热连轧生产线solidworks平台系统研发

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1、热连轧生产线SolidWorks平台系统研发·本文介绍了以SolidWorks为研发平台，对某热连轧生产线进行数字化设计的全过程。首先建立模型，然后结合SolidWorks的无缝集成CAE平台COSMOSWorks、COSMOSMotion进行了FEA分析和和运动模拟仿真，并使用基于真实物理环境的渲染软件进行渲染。最后以VB为开发语言，以面向对象技术建立了一套可重组模块化轧机CAD系统。本文充分将SolidWorks软件融入产品设计的各个环节，大幅度提高了设计效率和产品质量。  一、项目背景国内某大型钢铁集团公司新建一条热连轧生产线，项目总投资80亿元，

2、设计年产200万t热轧钢卷，计划2009年4月进行热负荷试轧，同年8月正式投产。其中，上海重型机器厂有限公司负责全线机械设备的设计和制造，该厂拥有本条生产线工艺技术的完全自主知识产权，全线采用自动化控制和计算机实时监控，具有结构紧凑、轧制过程连续和生产效率高等优点，达到了国际先进水平。二、设计流程设计流程如图1所示。首先建立本条生产线的三维模型，继而进行一些设计检查，其中包括干涉检查和爆炸动画制作等。随后使用COSMOSWorks对关键零部件进行有限元分析，并针对结构缺陷处进行优化设计，然后将三维模型转化二维工程图。为了更好地展示产品，又使用了一款与So

3、lidWorks兼容、基于真实物理环境的渲染软件MaxWell，对生产线的典型设备进行渲染，使用COSMOSMotion对本生产线的运行过程进行动态模拟，并开发出一套可重组模块化轧机CAD系统。三、三维模型规划及实施1.设计思想本文采用“自下而上”结合“自顶向下”的设计思想对本条生产线进行建模和装配。由于本项目结构非常复杂，零部件数量多，难度大，而且是实际生产项目，因此我们在正确建立零部件的基础上，更多地考虑了产品的优化设计。考虑零件在实际装配体中的位置，建立零部件的设计意图，正确使用几何关系、方程式和尺寸等合理地规划模型，以最简单的建模方式和最少的特征

4、建立模型。为了方便转化工程图，在设计过程中，严格遵循机械制图的一些规定，合理地规范标注草图尺寸。2.模型展示从图2中可以看出，本生产线（如图3）分为粗轧区装配（如图4）和精轧区装配（如图5）。其中，粗轧区装配又由E立辊轧机、R粗轧机以及机前/后辊道组成。精轧区装配由飞剪机、除鳞机、精轧机组以及输出辊道组成。  四、设计分析及校验为保证设计的正确性，运用SolidWorks各种不同的装配关系把各个机械零件装配起来后，对零件的装配体进行静态干涉的检查，可以方便快捷地发现干涉问题。修改零件时，可以点击资源查找器中相对应的命令来完成；也可以在装配环境中进行零件的

5、修改，即点击要修改的零件，进入零件环境来完成修改。后者也显得很方便。1.干涉检查对于一个复杂的装配体，利用二维平面图来检查零部件的干涉情况是件很困难的事。使用SolidWorks的干涉检查功能就能很方便地发现干涉问题并进行适当的修改。图6为精轧机干涉检查结果。2.爆炸动画基于指导装配的目的，需要分离装配体中的零部件，以形象地展示它们之间的相互装配关系。装配体的爆炸视图可分离其中的零部件以便查看这个装配体内部结构以及装配过程。爆炸动画的反过程为装配动画，通过建立爆炸视图，运用与SolidWorks无缝连接的Animator模拟本条生产线的总装配和各设备的独

6、立装配。五、有限元分析COSMOSWorks是一款与SolidWorks完全集成的设计分析系统。COSMOSWorks提供了对模型进行应力分析、频率分析、扭曲分析、热分析和优化分析等一整套分析解决方案。本文使用COSMOSWorks对关键零部件进行了有限元强度分析，对缺陷处进行改进，直到满足设计要求。1.分析流程COSMOSWorks分析流程如图7所示。首先建立模型并定义材料性能，划分网格，然后定义空间几何约束、施加力、压强等载荷就可以进行分析。输出分析结果后，对缺陷处进行改进优化后重新进行分析，直到符合要求。2.实例分析本文以E立辊轧机牌坊为例，讲解使

7、用COSMOSWorks分析的过程。(1)定义材质该零件的材料性能分别为抗拉强度500MPa，屈服强度270MPa，泊松比0.28，弹性模量196GPa，密度7.8x104kg/m3。在COSMOSWorks中选中材质自定义选项，并输入相关的参数。(2)划分网格有限元素分析(FEA)提供了一种可靠的数字方法来分析工程设计。该方法从生成几何模型开始，然后将模型化分为若干简单的方块形状（单元），这些单元连接点称为共同点（节）。有限元分析程序将模型视为由相互连接的离散单元组成的网络。网格化是分析过程中一个至关重要的步骤，E立辊轧机牌坊实体网格划分如图8所示。(

8、3)定义约束和施加载荷载荷和约束在定义模型的服务环境时是不可或缺的。分析结果直接