軋鋼工藝的計算機(jī)仿真研究

白錦函

摘 要：隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，軋鋼產(chǎn)業(yè)競爭越來越激烈，軋鋼企業(yè)需要提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的多樣性，在原有機(jī)組的基礎(chǔ)上生產(chǎn)更多規(guī)格的鋼種滿足市場需求。計算機(jī)仿真技術(shù)發(fā)揮了重要的作用，有利于解決軋鋼產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)中的難題。本文主要探討軋鋼工藝中的計算機(jī)仿真技術(shù)，為軋鋼工藝的實(shí)際操作提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：軋鋼工藝；計算機(jī)仿真；計算機(jī)技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.16.033

軋鋼工藝與計算機(jī)仿真密切相關(guān)，不管是產(chǎn)品設(shè)計還是制造環(huán)節(jié)，都需要應(yīng)用計算機(jī)仿真技術(shù)。通過計算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用，有助于減少產(chǎn)品開發(fā)周期，節(jié)約生產(chǎn)費(fèi)用，從而降低企業(yè)的損失，并且在一定程度也有利于提高軋鋼產(chǎn)品的質(zhì)量。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)仿真的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，應(yīng)用范圍更加廣泛，尤其是在傳統(tǒng)制造領(lǐng)域，計算機(jī)仿真有特殊的作用，在軋鋼工藝中應(yīng)用計算機(jī)仿真十分必要。

1 計算機(jī)仿真技術(shù)

在軋鋼工藝中，計算機(jī)仿真技術(shù)發(fā)揮著重要的作用，對產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)制造有重要的意義。計算機(jī)仿真技術(shù)是一門多學(xué)科的綜合性技術(shù)，利用計算機(jī)科學(xué)和技術(shù)的成果，為被仿真的系統(tǒng)建立模型，在一定條件下對模型進(jìn)行動態(tài)實(shí)驗(yàn)。計算機(jī)仿真技術(shù)充分應(yīng)用信息技術(shù)、系統(tǒng)論、控制論、相似原理等，再現(xiàn)系統(tǒng)的性能特征、動態(tài)行為和狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)配置和性能的合理性分析，預(yù)測可能存在的缺陷，為系統(tǒng)的進(jìn)一步完善提供參考。計算機(jī)仿真技術(shù)具有可重復(fù)使用、靈活、安全、實(shí)用等優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于復(fù)雜系統(tǒng)工程的設(shè)計、實(shí)驗(yàn)中。計算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了模擬實(shí)驗(yàn)、數(shù)字化仿真、圖像化仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的階段，不斷優(yōu)化更新，在航天軍事、天氣預(yù)報、電力工業(yè)、石油化工、模擬駕駛器等行業(yè)都有應(yīng)用。當(dāng)前，計算機(jī)仿真技術(shù)在制造業(yè)中的地位越來越重要，在利用計算機(jī)技術(shù)的同時，從重視和人工智能的相結(jié)合，到現(xiàn)在重視面向?qū)ο蠹夹g(shù)和圖像技術(shù)的結(jié)合[1]。

系統(tǒng)仿真是一個相對復(fù)雜的過程，是一系列環(huán)節(jié)的組合，利用計算機(jī)進(jìn)行動態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)。進(jìn)行計算機(jī)系統(tǒng)仿真首先要確定研究背景，說明研究內(nèi)容，建立系統(tǒng)模型，然后整理資料，描述條件進(jìn)行合理假設(shè)。利用實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真模擬實(shí)驗(yàn)，修正數(shù)學(xué)模型，提高算法的精度。最后分析仿真結(jié)果，對比實(shí)際系統(tǒng)的輸出和仿真系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的計算差距，修改優(yōu)化參數(shù)，滿足使用需求。計算機(jī)仿真計算的關(guān)鍵技術(shù)有面向?qū)ο蟮姆抡?、分布交互仿真、智能仿真、人機(jī)和諧仿真等[2]。仿真技術(shù)伴隨計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，過去沒有計算機(jī)的階段，以物理模型為基礎(chǔ)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。

2 軋鋼工藝中計算機(jī)仿真的應(yīng)用

2.1 計算機(jī)仿真軟件

制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，對社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有重要的意義。制造業(yè)包括制造各種型材、機(jī)械制造等。我國改革開放不斷深入，市場經(jīng)濟(jì)逐漸成熟，制造業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)競爭壓力不斷加大，需要有物美價廉的產(chǎn)品，能夠滿足客戶的要求，提供最優(yōu)的產(chǎn)品服務(wù)，才能在競爭中有良好的優(yōu)勢[3]。因此，制造業(yè)需要應(yīng)用計算機(jī)仿真技術(shù)。一體化制造系統(tǒng)仿真軟件是其中一種仿真軟件，可以在車間設(shè)計和分析中建模和仿真，在應(yīng)用中能夠自動生成離散事件仿真模型并進(jìn)行仿真操作。使用表格的形式，能夠?qū)⒅圃燔囬g的生產(chǎn)計劃和工藝路徑輸入到仿真軟件中，同時讀入工藝規(guī)劃的模塊。

為減少產(chǎn)品的設(shè)計和開發(fā)周期，制造企業(yè)會在加工過程中使用仿真器。計算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）中強(qiáng)調(diào)計算機(jī)輔助設(shè)計和制造的集成，使用CAD輸出產(chǎn)品設(shè)計，然后通過網(wǎng)絡(luò)的作用，能夠直接向計算機(jī)輔助加工工藝規(guī)劃系統(tǒng)傳送，產(chǎn)生刀位痕跡。在切削加工真實(shí)的零件前，需要首先進(jìn)行一次試切削，確保NC代碼的正確性，以及加工工藝的合理性。這一過程就會將真實(shí)的零件，用木模代替，成本高，而且延長了開發(fā)周期。

2.2 計算機(jī)仿真技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

軋鋼工業(yè)在現(xiàn)場生產(chǎn)中，小規(guī)格圓鋼在冷床的運(yùn)動方式不同于一般圓鋼，兩種生產(chǎn)存在較大的差異，需要分析研究冷床的基本原理和結(jié)構(gòu)。為探究生產(chǎn)工藝的合理性，依據(jù)相關(guān)信息，在計算機(jī)上建立運(yùn)動模型，然后進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，可以使用現(xiàn)有的冷床生產(chǎn)最小規(guī)格的圓鋼。研究中使用步進(jìn)回轉(zhuǎn)式冷床，這種冷床的齒板有U型齒板、V型齒板。圓鋼的步進(jìn)運(yùn)動就是利用齒板的相互錯動，并且能夠繞著自身軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。通過仿真實(shí)驗(yàn)研究這一結(jié)構(gòu)中可能出現(xiàn)的問題，從理論角度進(jìn)行分析。其中一個重要的問題是，在翻過V形齒輪的第二個齒峰中，半徑小的圓鋼可能在此過程中，不能接觸第二個V形齒的左壁，導(dǎo)致翻鋼中的不穩(wěn)定，出現(xiàn)冷卻不均勻的問題。

從圖1中能夠看出，小圓鋼和V形齒的第二齒峰相切或者相交，V形齒向上向后，U形齒向下向前，會出現(xiàn)翻鋼。根據(jù)操作中的規(guī)格和磨損情況，開展仿真實(shí)驗(yàn)。仿真實(shí)驗(yàn)中，建模和仿真選擇不同型號的圓鋼進(jìn)行分析。正常情況下分析90號圓鋼，通過仿真計算，確定小圓鋼在冷床運(yùn)動的結(jié)果，效果好，冷卻穩(wěn)定。選擇75號鋼進(jìn)行仿真分析，結(jié)果顯示穩(wěn)定性相對較差，但冷卻效果最佳，在冷床上的運(yùn)動穩(wěn)定。

總之，計算機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，在生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，對生產(chǎn)和管理有積極的作用。軋鋼工藝中也需要應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)，通過計算機(jī)仿真技術(shù)，能夠提高軋鋼工藝的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]閆洪波，張玉寶，李強(qiáng).計算機(jī)仿真在機(jī)械類專業(yè)工程實(shí)踐教育中的應(yīng)用研究[J].內(nèi)蒙古教育（職教版），2011（02）：61-62.

[2]張義，汪瑾，王鵬等.計算機(jī)仿真技術(shù)在擠壓成形工藝上的應(yīng)用研究[J].機(jī)械工程與自動化，2017（05）：123-124.

[3]陳亞倩，董有寶.計算機(jī)仿真在軋鋼工藝中的應(yīng)用分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015（02）：6.