inventor 管路设计教程

第17 三维管路设计技术

在Inventor 中的三维管路设计功能，大体上包括以下内容：设计规则设置、在装配中添加管路和管件、对管路设计结果进行编辑或调整、使用或者创建管件库… 典型结果参见图17-1。

完成管路设计后，设计数据除了用Inventor 现有功能继续处理之外，还可以使用其他数据格式输出，在另一些专业的管路设计工程图处理系统中做最后的处理，例如处理成管路专业的工程图，参见图17-2。

这样的结果，可以先用Inventor 提供的功能将管路保存为 ISOGEN .PCF 文件（描述要处理的管路组件的文本文件），并可以传递给具有 ISOGEN 功能的软件中，并在其中自动创建图17-2模样的工程图。

图17-1 管路设计实例

图17-2 管路设计结果工程图实例

图17-4 创建管路图标按钮和环境

目前管路设计的主要的功能是：

□ 创建和编辑三维管路设计装配模型文件；

□ 自定义符合专业设计标准的三维管路设计样式参数；

□ 自动或手动生成弯管、硬管和带管路连接件的软管；

□ 创建或编辑管线时添加管线节点；

□ 修改、编辑现有的管线和管路；

□ 使用管路元件库在设计中放置管路连接件；

□ 自定义管路设计中使用的连接件，并添加到库中；

□ 使用库，完成管件和管路；

□ 将管路设计结果数据保存为 ISOGEN 的.PCF 文件或者文本格式的弯曲表；

□ 在浏览器中操控管路设计结果。

对于管路设计功能，Inventor 安装盘中带有比较详细的教程，

而帮助系统中也带有详细的解释（参见图17-3）。

因此本章将仅从中国标准相关的管路设计应用技术上展开讨

论，多数解释性的讨论将不会展开，请读者结合Inventor 自带的

教程和帮助系统，全面了解管路设计。

注意：本章所有的模型，均各自放在与模型同名的文件夹中。

1. 管路设计环境

开始标准的装配模型，如果

是Inventor 的专业版本，可见

“部件面板”工具面板中有专

门的“创建管路”工具图标（参

见图17-4左）

，这是将设计环图17-3 在线支持和教程

境切换到管路设计。

切换到管路设计环境之后，工具面板和浏览器都会有变化，典型的结果参见图17-4右。

2. 三维管路设计体验

参见图17-5，这是个很简单的例子。已有了两个接头，各自有三个准备焊接上管子的圆柱头部；两个接头的位置已经被装配约束确定。

要求设计出连接管子，连接关系如图所示。

在传统设计中，这也不是个很轻松的设计，但是有了Inventor 的支持，可能会相当轻松地完成这个设计任务，而且在日后的设计调整了接头位置后管子跟随改变、管子零件模型和工程图、管路装配图和设计数据统计… 这一系列传统设计中相当麻烦的事情，也能轻松地完成。下面将以这个简单的例子为线索，初步介绍管路设计的功能。

□ 打开原始装配

打开“第17章\01\01a.IAM”。

□ 启用管路设计功能

在“部件面板”中点击“创建管路…”，之后将弹

出图17-6的界面；在其中输入管子文件的名称和存放位置，“确定”。

注意：笔者认为，一般不要使用Inventor 默认的名称和位置，否则可能很难找到相关文件。 □ 设置管路设计规范

进入管路设计，工具面板和浏览器会将切换成如图17-4的样子。三维布管面板中的各个功能，从左至右是：“三维布管样式”、“新建管线”、“填充管线”、“放置管路连接件”、“连接现有管路连接件”和“ISOGEN 输出”功能。

设置管路设计规范，要在工具面板中点击“三维布管样式”功能，界面参见图

17-7。

图17-5 简单实例

图17-6 管子文件位置设置 图17-7 样式界面

在其中将“管路类型”设置成“带弯的硬管”，这就是我们习惯上的“硬管弯曲”的设计规范；之后再在“规则”选项卡，中将“弯曲半径”栏目中的“默认半径”大小设置成40mm，“确定”。

□ 创建管线

按照Inventor 的规则，管路设计的第一步是创建管路的中心路径“管线”。

在“三维布管”工具面板中启用“新建管线”功能，工具面板将

切换成图17-8的样子，其中各个功能从左至右是：“管线定义”、“插

入节点”、“移动节点”、“移动管段”和“固定工作点”。

点击“管线定义”，之后选定接头，选定管线结构方案，完成管

线；完成管子实体模型，结束这根管子的设计；继续完成另两根管线。

整个过程参见01.AVI。

□ 调整管线位置关系 显然，这个结果是不合适的，因为各个管线有重叠的部分，需要调整管线的位置。有两种方法：一个是选定要调整的线，在右键菜单中“编辑位置”，然后用光标指定编辑方向，键入数据后确认；另一种是在“管线工具面板”中点击“将直管拖到新位置”，用光标拖放调整。

整个过程参见02.AVI。

□ 管线实体化

管线确定之后，可以在右键菜单中“完成编辑”，回到管路装配状态下。在“三维布管工具面板”中启用“填充管线”。

之后Inventor 将按照样式中指定的规则，创建相关的管子和接头等实体模型。

□ 管路的干涉检查

在设计中，必须避免各条管路的干涉，这一点Inventor 能完成。方法是：在浏览器中选定要检查的管路项目，在菜单中启用“干涉检查”即可，参见图17-9。

如果检查中发现并报告了干涉，就需要进入“三维布管管路”，并展开“管线”，使其中的三维草图“可见”，就能按前边的方法调整管线关系，进而带动管路重新生成了，详细的操作界面样子参见图

17-10。

图17-8 管线工具面板

图17-9 干涉检查操作

图17-10 调整现有管线位置

□ 各条管子的设计结果

在前边的图17-6中，我们指定了管路零件结果文件夹，其中可以看到各条管子的结果模型，参见图17-11。

设计结果是以装配模型出现的(p01.iam)，其中包含管子模型和管线模型。前缀“piroute”的零件文件是管线的模型、前缀“pisweep”的零件文件是管子的模型。

装配模型不能单独打开，会发出图17-12的提示，即便强行打开，也不能编辑。这是为了保护设计关联性而添加的必要措施。

注意：管子零件可以打开，并可编辑，这似乎就不妥了…

这些模型需要在我们做的总装配文件中，才是正确的找

出和打开的方法。参见图17-13，例如要察看第二根管子的

结果模型，先要打开01.IAM，之后在浏览器中找到并选定

“直管1”零件，再在右键菜单中“打开(O)”，这才是正确

而安全的操作过程。

3. 管路设计功能相关

3.1. 样式相关技术

三维管路设计样式，限制了管路设计主要参数，相关的内容是：可用选项，设置、修改、设置参数以及使用这些样式的方法。

样式参数会影响管线设计的所有方面，这些参数确保了管路设计相关组件的一致性。例如：管路中的管子及管路连接件的尺寸、材料等的关联和协调。可以从管路标准件库中选择使用管子和管路连接件组件，并将它们的规格和连接规则协调起来。

Inventor 提供了默认样式，也能自定义样式。当然，自定义样式是比较复杂的过程。

1) 启用样式设置

这是开始管路设计前必须作的动作。

在“部件面板”中点击“创建管路…”，将切换到管路设计模式，然后需要设置管路结果零部件的保存位置和文件名，最后在“三维布管面板”中点击“三维管路设计样式”工具按钮，就弹出“三维管路设计样式”参数设置界面，参见图17-14。

2) 常规选项卡

参见图17-14的界面，其中：

□

管线类型

图17-11 管子设计结果

图17-12 出错提示

图17-13 打开管子零件

可用的管线类型包括“带管路连接件的硬管”、“带弯头的硬管”和“柔性软管”。

硬管设计是很容易理解个把握的，“带管路连接件的硬管”将创建一系列用指定管路连接件连接的直管。“带弯头的硬管”将创建单个管线，在方向更改点处使用弯头而不是管路连接件。“柔性软管”将创建至多在两个管路连接件之间的单个软管组成的管线。

管线类型究竟可以设置成什么样子，还取决于图17-14界面中的“样式”栏目的选择。 目前中文版本很奇怪，只有一个“样式”能设置成柔性软管的结果，参见03.AVI，

注意：目前在“样式”列表中的不同选择对管线类型的作用结果，只有一种“水力软管-SAE 法兰式接线”能引发柔性软管模式的使用（参见02.IAM 和图17-15），而其它应当可以的“水力软管…”实际上不可以。

目前的解决方案是：

将附加光盘中“\补丁和工具\piping runs.IAM”文件，复制到Inventor 安装位置的管路设计支持文件夹中，替换原有文件，典型位置如下：

C:\Program Files\Autodesk\Inventor Professional 9\Tube & Pipe\Templates

□ 硬管、管路连接件

这是设置管子和管路连接件的材料和标准。如果用户自己定义和发布了相关零件，将在写栏目中列出这些内容。

在“材料”列表中，可以选择星号（*），这是设置Inventor 系统将为按照其它相关设置过滤出合适的品种。在“标准”列表中，应按实际需要选定。

□ 布线方向

这是设置硬管连接设计中。管线上的方向更改的角度。对于带有标准管接头的设计模式，常常使用与弯头的角度一致的夹角（90 度）。也可以在实际设计中临时调整某转折点的角度。

3) 大小选项卡

指定管子的直径，参见图17-16。可有

两种方式进行设置

□ 公称值

按管子的公称直径值和管号设置尺寸大

小。可用的公称直径列表内容，是“常规”

选项卡中设置的标准所决定的。

□ 外径/内径

按管子的外径和内径设置尺寸大小。

图17-14 样式设置界面

图17-15 软管设计实例

图17-16 大小选项卡

4) 规则选项卡

设置管路设计中的具体规则，参见图17-17。

包括管段的最小值、最大值，管段长度调整的增量值，弯管的弯曲半径值；对于柔性软管管可设置软管长度的调整增量值和最小弯曲半径。

5) 显示选项卡

这是设置管线、管路等结果的显示颜色

设置颜色，参见图17-18。

6) 管路连接件选项卡

设置设计中要用到的硬管、弯头及其它

管路组件，参见图17-19。展开列表，选定要

设置的内容项目，之后点击“浏览…”按钮。

例如选择管接头标准的过程，参见下页

中的7-20。这是个比较复杂的操作，需要经

过6个层次才能按下“确定”按钮…

对于软管设计，应在创建管路后确定软

管两端的连接结构和管件，但目前库中的内

容不多。具体设置参见图17-21。 7) 样式的管理

参见图17-21，具有“新建”、“保存”和

“删除”三个功能按钮。其中：

□ 新建

以选定样式为基础创建自定义样式。

基础条件是，管路库中必须已经存在了需

要的管路连接件（可以是用户制作的模型并发

布到管件库），并定义与已发布管路连接件的

特性相匹配的新样式。

要创建新样式，要选择一个现有样式作为

基础，并键入新的名。创建新样式后，该样式

将成为激活样式。 图17-17

规则选项卡

图17-18 显示选项卡

图17-19 连接件选项卡

图17-21 改变软管连接类型 新建 删除 保存

□ 保存

保存对当前样式所做的设置。使用这个样式的所有管路设计结果将随之更新。

□ 删除

将选定样式从列表中删除。

8) 使用样式

最好是在实施管路设计之前设置样式，当然也可以在设计过程中调整样式设置，Inventor 会按新的参数更新现有结果，但这样可能带来一些个问题，例如管件位置不合适…

使用样式，一般是解决以下的设计参数的处理需求：

□ 为创建的新管路设置默认样式。

□ 更改现有管路设计的样式，并随之更新现有设计结果(不能在硬管与软管之间切换）。 在装配环境中，可以添加若干条管路；每条管路中可有若干条管线；每条管线可以使用相同的样式，也可以使用不同的样式；每种类型可具有不同的直径尺寸。

9) 管路装配件的定义

在装配模型确实已经被保存的前提下，点击部件工

具面板中的“创建管路…”工具按钮之后，首先会要求

定义管路装配件的位置和名称。

主要规则是：

□ 管路设计结果的相关零部件是自动命名的。 图17-20 选定管子标准的过程

图17-22 管路零部件命名和位置

□ 如果需要更改名称，必须用“设计助理”实施，而不要利用操作系统的功能更名。 □ 在相关界面中（参见图17-22），Inventor 会为管路零部件设置唯一的名称和位置。 □ 在默认情况下，文件被命名为pirun.xxxxxxxxxxxxx.IAM （其中xxx 是自动递增的13

位数字），并被保存到当前装配模型保存的位置中。

□ 管路设计结果的管路和管件会添加到浏览器中，按创建的先后顺序排列。

3.2. 关于标准

目前Inventor 尚未提供管路设计的GB 标准数据，对于常见的管路设计，主要是管路螺纹连接的标准，有下列可能：

1) 60°圆锥管螺纹

这是在GB/T12716-1991标准中规定的规范，螺纹牙型角60°、锥度比1:16、内外螺纹均为锥形，这是一种具有密封能力，也可以加入填料的连接方式。

这个标准，是等效地引用了美国的ANSIB1.20.1中的NPT （锥管螺纹）标准数据。在Inventor 的螺纹标准中，直接提供了NPT 螺纹标准，参见图17-23。

但是对于这种连接方式，目前在管路设计中还不能确定究竟是何种标准是对应于ANSIB1.20.1（即GB/T12716-1991、参见03a.IAM 中的设计结果）的规范。

根据是（参见03.IDW ），左下角是交互操作中，按图17-23中的NPT 标准创建的1英吋的锥管螺纹，并安装，结果完全符合GB 的规则；而右上角是用管路设计功能完成的同样尺寸的设计，但是所提供的唯一的ANSI 标准，却不是B1.20.1，参见图17-24；而结果模型数据也支持上述判断。可见，GB/T12716-1991标准没有得到直接的支持。

2) 55°圆锥管螺纹

这是在GB/T7306-1987标准中规定的规范，螺纹牙型角55°、锥度比1:16、内外螺纹可以是锥形，也可以有一方是锥形，这是一种具有密封能力，也可以加入填料的连接方式。这个标准，是等效地引用了ISO/TC5英国标准制定，所有尺寸均已转换成mm 。在Inventor 的螺纹标准中，间接地提供了“ISO Taper （密封管螺纹）”和“ISO Pipe threadse ”标准，从数据和工程图标识上看，很接近GB/T7306-1987标准。

但是，目前在管路设计样式中还不能提供直接的支持。

3) 米制锥管螺纹

这是在GB/T1415-1992标准中规定的规范，螺纹牙型角60°、锥度比1:16、有圆锥内外螺纹以及圆柱内螺纹圆锥外螺纹两种配合方式，这是一种具有密封能力，也可以加入填料的连接方式。在Inventor 的螺纹标准中，管路设计样式中，都没有提供对应的规范。

图17-23 螺纹特征中的NPT

标图17-24 管路样式中的标准

4) 管子零件图问题

这是个很意外的问题。管路设计中，管件多是标准件，可不绘制零件图；但是管子是制造件，一般会需要有管子的零件工程图。

但是，

5) 目前的对策

综上，目前Inventor 虽然在螺纹特征中提供了一种可支持GB 标准的规格，但是多数、GB 标准不能直接支持，而且在管路设计样式中，对GB 标准完全不能直接支持。

可见，要想在我国设计条件下使用管路设计功能，只能是自定义管路设计样式，并且自己扩充螺纹数据表。这当然是一个比较麻烦的事情，但是要想确实用起来，也只好如此…

4. 管路工程图相关

4.1. 数据基础

首先，Inventor 会自己在管段零件的特性中添

加“L”和“PL”两个自定义的数据。

参见图17-25。其中，“L”是直线管段长度，

如果有弯管结构，则只有“PL”表示全长。这个值

在改变设计之后不会马上自动更新，规则是需要在

有存盘动作的时候才能自动更新。

注意：

目前、Inventor 使用了一种“危险动作”，这

种保留数据的方法，因为用户可以简单地接近和修

改、甚至删除，造成这些重要数据的安全性很差。所以，我们就只好自己来注意，千万不要把这些数

据弄坏…

这样，就可能利用这些数据完成工程图中明细栏以及标题栏之中相关数据关联表达和自动填充的需求。

4.2. 管段零件图标题栏

参见“\第6章\025\CBX-管路.IDW”，这是笔者做好的工程图模版。用这个模版创建的管段工程图参见“\第6章\025\025b\GG3.IDW”，标题栏参见图17-26。

其实这里并没有什么新技术，与重量栏目的处理一样，也是建立自己的“PL”数据，并在标题栏属性中使用这个数据。

4.3. 管路装配图明细栏——单件管子长度

可以完成带有各个管段长度数据的、各个零件分列栏目的明细栏。

参见“\第6章\025\025b\025x3.IDW”，明细栏参见图

17-27。

图17-25 长度数据实例

图17-26 标题栏实例

具体过程是：

□ 创建装配工程图；

□ 不拉出引出序号，直接创建明细栏，并在“级别”栏目中选定“仅零件(O)”、在“范

围”栏目中选定“全部(A)”；

□ 编辑明细表，启用“列选择器”，并“新建特性(N)”PL，如图17-28；

□ 确认之后，可见明细表中已经

出现了PL 栏目，之后再次编

辑明细表，选定PL 栏目在右

键菜单重“格式化列(F)…”

调整具体内容即可，参见图

17-29。

4.4. 管路装配图明细栏——同规格管子总长

可以完成带有各个同规格管段长度累计数据的、同规格管子栏目的明细栏。

参见“\第6章\025\025b\025x2.IDW”，明细栏参见图

17-30。

图17-27 分列零件明细

图17-28 新建特性

PL

图17-29 格式化列

图17-30 累加长度

具体过程是：

□ 完成各个零件分列栏目的明细栏；

□ 编辑明细栏，选定“代号”列，在右键菜单中“行合并

设置(R)…”,之后按图17-31设置参数，“确认”；

□ 在次编辑明细栏，选定“长度(mm)”列，在右键菜单中

启用“格式化列(F)…”；

□ 在接着弹出的“格式化列PL”界面中，切换到“替换”

选项卡，完成具体参数的设置。参见图17-32，注意箭

头指示处的几个参数设置；

□ “确定”之后，即可得到所要的结果明细栏了…

这种数据传递和关联，是Inventor 的特有的优点。因为管路设计模块还不算很成熟，相关操作稍显罗嗦，但结果是可以令人满意的。

注意：

至于在分列零件的名细栏中，能否设法具有可自动关联的、单独的、同规格管段总长度栏目，笔者还没有想明白…

图17-31 合并代号列

图17-32 设置列格式