三維設(shè)計軟件在工程設(shè)計中的必要性

0引言圖紙繪制是工程設(shè)計工作中的主要環(huán)節(jié)，圖紙質(zhì)量決定著項目的設(shè)計水平，是參與行業(yè)競爭的最有利的武器。隨著技術(shù)水平的提高，設(shè)計細節(jié)的精細化，二維設(shè)計軟件已經(jīng)不能完全適應(yīng)設(shè)計需要，三維設(shè)計軟件的引進和普及具有極其重要的意義。由于窯爐具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、局部結(jié)構(gòu)較多等特點，二維軟件繪制的圖紙難以將這些細節(jié)直觀表達出來，工程師通過三維設(shè)計軟件可以直接繪制實體模型，省去通過主觀將實體轉(zhuǎn)化成平面的環(huán)節(jié)，提高設(shè)計效率；而且三維模型圖更加直觀，能對相關(guān)結(jié)構(gòu)進行全方位的演示和模擬，利于耐火材料廠家和施工方更好的理解，同時又能將三維圖紙通過軟件直接轉(zhuǎn)化成二維圖紙，避免設(shè)計人員直接繪制二維圖紙產(chǎn)生錯誤，尤其對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)，無需把實體通過頭腦轉(zhuǎn)化成二維視圖，可以大大降低設(shè)計工作強度。1二維設(shè)計軟件最早的二維設(shè)計是利用圖板、丁字尺和鉛筆等工具，通過人工繪制圖紙。當計算機普及時，利用二維設(shè)計軟件繪制出電子圖紙，通過打印機輸出轉(zhuǎn)換為施工藍圖。二維設(shè)計軟件使設(shè)計人員擺脫了圖板、鉛筆等工具，大大提高了繪圖質(zhì)量和工作效率。二維設(shè)計最普遍采用的軟件是CAD。筆者以某公司的CAD軟件為例，介紹窯爐圖紙繪制的基本過程和方法。按照總體方案要求，繪制窯爐總圖；按照總圖進行各部位的分解，見圖1。按照預(yù)先確定好的參數(shù)分解完各部位組裝圖。以小爐頂碹為例，按照總圖及確定好的參數(shù)，繪制出基本結(jié)構(gòu)，如圖2所示。圖1窯爐各部位分解圖圖2小爐頂碹結(jié)構(gòu)（1）二維設(shè)計軟件主要優(yōu)點二維設(shè)計軟件簡單易學(xué)，上手快，學(xué)會相關(guān)軟件基本操作，就能計算機繪圖；正版二維軟件費用低，維護成本低，同時二維軟件對計算機配置要求不高，總體來說企業(yè)采用二維軟件總成本較低；二維設(shè)計可以通過圖形線條表達設(shè)計內(nèi)容，表現(xiàn)形式規(guī)范，圖紙樣式都有行業(yè)標準，零件圖上的尺寸、精度及技術(shù)要求和技術(shù)說明標示清晰，大多數(shù)情況下，二維圖紙是可以滿足工程設(shè)計要求的。（2）二維設(shè)計軟件主要缺點二維設(shè)計軟件繪制的圖紙表達不直觀，不便快速檢測和發(fā)現(xiàn)設(shè)計錯誤，造成設(shè)計更改工作量大，甚至有可能把有隱藏問題的圖紙帶到后期制作和施工中去；二維圖紙的繪制過程中，大部分工作是設(shè)計工程師依靠大腦把實體抽象成平面的各個視圖，具有主觀性，難免出現(xiàn)差錯和理解錯誤。尤其對于復(fù)雜的實體，把實體抽象成二維視圖很困難，再把大腦中的二維視圖轉(zhuǎn)化成圖紙更加困難。（3）在施工階段。施工人員需要把平面信息想象成三維實體才能施工。尤其對于一些復(fù)雜部位，施工人員可能對二維圖紙的理解出現(xiàn)差錯，出現(xiàn)返工或者影響施工質(zhì)量等問題。2三維設(shè)計軟件三維設(shè)計軟件是采用全新的立體思維方式，直接應(yīng)用計算機實體造型技術(shù)把頭腦中的立體構(gòu)思真實反映出來，與二維設(shè)計軟件不同，它不是采用平面投影關(guān)系來反映實物的概念，不需要把實體轉(zhuǎn)化成平面視圖，三維設(shè)計模型非常直觀、方便理解。三維設(shè)計軟件不僅可以三維設(shè)計繪圖，還具有產(chǎn)品的構(gòu)思、功能設(shè)計、結(jié)構(gòu)分析、加工制造等輔助功能。以某公司三維CAD軟件為例，介紹窯爐圖紙繪制的基本過程和方法：按照預(yù)先確定好的參數(shù)，繪制組裝圖實體模型。以小爐頂碹為例，繪制的小爐頂碹模型如圖3所示。將實體模型分解為單塊零件圖。小爐碹磚和小爐碹碴磚三維零件圖見圖4。圖3小爐頂碹結(jié)構(gòu)模型圖4小爐碹磚三維零件（1）主要優(yōu)點三維設(shè)計軟件是直接繪制實體模型，設(shè)計人員不必耗費精力考慮實體和平面的關(guān)系，設(shè)計效率大大提高，節(jié)省時間和精力；三維設(shè)計軟件繪制的實體模型直觀易懂，便于耐火材料廠家、施工方更好地理解，利于提高工作效率；三維模型完成后，可通過軟件自動生成二維圖紙，只要實體準確，二維圖紙就相應(yīng)準確，保證圖紙的正確率；同時通過對三維實體的修改，會直接將相關(guān)的修改反映到二維圖紙中，這樣可以大大提高設(shè)計效率；三維設(shè)計軟件還具有模擬裝配、干涉檢驗、運動分析、動態(tài)仿真等輔助功能，可以進一步修改和完善總體方案，提高設(shè)計水平。（2）主要缺點三維設(shè)計軟件繪制的圖紙目前還未大規(guī)模普及和使用，圖紙的表達樣式等缺少統(tǒng)一的規(guī)定和規(guī)則；正版三維設(shè)計軟件價格較高，而且對電腦配置要求較高，綜合使用成本較高；三維設(shè)計軟件操作復(fù)雜，使用繁瑣，需要使用單位投入大量的人力、物力和財力；三維設(shè)計軟件具有轉(zhuǎn)化二維圖紙的功能，但轉(zhuǎn)化完的二維圖紙，在圖紙版面、標注樣式、技術(shù)要求等方面還不完善，還需后期單獨修改。3兩種設(shè)計軟件比較二維設(shè)計軟件和三維設(shè)計軟件對比見表1。表1兩種設(shè)計軟件比較4結(jié)語我國從90年代手工繪圖轉(zhuǎn)變到計算機二維設(shè)計軟件繪圖，使設(shè)計效率提高了數(shù)倍，從二維設(shè)計軟件到三維設(shè)計軟件，又是設(shè)計理念的變革，三維設(shè)計軟件是工程設(shè)計領(lǐng)域發(fā)展的一個方向，已經(jīng)成為開拓市場、提高競爭優(yōu)勢的手段之一。三維設(shè)計軟件在提高工程設(shè)計水