удобства  все 
значки-команды  разбиты  по  категориям  (Например - Стандартная,  Сборка, 
Справочная геометрия, Размеры/Взаимосвязи). 

 

Чтобы добавить значок на панель инструментов, необходимо найти его в 

соответствующей  категории  (для  новичков  во  вкладке  Описание  дается 
краткое  описание  команды),  а  затем,  наведя  курсор  мыши,  нажать  левую 
кнопку  и  удерживая  её,  перетащите  значок  в  удобное  для  работы  место  на 
экране, и отпустите кнопку. Доставленный значок отобразиться на экране. 

Чтобы удалить кнопку-команду необходимо «схватить» значок на экране 

и  перетащить  его  в  окно  настроек.  После  того,  как  кнопка  мыши  будет 
отпущена, значок удалиться с экрана. 

1.3 

Построение объёмной модели 

Воспользуемся  кнопкой  Создать  ,  выберем  шаблон  Деталь.  Вы 

увидите  пользовательский  интерфейс SolidWorks, как  и  во  всех Window – 

 

 

15 

приложениях. В верхней части находиться меню, через которое можно вызвать 
множество команд.  

Процесс создания модели начинается с построения эскиза, а построение 

эскиза  начинается  с  выбора  базовой  плоскости,  в  которой  будет  происходить 
построение двухмерного эскиза. 

После всех манипуляций с кнопками нажмите OK. 
Приступим к созданию детали – Фланец. 
Для 

проектирования 

данной 

детали 

можно 

использоваться  несколько  приемов.  К  вашему  вниманию 
предоставляется один из приемов. 

 

1. 

Выберете  базовую  плоскость 

  (

щелкнув  по  ней  левой  кнопкой 

мыши) и нажмите кнопку 

 

Эскиз, после чего в правой части активизируется 

панель Эскиз. 

 

Значок 

 

и  нажатая  иконка 

 

свидетельствует  о  том,  что  мы 

находимся в режиме создания эскиза. 

ПРИМЕЧАНИЕ. В каждый момент времени на экране появляются только 

те инструменты, которые необходимы в  том или ином режиме работы. Такой 
способ организации позволяет избежать чрезмерной перегруженности экрана. 

2. 

Создадим эскиз. 

Приступим к построению компоновочного эскиза. Компоновочный эскиз 

содержит важные объекты и размеры в одном эскизе. 

ПРИМЕЧАНИЕ. Желательно начинать построение от базовой точки 

 - 

это точка начала отсчета координат. 

Построение  эскиза  начнем  с  отрезка,  выберем  команду    линия  из 

инструментальной  панели  путем  наведения  курсора  мыши  на  иконку 

 

и 

нажатия левой кнопки мыши. 

 

 

16 

При  этом  курсор  приобретает  вид 

карандаша с окружностью. Подведите курсор к 
тому  месту,  где  вы  планируете  расположить 
начальную  точку  отрезка,  и  нажмите  левую 
кнопку  мыши.  После  чего  переместите  курсор 
к  конечной  точки  отрезка  и  щелкните  левой 
кнопкой  мыши.  При  проведении  курсора  от 
начальной  точки  текущая  длина  отображается 
рядом  с  курсором.  Так  нанесите  все  отрезки 
таким  образом,  чтобы  контур  сечения 
напоминал сечение фланца. 

 

В 

окне, 

где 

будет 

производиться  построение  эскиза, 
пользователь 

может 

установить 

сетку, 

нажав 

иконку 

 

Масштабная сетка. Откроется окно, 
где  следует  установить  галочку  в 
позиции  Отобразить  масштабную 
сетку.  Можно  задать  параметры 
сетки и установить привязку по узлам 
сетки. 

После 

установки 

всех 

параметров нажмите ОК. 

 

Параметры масштабной сетки можно вызывать в любой момент. 

ПРИМЕЧАНИЕ.  Сетка  дает  пользователю  визуальное  представление  о 

размерах и углах, тем самым облегчая действия пользователя. 

ПРИМЕЧАНИЕ.  При  построении  эскизов  нет  необходимости 

использовать  «точное  черчение»,  достаточно  соблюдать  конфигурацию 
будущего  эскиза.  После  чего  конструктор  может  изменить  значение  любого 
размера, наложить связи и ограничения. 

 

 

17 

Далее  из  базовой  точки 

   

проведите  осевую  линию  с  помощью 

команды 

ПРИМЕЧАНИЕ.  Значки 

,

 

и  другие  проявляющие  возле  объектов 

(

отрезков, окружностей и т.д.) – означает наложение взаимосвязи на объект, так 

значок 

 - 

означает,  что  отрезку  присвоена  взаимосвязь  горизонтальность  и 

т.д.  При  построении  элементов  эскиза,  не  старайтесь  чертить  с  требуемыми 
взаимосвязями (Например, для линии – это вертикальность, горизонтальность, 
касательность; для окружности – это концентричность и т.д.), далее мы увидим, 
как этого можно добиться без каких-либо трудностей. 

Далее  используем  команду  зеркальное  отображение  объектов 

для 

удерживая  левую  кнопку  мыши  выделяем  объекты,  которые  хотим  зеркально 
отобразить.  Осевая  линия – является  линией,  относительно  которой  будет 
отображаться объекты. 

Далее  приступаем  к  нанесению  размеров 

и  при  необходимости  можно  наложить 
необходимые взаимосвязи. 

ПРИМЕЧАНИЕ. При нанесении размеров 

в  появившимся  окне  Изменить – следуют 
выставлять  нужный  размер  после  чего  эскиз 
автоматически 

перестраивается. 

Обратите 

внимание  при  нанесении  размеров  Объекты 
изменяют  цвет  с  синего  на  черный.  Это 
означает,  что  данный  объект  становиться 
фиксированным в пространстве.  

 

 

 

 

18 

 

ПРИМЕЧАНИЕ. Для нанесения взаимосвязей 

необходимо выбрать команду 

далее указываем 

объекты, и в меню указываем тип Взаимосвязи. Для 
редактирования  или  удаления  Взаимосвязи 

выбираем команду 

.

 

ПРИМЕЧАНИЕ.  Редактирование  эскиза 

может  произвестись  на  любой  момент  работы  с 
моделью. Эскиз с размерами приведен ниже. 

 

.

 

 

 

19 

1.4 

Способы создания объёмных моделей 

Как в большинстве современных систем геометрического моделирования, 

так  и  в  системе SolidWorks, процесс  построение  твердотельной  модели 
основывается  на  создании  элементарных 3D - примитивов  и  выполнения 
различных операций между ними. 

 

 

 

Каждый 3D – примитив строиться, в свою очередь, на основе 2D – эскиза 

или  эскизов. SolidWorks позволяет  создавать  сложные  эскизы,  которые  могут 
быть  отредактированы  в  любой  момент  и  использованы  для  создания 
объёмного тела. 

Совокупность 2D и 3D 

– 

примитивов 

записывается  в  виде  древовидной  структуры, 
отражающей  иерархию  объектной  модели, 
учитывающей  последовательность  операций  с 
возможностью 

переупорядочивания 

и 

редактирования  отдельных  примитивов.  Таким 
образом, 

создание 

твердотельной 

модели 

позволяет  конструктору  работать  в  виртуальном 

3D - 

пространстве,  что  позволяет  на  самом 

высоком  уровне  приблизить  компьютерную 
модель к облику будущего изделия, исключая этап 
макетирования. 

 

Для  создания  из  полученного  эскиза  фланца – трехмерную  модель, 

необходимо  выбрать  команду  Повернуть 

В  меню  Повернуть  следует 

указать  параметры  команду.  Линия – это  осевая  линия,  Вращение  в  данном 
случае  будет  на 360 градусов.  В  рабочем  поле  вы  сможете  увидеть  фантом 
трехмерной модели от данной команды. 

 

 

20 

 

Для  подтверждения  команду 

следует  нажать  кнопку 

для 

отмены  команды  нажать  кнопку 

В  результате  выполнения  команды 
повернуть  мы  получаем  следующую 
модель. 

 

 

Приступим  к  построению  отверстий 

для 

крепежа. 

Для 

этого 

выделим 

поверхность,  на  котором  будем  вести 
построения эскиза.  

ПРИМЕЧАНИЕ. После выделение 

поверхности она изменят цвет. 

Затем выбираем команду 

 

и

 

 

приступаем к построению окружности, для этого выбираем команду 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..    1  2   ..