型钢轧制操作教学全套课件教学资源包案例3.docx

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1、CAD技术在型钢孔型设计中的应用计算机辅助孔型设计(ComputerAidedRollpassDesign缩写为CARD)，是计算机辅助设计(CAD)技术在型钢孔型设计中的应用。计算机辅助孔型设计的目的，一是能在很短时间内设计出多种方案，提供新产品精细设计的依据和参考，便于工程技术人员开发新产品，加快新产品的开发速度；二是在设备或生产条件改变时对现有的孔型系统进行快速、全面的效验，便于进行一些合理的修正。CARD系统通常分为硬件和软件两部分，其中硬件现在的PC技术即可满足，而软件的编制是CARD系统开发的主要内容。即通过分析、研究金属在轧制过程中的变形规律，建立轧制过程中的变形模型、温

2、度模型和力能参数等模型，利用程序开发工具、绘图软件实现系统的功能。1型钢CARD系统的开发通常，在型钢CARD系统开发过程中，需考虑金属在孔型中的流动规律、轧制力学条件、咬入能力、设备强度、轧机传动功率以及其它因素。在进行孔型设计过程中，可采用系统工程方法，即将孔型设计看作是一个具有输入、过程、输出、限制、反馈的信息系统。一般整个系统分成四个主要部分：数据输入、孔型设计、校核计算、结果输出。数据输入主要是提供设计所必需的原始资料；孔型设计是整个系统的核心，包括孔型系统选择、孔型尺寸确定、轧制过程温度、力能参数计算等；校核计算是依据孔型设计的结果，对轧件咬入条件、轧件稳定性条件、设备强度

3、和电机传动能力依次进行校核；结果输出是输出孔型设计的结果，主要包括延伸系统分配图、轧制程序表、孔型参数表、孔型设计的中间参数、孔型图。1.1型钢轧制过程中模型的建立型钢在轧制过程中的变形模型是计算孔型几何参数和力能参数的基础。对于简单断面型钢的孔型设计，变形模型主要为宽展模型和前滑模型，除连轧过程中的前滑模型需进一步研究外，常用的乌萨托夫斯基宽展模型和斯米尔诺夫宽展模型的精度已经能满足型钢孔型设计和生产的要求。而异型断面型钢由于断面形状复杂，变形不均匀和不同时，以及变形速度差大等原因，使得变形模型的建立有很大难度。变形模型的建立常采用统计模型法和经验公式法。轧制过程中金属温度变化主要包

4、括金属与外界因辐射、对流和传导引起的温度降低及变形机械能转化为热能而引起的金属温度升高。在型钢生产中普遍采用A．H．采利科夫方法来计算温度，即主要考虑了轧件由于辐射产生的温降和塑性变形产生的温升。力能参数模型的选择通常是采用已有的计算公式，计算力能参数时精度较高的模型，包括德国VDEh变形抗力模型、艾克隆德单位轧制力模型、斯米尔诺夫单位轧制力模型。考虑到型钢由于断面复杂，计算过程中容易产生误差，应针对具体生产情况进行实际测量，对计算结果进行修正。1.2软件环境在已开发的CARD系统中，采用的编程语言通常是FORTRAN、C、VB。这三种语言相比较：FORTRAN语言有较强的科学计算能力

5、，但不便于界面编辑及结构化程序设计，而且执行效率不高，同时也不易于维护；C语言执行效率高，功能强大，但程序可读性差，不便于维护，计算能力不如FORTRAN；VB虽计算能力比FORTRAN差，效率不如C语言，但其易读性好、易用、易维护。不仅在开发时方便，而且对于现场计算机水平落后的条件下，也比较容易维护、修改。利用AutoCAD绘图软件包进行图形绘制，高级语言和AutoCAD图形软件的接口方法有：图形交换文件、命令文件以及建立图形函数库等。这三种方法相比较而言，命令文件是根据SCR格式编制基本作图命令的程序集，程序容量小。生成的SCR文件调用方便，可部分替代中间数据文件，便于调试修改，便

6、于用户了解设计结果。2型钢CARD系统功能2.1设计新孔型在给定坯料尺寸、产品规格，输入必要的参数后，系统将根据这些量自动完成孔型设计工作，并对咬入条件、轧辊强度、电机能力进行校核。设计人员可根据校核结果及设计过程中间参数评价所设计的孔型是否合理，如对设计结果不满意可重新进行孔型设计工作，直到得到满意的结果。最后可通过AutoCAD绘制孔型图，通过绘图仪或打印机输出。2.2对已有孔型的验证修改设计者可将现有的孔型系统的产品规格、坯料尺寸和设备输入系统中，计算各种变形参数，验算咬入条件，计算力能参数及温度参数，最后输出计算结果及孔型图。2.3提供孔型设计的中间参数系统运行过程中，把设计过

7、程中涉及到的中间参数以文本文件的形式存储，便于设计者对设计结果进行分析，进一步改进和完善所设计的孔型。2.4提供生成图形命令文件系统运行结束后，设计者对输出的孔型图进行分析研究，需对孔型图做适当修改时，可直接在图形命令文件中进行，修改完毕后，在AutoCAD输出孔型图。3应用实例根据上述设计思想，针对某厂实际情况开发了电梯导轨用热轧型钢CARD系统。通过对现有孔型图和现场实际钢样的实测数据进行分析，总结归纳金属的变形规律，建立电梯导轨用热轧型钢