放样技术在铁塔制作过程中的应用

放样技术在铁塔制造中的推广与应用

十九冶电力 作者：周亚辉

【摘要】放样作为铁塔生产过程中的一道重要工序，传统的手工放样和二维放样软件是难以确保的技术资料的准确性，本文从空间三维CAD 的角度，介绍了一种新型的放样软件系统在铁塔加工企业中的应用。

【关键词】放样；铁塔；三维。

在铁塔生产加工流程中，放样作为一道重要工序，对铁塔产品的质量和交货周期有着巨大的影响。并且现时我们所面对的市场往往是塔型多、同塔型基数少、交货周期短，这无疑对我们的技术准备提出了更高的要求。虽然中国国内有的铁塔厂现在也应用计算机进行放样计算，但它本身是基于平面二维，无法检验校核空间的碰撞等问题，因此，其放样结果依然必须经过试塔工序检验，并且不能保证其资料的准确性。随着CAD 技术的发展，计算机已能处理非常复杂的空间三维结构，那么，是否能将三维CAD 技术应用于铁塔制造行业的放样中来呢，通过计算机真实地模拟铁塔构件在三维空间的位置，所见即所得，并且能自动处理切角、切肢及开合角等铁塔特有的工艺问题？回答是肯定的，现在有一TMA （铁塔制造助手）软件系统，它即能很好地完成铁塔三维放样，同时保证技术资料的高度准确性。

一、TMA 软件简介及特点

TMA （Tower Manufactory Assistant）软件系统是国内首家基于自主平台的三维实体铁塔放样软件。本软件可用于电力行业角钢结构输变电铁塔及邮电微波通信塔，从转换设计到制造的全过程中，实现转换设计/制造一体化与自动化。它以面向对象的设计（OOD ）为基础，采用了Microsoft 的COM 组件技术和SGI 公司的OpenGL 核心进行图形处理，最后又采用有着广泛用户群的AutoCAD 为工程图纸输出平台，最终将二维平面设计、三维单线图形及实体图处理无缝连接在一起，为企业打造了一个国际领先级的铁塔设计软件。该软件技术起点高，在设计开发时，自始至终，贯穿了当今最先进的CIMS 制造理念，采用面向对象的设计（OOD ）

和组件（COM ）技术，将CAD 行业内的线框模型与边界表示模型融为一体，实现了二维平面出图与三维实体设计的一体化。它具有以下特点：

1、TMA 软件的集成性。TMA 系统弥补了同类软件功能单一的空白，将绘制结构图和构件图（放样）融为一体，结构图和构件图可以一起生成。这样，使用该软件铁塔生产厂家既可以达到蓝图放样、指导加工生产的目的， 又可以绘制结构图直接承揽工程。

2、纠错、校验功能。铁塔制造企业现有的好多蓝图的数据本身可能会存在一些问题（大多是因为现有的绘图软件是二维平台，并不能解决三维的实际问题），放样人员往往因为这些有争议的数据无从下手，延误了生产的进度, 增加了制造成本。TMA 软件基于整体三维实体建模技术，所有构件完全按照等比缩放置于三维空间当中。所以，在放样过程中，TMA 自动进行了数据校验，很快便能直观地得到正确的结果。用户可以利用TMA 的实体建模功能，在铁塔设计放样阶段及早发现问题，以免到最后试组装时被迫返工。

3、TMA 软件可套改、易存档。电力、邮电通讯行业有好多标准的定型铁塔，有很多情况是只须稍微修改一下开口、横担、构件规格等便可以得到我们需要的铁塔。TMA 可以对现有的设计结果任意改动，完全实现套改。利用TMA 设计的铁塔，用户可以只保存TMA 文件，无需保留其生成的DWG 文件。因为TMA 生成DWG 文件仅仅需要几分钟的时间，且TMA 文件比DWG 文件有着更强大的套改功能，具有更好的保存价值。

4、TMA 软件系统可完成以下功能：单线模型输入；整塔仿真；三维实体碰撞自动检测；构件连接设计；自动计算角钢摆放方向、位置、切角切肢及开合角；绘制工程图，整塔、分段材料汇总；生成车间所需加工工艺卡片及构件图; 导出数控机床所需数据。

二、铁塔设计软件的发展历程

放样手段由最初的手工放大样到目前的计算机放样，这本身是一种飞跃。计算机放样软件按运行及开发环境的不同可分为以下几代：

第一代：基于DOS 设计模式，且只能处理二维坐标。数据输入几乎完全依靠文本数据文

件导入。显示界面也是基于DOS 操作系统而设计，可直接输出DXF 文件供AutoCAD 进行调用并出图。

第二代：基于DOS 设计模式，但能处理三维坐标。数据输入仍主要依靠文本数据文件导入。显示界面也是基于DOS 操作系统而设计，其余特性基本与第一代产品相同。

第三代：基于Windows 设计模式，能处理三维坐标，数据输入依靠交互手段，但所有的输入、设计及输出工作完全依赖在AutoCAD 下进行二次开发完成。

第四代：基于Windows 模式，能处理三维坐标，基于B-rep 模型对整塔进行建模，且可显示构件的三维实体图，数据输入仍主要依赖交互手段输入，但也可以建立在已有塔型基础之上，利用B-rep 模型进行参数化设计。除输出工程图纸工作需AutoCAD 运行环境外，其余工作完全在自主平台下完成。（TMA 软件系统即属于此类）

目前在中国国内应用的铁塔放样软件，它们大都是基于第2-3代的基于平面的二维计算软件，放样时间依然较长，并且由于计算人员对图纸理解的差异，不能保证计算结果的准确性，因此依然免不了试塔这道工序，造成从技术准备到产成品之间的周期较长。TMA 软件同这些铁塔放样程序相比，在体系结构、稳定性、可维护性、可扩充性、智能化及自动化计算方面都有质的飞跃，在操作方式、交互方式、用户界面上有明显改善，并朝着软件傻瓜化方向迈出了坚实的一步，同时系统功能也更加完善。可见，随着计算机技术的发展，用计算机来完成放样工作已不仅仅要求它完成计算功能，还要求它能在线仿真，通过计算机来完成整塔的构造，并能进行图形校核，再进一步取消铁塔制造企业的试塔组装检验工序。那么，应用空间三维放样技术就在所难免了。

三、投资收益分析

TMA 系统能保证我们最后所需的构件图的准确性，特别是条件成熟后能取消试塔这道既费时又费力的工序，因此能大大缩短加工周期，降低大量的人工工时。我们在生产过程中只需加强对工件的检验，实行全检，保证其符合构件图即可。按照我们现在的生产模式，单是

每个塔型加工及试塔过程中出现的损失就非常之大，可以说，如果TMA 能在厂内成功应用，在极短的时间内就可收回成本，大大减少不必要的损失。

从节省工期上看，应用TMA 系统的效果是非常明显的。例如：政宜工程中的SCZ52塔型，它是一个紧凑型塔，如果我们使用手工或同类软件来计算，3-4名人员大约需要3-4天的时间才能完成，并且不能保证结果的准确性。而应用TMA 软件系统，1名优秀的技术人员大约只需要4天的时间就可完成全部技术准备工作；贵广直流工程中的JE2塔型，1名优秀的技术人员大约只需要2天左右的时间。可见，无论从快捷性还是准确性都是其他软件不可比拟的。

四、CAD 系统与工厂管理系统的高度集成

利用三维CAD 系统除了可确保计算结果的准确性，减少不必要的费品损失，为企业节约成本外，还可随着企业的发展，以此软件为基础，利用软件生成的数据库，集成原材料采购系统、生产自动调度系统、原材料优化配料系统、包装分捆系统等软件模块，构建适合本企业的ERP 系统，将能极大地提升企业的管理水平和竞争实力。

当今世纪，是信息化的时代。国家已出台相关政策促进信息技术在制造业中的应用。CAD 技术作为信息技术的的一个重要组成部份，它的应用必将大大推进企业的综合竞争实力。我们相信，基于空间三维的软件放样技术在铁塔类制造企业中的广泛应用必将改变人们传统的铁塔制造观念，推进中国铁塔企业的快速发展。

【参考文献】

[1] TMA软件使用说明书

[2] AUTOCAD2000从入门到精通 清华大学出版社