型鋼衛(wèi)板設(shè)計(jì)中三維設(shè)計(jì)技術(shù)的運(yùn)用

宋恒俊

（山鋼股份萊蕪分公司 型鋼廠，山東 萊蕪271104）

型鋼衛(wèi)板設(shè)計(jì)中三維設(shè)計(jì)技術(shù)的運(yùn)用

宋恒俊

（山鋼股份萊蕪分公司 型鋼廠，山東 萊蕪271104）

結(jié)合履帶鋼某精軋孔型衛(wèi)板裝置的設(shè)計(jì)，介紹三維設(shè)計(jì)在衛(wèi)板裝置設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。應(yīng)用表明，三維技術(shù)在衛(wèi)板裝置設(shè)計(jì)中操作簡單，設(shè)計(jì)結(jié)果合理可靠，設(shè)計(jì)周期短，設(shè)計(jì)人員工作強(qiáng)度低。

軋機(jī)；衛(wèi)板；三維設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)周期

1 前言

軋制技術(shù)中，衛(wèi)板在金屬成形過程中起著重要作用。特別是在線材、棒材或型材軋制中，衛(wèi)板安裝在軋機(jī)的入口和出口處，輔助軋件按既定的方向和狀態(tài)準(zhǔn)確穩(wěn)定地進(jìn)入和導(dǎo)出孔型，減少軋制故障，保證人身和設(shè)備安全，改善軋件的工作條件。設(shè)計(jì)合理的衛(wèi)板裝置，能夠保證軋制的順利進(jìn)行和避免對軋件表面的劃傷，提高產(chǎn)品表面質(zhì)量。在異型鋼生產(chǎn)方面，由于其產(chǎn)品斷面的復(fù)雜性和變形的不均勻性，合理的衛(wèi)板設(shè)計(jì)在穩(wěn)定軋制、保證產(chǎn)品質(zhì)量方面顯得尤為重要。

隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）技術(shù)的發(fā)展，三維技術(shù)在機(jī)械、電子、航空、航天以及建筑等部門得到廣泛的應(yīng)用，三維設(shè)計(jì)是工程設(shè)計(jì)的必然趨勢，把三維設(shè)計(jì)應(yīng)用到型鋼衛(wèi)板裝置設(shè)計(jì)中，可以實(shí)現(xiàn)真正意義上的工程方案優(yōu)化及多方案的比較，對于提高工程的技術(shù)指標(biāo)和品質(zhì)、降低工程造價、縮短設(shè)計(jì)周期、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量均可以起到重要作用。

2 衛(wèi)板裝置設(shè)計(jì)中三維設(shè)計(jì)的優(yōu)勢

在傳統(tǒng)型鋼衛(wèi)板裝置設(shè)計(jì)階段，主要運(yùn)用二維平面設(shè)計(jì)方法，衛(wèi)板裝置從構(gòu)思到設(shè)計(jì)成型過程中，需要三維到二維再到三維的轉(zhuǎn)換，二維平面圖作為傳遞設(shè)計(jì)信息的主要載體，設(shè)計(jì)中離不開繁重的二維繪圖。同時二維設(shè)計(jì)一方面不能從多方位反應(yīng)設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)思路，另一方面衛(wèi)板裝置工作過程中需要與軋輥裝配，二維設(shè)計(jì)不能直觀得反映在現(xiàn)場裝配的空間位置及其相互關(guān)系。

三維設(shè)計(jì)方法使得產(chǎn)品從構(gòu)思到成型就可不再經(jīng)過二維的轉(zhuǎn)換，直接由三維構(gòu)想到三維設(shè)計(jì)、三維成形，運(yùn)用三維設(shè)計(jì)能很直觀地演示軋輥與衛(wèi)板裝置的裝配，驗(yàn)證衛(wèi)板設(shè)計(jì)中是否存在干涉等問題；也可以實(shí)現(xiàn)衛(wèi)板裝置的快速修改和CAD/CAE/CAM的集成化應(yīng)用。這就使設(shè)計(jì)者能有更多的時間來發(fā)揮設(shè)計(jì)的創(chuàng)新能力，提高設(shè)計(jì)效率。同時，通過三維模型，還可以快速生成衛(wèi)板的各種二維圖形（標(biāo)準(zhǔn)三視圖、剖視圖等），便于衛(wèi)板裝置施工圖的設(shè)計(jì)。

型鋼產(chǎn)品開發(fā)不僅需要先進(jìn)的技術(shù)，也需要先進(jìn)的手段。三維設(shè)計(jì)能準(zhǔn)確地表達(dá)技術(shù)人員的設(shè)計(jì)意圖，更符合人們的思維方式和設(shè)計(jì)習(xí)慣，實(shí)現(xiàn)思維過程與設(shè)計(jì)過程的統(tǒng)一；三維設(shè)計(jì)具有二維設(shè)計(jì)所無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，越來越多的設(shè)計(jì)人員正在從三維入手進(jìn)行工程設(shè)計(jì)。立體化、數(shù)字化的三維設(shè)計(jì)以其形象、直觀、精確、快速、方便、易于掌握、便于修改、便于交流等特點(diǎn)得到企業(yè)的歡迎。隨著越來越多的用戶應(yīng)用三維設(shè)計(jì)，將導(dǎo)致設(shè)計(jì)方法及手段的根本變革。

3 實(shí)際應(yīng)用

當(dāng)前應(yīng)用比較廣泛的三維設(shè)計(jì)軟件有Pro/E、Solidworks、UG，下面將利用三維軟件對履帶鋼某精軋孔型衛(wèi)板裝置進(jìn)行三維設(shè)計(jì)。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，該孔型出口側(cè)需要設(shè)置上、下衛(wèi)板，三維設(shè)計(jì)步驟如下。

1）建立軋輥零件圖。將孔型圖導(dǎo)入到零件圖的草圖中，運(yùn)用旋轉(zhuǎn)工具建立孔型的三維軋輥模型。軋輥零件如圖1所示。

圖1 軋輥零件三維設(shè)計(jì)

2）建立上下衛(wèi)板的初期模型零件圖。根據(jù)現(xiàn)場衛(wèi)板裝置安裝要求，建立上下衛(wèi)板的初期模型。上、下衛(wèi)板三維設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 上下衛(wèi)板三維設(shè)計(jì)

3）建立裝配模型。將軋輥零件圖、上下衛(wèi)板導(dǎo)入到裝配體，根據(jù)導(dǎo)衛(wèi)的裝配要求，將導(dǎo)衛(wèi)裝置與軋輥模型裝配起來。

運(yùn)用自頂向下設(shè)計(jì)方法，通過旋轉(zhuǎn)切除工具利用上、下軋輥的三維曲面對上下衛(wèi)板進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切除，上下衛(wèi)板的舌尖與孔型會實(shí)現(xiàn)很好地吻合。上、下衛(wèi)板裝配及跟軋輥配合如圖3所示。

鑒于導(dǎo)衛(wèi)的設(shè)計(jì)方法，精軋孔型的導(dǎo)衛(wèi)裝置設(shè)計(jì)準(zhǔn)確，裝配后在進(jìn)行干涉檢驗(yàn)時，不存在干涉。

4 結(jié)語

用三維設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，方法簡單，結(jié)果合理可靠，所得圖紙美觀整潔。設(shè)計(jì)周期短，設(shè)計(jì)人員工作強(qiáng)度低。易于分工，前期工作需專業(yè)設(shè)計(jì)人員操作，后期工作只需軟件應(yīng)用，對專業(yè)的知識要求低。利用此種方法來設(shè)計(jì)型鋼衛(wèi)板，特別是在鋼板樁等不對稱復(fù)雜型鋼的衛(wèi)板設(shè)計(jì)中，在實(shí)際使用中更加合格，能很好地彌補(bǔ)設(shè)備能力的缺陷，降低了工程造價，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量和產(chǎn)品開發(fā)成功率。

圖3 上、下衛(wèi)板裝配及跟軋輥配合三維設(shè)計(jì)

TG333

B

1004-4620（2017）04-0075-02

2017-02-27

宋恒俊，男，1983年生，2005年畢業(yè)于江西理工大學(xué)金屬材料工程專業(yè)?，F(xiàn)為山鋼股份萊蕪分公司型鋼廠工程師，從事熱軋型鋼工藝技術(shù)工作。