探討Inventor iLogic在鋼渣滾筒輪系中的智能化應(yīng)用

陳誠

（上海寶鋼節(jié)能環(huán)保技術(shù)有限公司，上海 201900）

引言

我國目前大力提倡鋼鐵冶金企業(yè)進(jìn)行綠色制造、智慧制造，為推進(jìn)這個(gè)偉大愿景的實(shí)現(xiàn)，每個(gè)工程設(shè)計(jì)人員都在各自的領(lǐng)域進(jìn)行傳統(tǒng)技術(shù)變革，將新工藝、新技術(shù)融入到當(dāng)前行業(yè)需求中。

1 Inventor iLogic簡(jiǎn)述

在非標(biāo)設(shè)備設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，UG、Catia、Solidworks、Pro-e、Inventor 等都是常用的三維設(shè)計(jì)軟件，基于特征的參數(shù)化建模是這些軟件的主流技術(shù)。Inventor是美國AutoDesk 公司旗下的一款三維應(yīng)用軟件，BSEE（又稱寶武設(shè)計(jì)院）機(jī)械專業(yè)已將Inventor作為非標(biāo)設(shè)備設(shè)計(jì)的常規(guī)制圖工具，輔助傳統(tǒng)二維CAD，實(shí)現(xiàn)鋼鐵企業(yè)冶金重工業(yè)設(shè)備的三維可視化實(shí)體建模和工程圖繪制。以參數(shù)尺寸、約束關(guān)系等作為基礎(chǔ)繪制草圖，特征構(gòu)造形成零件，定義屬性，再進(jìn)行零件裝配，形成三維模型裝配體搭建，最終導(dǎo)出三視圖、軸側(cè)圖、剖視圖、局部放大圖等，在二維圖紙上標(biāo)注尺寸、公差等加工要求。這一過程反應(yīng)了設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖，但隨著社會(huì)的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，工程項(xiàng)目要求進(jìn)度越來越快，這些常規(guī)操作步驟已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足正常的工作需求。根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)調(diào)研數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，冶金機(jī)械開發(fā)過程中，對(duì)大約五分之二的部分采取復(fù)用，對(duì)大約五分之二的部分進(jìn)行修改或優(yōu)化，對(duì)剩余五分之一進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。在此迫切的用戶需求下，軟件公司開發(fā)出可以將工程師設(shè)計(jì)需求和功能邏輯融入到應(yīng)用軟件中的諸多技術(shù)。Autodesk Inventor 包含很多功能強(qiáng)大的板塊，iLogic 是其中之一，開發(fā)者將智能化、邏輯化等理念集成到Inventor 應(yīng)用中，通過對(duì)該模塊的使用，極大提高了工程師的設(shè)計(jì)管理、設(shè)計(jì)重用和設(shè)計(jì)修改效率。

理論上，Inventor也可以通過fx參數(shù)功能里的表達(dá)式進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，另外零件與零件之間的參數(shù)也是可以通過鏈接選項(xiàng)產(chǎn)生關(guān)聯(lián)。但是fx 有個(gè)非常大的缺陷，也可以說是它的短板，它的表達(dá)式只能采用數(shù)學(xué)表達(dá)式，比如用加減乘除或類似于cos和sin等函數(shù)來定義，缺少了工程師設(shè)計(jì)過程中需要的邏輯性表現(xiàn)語句。早期，如果使用的是Inventor2010 版本，那么還可以將尺寸參數(shù)全部映射到Excel 里面，通用Excel 的功能完成尺寸間的邏輯性關(guān)系，舉例：如果尺寸D≥d1，則D1=A；尺寸D≤d2，則D1=B。但是多了這個(gè)中間過程還是不方便的，所以為了完善fx 參數(shù)功能，在Inventor 2014 版本之后正式加入了iLogic功能。

2 鋼渣滾筒輪系簡(jiǎn)述

滾筒法鋼渣處理工藝是寶鋼自主研發(fā)開創(chuàng)的新型渣處理工藝技術(shù)，在寶鋼甚至國內(nèi)外其他各大鋼廠已使用實(shí)踐十幾年。其中，鋼渣滾筒是該工藝系統(tǒng)中的核心設(shè)備，也是由BSEE 全套自主非標(biāo)設(shè)計(jì)的拳頭產(chǎn)品。目前，單腔傾斜式滾筒設(shè)備按處理能力已開發(fā)出10 kg/min（實(shí)驗(yàn)室用）、1.5 t/min、2 t/min、3 t/min 幾種類型，以滿足各類不同項(xiàng)目的使用要求。滾筒裝置整體由筒體、排料裝置、止推輪裝置、傳動(dòng)裝置、前托輪裝置、后托輪裝置、固定端蓋、漏斗總成、冷卻系統(tǒng)等幾大部件組成。類似于回轉(zhuǎn)窯的結(jié)構(gòu)形式，筒體傾斜一定的工藝角度，筒體進(jìn)料口端和出料口端分別設(shè)置有剛性托圈，筒體下方前、后各有前托輪和后托輪徑向支撐，筒體出料口端面由止推輪軸向頂住。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，一套鋼渣滾筒裝置的非標(biāo)設(shè)備設(shè)計(jì)圖紙約175張，折合A1約94張，通過對(duì)其中的零部件組成分析，止推輪、前托輪裝置、后托輪裝置均涉及輪系的設(shè)計(jì)，占總體工程量比例較大。輪系主要結(jié)構(gòu)組成為軸、軸套、內(nèi)定距環(huán)、外定距環(huán)、軸承、外殼、蓋板、密封圈等，如圖1所示。

圖1 輪系結(jié)構(gòu)圖

3 Inventor iLogic 在鋼渣滾筒輪系中的智能化應(yīng)用示例

選取2 t/min（代號(hào)01）和10 kg/min（代號(hào)02）的鋼渣滾筒作為應(yīng)用示例。步驟一：創(chuàng)建零件。如通過工藝參數(shù)計(jì)算選型確定好軸-01 的規(guī)格尺寸后，調(diào)用管理界面的創(chuàng)建iPart 功能，將草圖及特征中用到的各參數(shù)值進(jìn)行命名備注，然后再插入軸-02 新行后保存，如圖2 所示。將軸套、內(nèi)定距環(huán)、外定距環(huán)、軸承、外殼、蓋板、密封圈均重復(fù)以上操作。

圖2 iPart編寫器功能界面

步驟二：創(chuàng)建部件。將以上零件放置于部件模塊里，約束裝配后，調(diào)用管理界面的創(chuàng)建iAssembly功能，形成輪系-01 和輪系-02 的參數(shù)表格，如圖3所示。

圖3 iAssembly編寫器功能界面

步驟三：利用fx 參數(shù)功能進(jìn)行用戶參數(shù)定義，并通過iLogic 添加規(guī)則和制作表單。編寫控制程序如下：

通過以上簡(jiǎn)單的邏輯語言控制，我們可實(shí)現(xiàn)通過表單進(jìn)行處理能力2 t/min 和10 kg/min 的切換選擇，包括針對(duì)輪殼材質(zhì)45#和42CrMo 之間的調(diào)用。裝配體模型以及二維工程圖可以快速地進(jìn)行相應(yīng)更新變化。如圖4所示。

圖4 鋼渣滾筒輪系圖

4 Inventor iLogic 在鋼渣滾筒輪系中智能化應(yīng)用的價(jià)值

Inventor 中的iLogic 模塊設(shè)計(jì)可以大大提高鋼渣滾筒模型的生成和修改的速度，在產(chǎn)品的系列設(shè)計(jì)、相似設(shè)計(jì)及專用CAD 系統(tǒng)開發(fā)方面都具有較大的應(yīng)用價(jià)值。在鋼渣滾筒中使用iLogic 模塊智能化應(yīng)用，有以下幾點(diǎn)價(jià)值體現(xiàn)：1）市場(chǎng)推廣方面。在與客戶或合作方前期技術(shù)推廣、過程交流討論或工作匯報(bào)中，可以更加高效、清晰地進(jìn)行產(chǎn)品系統(tǒng)的展示，易于彼此溝通，深入了解結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)；2）產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，更快、更直觀地發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)中存在的問題，如干涉情況、美觀程度以及相關(guān)設(shè)計(jì)的合理性，通過iLogic 變量控制，可以最快地發(fā)現(xiàn)最佳的設(shè)計(jì)方案及效果，提高產(chǎn)品生成率；在工藝設(shè)備優(yōu)化、改造過程中，可以縮短重復(fù)工作的時(shí)間周期，直接進(jìn)行菜單式的選擇或者參數(shù)值的輸入，大大提高設(shè)計(jì)人員的工作效率；3）項(xiàng)目管理方面。將整體模型進(jìn)行分類，同一類型的零部件可以分別整理成模塊化，分別進(jìn)行調(diào)用。在其他相似設(shè)備結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，可以進(jìn)行已有產(chǎn)品模塊的借鑒，拓展智能化應(yīng)用的范圍。

目前，滾筒法渣處理技術(shù)已達(dá)到該領(lǐng)域的國內(nèi)領(lǐng)先甚至于國際領(lǐng)先水平，核心正是鋼渣滾筒設(shè)備，隨著全世界對(duì)鋼鐵企業(yè)的環(huán)保要求日趨嚴(yán)厲，國內(nèi)外各大鋼廠在鋼渣處理領(lǐng)域的技術(shù)需求愈加強(qiáng)烈，滾筒設(shè)備規(guī)格型號(hào)相對(duì)還比較少，尚未形成產(chǎn)品體系。每家鋼廠因?yàn)槌鲣摦a(chǎn)能、生產(chǎn)節(jié)奏、處理鋼渣種類、場(chǎng)地狀況、現(xiàn)場(chǎng)條件或項(xiàng)目改擴(kuò)建性質(zhì)等等各類因素，對(duì)設(shè)備的處理能力、系統(tǒng)的占地尺寸等要求也不盡相同。在響應(yīng)國家及行業(yè)提倡的綠色設(shè)計(jì)、智慧制造等理念的同時(shí)，提升鋼渣滾筒的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力、市場(chǎng)適應(yīng)性、技術(shù)可持續(xù)性，也是我們迫在眉睫需要解決的問題，我們急需在鋼渣滾筒中引入iLogic的智能化、邏輯化技術(shù)應(yīng)用。

鋼渣滾筒中還有許多其他核心部件，比如：筒體、外環(huán)管水冷漏斗、主傳動(dòng)裝置、排氣排渣裝置等等，我們均可以參照本文提出的方式建立相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化模塊，形成滾筒工程資源中心，為今后建立產(chǎn)品體系打好基礎(chǔ)。當(dāng)然編制這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的過程是需要時(shí)間和精力的，但一旦體系形成之后，整個(gè)鋼渣滾筒技術(shù)團(tuán)隊(duì)甚至企業(yè)將受益匪淺。從另一方面衡量，該技術(shù)也是滾筒法渣處理知識(shí)管理的體現(xiàn)，對(duì)企業(yè)的發(fā)展和知識(shí)的傳承等也起到了至關(guān)重要的作用。

5 結(jié)束語

Inventor 是一款很強(qiáng)大的三維設(shè)計(jì)軟件，iLogic中也有許多尚待開發(fā)的功能等待我們探索和挖掘，iLogic 對(duì)于工程師的編程水平要求并不是很高，通過簡(jiǎn)單了解應(yīng)用后，它屬于“傻瓜式”的編程方式，關(guān)鍵還是要將設(shè)計(jì)者的邏輯思維表達(dá)出來。本文只是針對(duì)鋼渣滾筒輪系的一次簡(jiǎn)單探討和案例嘗試，也有許多其他的操作方式甚至程序組合可以實(shí)現(xiàn)工程師們想要的設(shè)計(jì)結(jié)果，筆者想以本文給今后的冶金機(jī)械開發(fā)者們提供一些思路和參考，以此推動(dòng)冶金技術(shù)的進(jìn)步和創(chuàng)新。