付輔江

摘要：根據(jù)我國(guó)當(dāng)前工程發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)具體分析虛擬技術(shù)在軋鋼機(jī)械中的應(yīng)用，并探討在信息化時(shí)代虛擬技術(shù)在軋鋼機(jī)械應(yīng)用過(guò)程中存在的不足，特別是計(jì)算機(jī)軟硬件快速發(fā)展促使虛擬技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的創(chuàng)新與完善程度也有了巨大的提高。本文以此為出發(fā)點(diǎn)分析了虛擬技術(shù)在軋鋼機(jī)械中的應(yīng)用，并在軋鋼機(jī)械參數(shù)化設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)等方面做了深入分析，此外也從軋機(jī)參數(shù)化輔助設(shè)計(jì)平臺(tái)的建立中研究了虛擬技術(shù)的應(yīng)用，最后從虛擬技術(shù)在軋鋼機(jī)械應(yīng)用中具備的縮短新品開(kāi)發(fā)周期、提高效率降低成本和優(yōu)化現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)三個(gè)方面研究了其具有的意義。

關(guān)鍵詞：虛擬技術(shù)；軋鋼機(jī)械；虛擬設(shè)計(jì)

1前言

1.1虛擬技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

虛擬技術(shù)在信息化時(shí)代發(fā)展非?？?，特別是計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的成熟更是促進(jìn)虛擬技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域不斷開(kāi)展，虛擬樣機(jī)技術(shù)和其他學(xué)科的不斷融合以及與其他技術(shù)的不斷交叉，使得虛擬技術(shù)迅速成長(zhǎng)為一個(gè)產(chǎn)業(yè)。國(guó)際上虛擬軋鋼技術(shù)發(fā)展比較早，并且也取得了一些成績(jī)，我國(guó)國(guó)內(nèi)也對(duì)軋鋼過(guò)程仿真分析有了一定的積累，并且也開(kāi)展了多種實(shí)驗(yàn)，可是其中很多成果都是屬于某一單項(xiàng)、局部形態(tài)和靜態(tài)力學(xué)等研究。主要是因?yàn)檐堉茩C(jī)理特別繁雜，而虛擬技術(shù)涉及到的方面比較廣，需要多學(xué)科參與造成技術(shù)突破非常難，所以我國(guó)在虛擬技術(shù)研究方面依然有很長(zhǎng)的一段路需要走，軋鋼機(jī)械中的應(yīng)用研究需要從參數(shù)傳遞、可變參數(shù)修改、全面動(dòng)態(tài)仿真等方面進(jìn)行深入探究。

1.2虛擬樣機(jī)技術(shù)在軋制領(lǐng)域中的應(yīng)用

電腦技術(shù)越來(lái)越成熟，特別是軟硬件的開(kāi)發(fā)和利用有了飛快的增長(zhǎng)，當(dāng)前伴隨三維建模技術(shù)和仿真技術(shù)的開(kāi)發(fā)和利用，應(yīng)用電腦模擬和優(yōu)化在軋鋼機(jī)械中的應(yīng)用也變得非常普遍，在軋鋼企業(yè)深化改革背景下應(yīng)用虛擬技術(shù)促進(jìn)軋鋼機(jī)械地發(fā)展成為具有劃時(shí)代意義的一種方法。虛擬技術(shù)需要用電腦三維建模和仿真技術(shù)來(lái)作為其開(kāi)展調(diào)解，在實(shí)際操作過(guò)程中需要把電腦輔助設(shè)計(jì)、動(dòng)力學(xué)、三維參數(shù)化建模技術(shù)、數(shù)值計(jì)算方法、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等多種方法和技術(shù)融合到一塊，采用最為先進(jìn)的虛擬可視技術(shù)來(lái)作為表征現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以在各種場(chǎng)景中替代物理樣機(jī)來(lái)更科學(xué)的處理現(xiàn)實(shí)工程中出現(xiàn)的問(wèn)題。

2應(yīng)用虛擬技術(shù)建立軋機(jī)參數(shù)化輔助設(shè)計(jì)平臺(tái)

軋機(jī)參數(shù)化輔助設(shè)計(jì)平臺(tái)是當(dāng)前虛擬技術(shù)最為成熟的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，其需要以完善的軋制產(chǎn)品數(shù)據(jù)流為設(shè)計(jì)條件，并融合多種技術(shù)對(duì)軋機(jī)所有的關(guān)鍵設(shè)備結(jié)構(gòu)和尺寸實(shí)施參數(shù)化設(shè)計(jì)，能夠快速高效的建立虛擬樣機(jī)系統(tǒng)來(lái)深入研究軋鋼機(jī)械參數(shù)。參數(shù)化構(gòu)建是目前研究的重點(diǎn)項(xiàng)目，主要目的就是構(gòu)建軋機(jī)控制圖并實(shí)現(xiàn)對(duì)每一個(gè)零部件實(shí)施參數(shù)化的過(guò)程。因?yàn)樵谲堜摍C(jī)械設(shè)備在設(shè)計(jì)的時(shí)候必須要應(yīng)用產(chǎn)品數(shù)據(jù)流來(lái)研究軋鋼裝備總體配置和所有重要零部件間的裝配關(guān)系與工作狀態(tài)，這樣可以研究和明確軋機(jī)的外形與重要零部件關(guān)聯(lián)尺寸、極限尺寸。而為了能夠讓軋機(jī)能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)且讓每一個(gè)零部件裝配關(guān)系需要科學(xué)控制，而修改尺寸控制圖是一項(xiàng)特別繁雜和重要的工作，這需要進(jìn)行多次試驗(yàn)和反復(fù)研究才可以成功。采用虛擬技術(shù)創(chuàng)建軋機(jī)結(jié)構(gòu)控制圖，能夠有效的提高工作效率，并融合計(jì)算機(jī)技術(shù)創(chuàng)設(shè)能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)交互的軋鋼機(jī)械設(shè)計(jì)分析平臺(tái)。

3虛擬技術(shù)在軋鋼機(jī)械生產(chǎn)中的應(yīng)用意義

3.1縮短新品開(kāi)發(fā)周期

當(dāng)前下信息化時(shí)代軋鋼企業(yè)在研發(fā)新產(chǎn)品的過(guò)程中依然會(huì)沿用傳統(tǒng)的模式，這一做法嚴(yán)重制約了軋鋼企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。在軋鋼機(jī)械開(kāi)發(fā)的整個(gè)階段假如在測(cè)試階段出現(xiàn)問(wèn)題就必須要重新設(shè)計(jì)，并尋找出現(xiàn)問(wèn)題的原因和研究設(shè)計(jì)工藝不合理的地方，修改完成之后就需要再次進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備和機(jī)械測(cè)試，假如依然存在問(wèn)題和不合理的設(shè)計(jì)工藝就必須要再次重復(fù)上述過(guò)程，一直到在測(cè)試階段沒(méi)有問(wèn)題，軋鋼機(jī)械測(cè)試才算結(jié)束。為了研發(fā)和創(chuàng)新新的生產(chǎn)工藝，中間要準(zhǔn)備很長(zhǎng)時(shí)間，尤其是從設(shè)計(jì)再到最后的成熟，必須要逐個(gè)問(wèn)題的去解決，不但進(jìn)行完善，這樣就會(huì)消耗很長(zhǎng)時(shí)間，最后取得的成績(jī)也不可預(yù)知，此外也會(huì)產(chǎn)生巨大的物料消耗，在人力和物力上的浪費(fèi)非常驚人。而我們應(yīng)用虛擬技術(shù)和應(yīng)用最新的計(jì)算機(jī)軟件，應(yīng)用軟件來(lái)模擬軋鋼的所有環(huán)節(jié)和細(xì)節(jié)，嚴(yán)格根據(jù)實(shí)際情況來(lái)展開(kāi)模擬，并根據(jù)創(chuàng)設(shè)的各種虛擬環(huán)節(jié)來(lái)改進(jìn)和創(chuàng)新生產(chǎn)工藝，完全依照軟件的規(guī)則和條件來(lái)實(shí)施實(shí)驗(yàn)，那么就能夠讓軋鋼企業(yè)大幅度縮短新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，減少不必要的浪費(fèi)，節(jié)省大量的人力和物力來(lái)響應(yīng)國(guó)家的節(jié)能減排號(hào)召，軋鋼企業(yè)也能夠應(yīng)用虛擬技術(shù)的優(yōu)勢(shì)來(lái)快速搶占市場(chǎng)提供自身的競(jìng)爭(zhēng)力，在提升產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)也可以為軋鋼機(jī)械名牌戰(zhàn)略提供幫助。

3.2不斷優(yōu)化軋鋼機(jī)械工藝設(shè)計(jì)

虛擬技術(shù)的發(fā)展為軋鋼機(jī)械制造工藝提供了無(wú)限的可能，因?yàn)椴恍枰獙?shí)際實(shí)驗(yàn)和免除了人力和物力的投入，就使得虛擬技術(shù)的優(yōu)勢(shì)很好的體現(xiàn)出來(lái)。應(yīng)用虛擬技術(shù)來(lái)對(duì)軋鋼機(jī)械進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，能夠快速和準(zhǔn)確的檢驗(yàn)工藝的優(yōu)劣。因?yàn)楣に囋O(shè)計(jì)的好壞最終能夠?qū)堜撝谱髦械某刹穆视兄苯佑绊懀瑳Q定了軋鋼企業(yè)最終的經(jīng)濟(jì)效益，并且好的軋制工藝也具備良好的冗余度，提高軋鋼機(jī)械地可操控性，應(yīng)用虛擬技術(shù)提供的虛擬軋制環(huán)境，在減少物料成本的同時(shí)也能夠提高工作效率，而且也可以模擬現(xiàn)實(shí)中不存在的環(huán)境，甚至也可以模擬軋鋼生產(chǎn)中的許多非正常情況，例如可以模擬生產(chǎn)低溫鋼和超大尺寸胚料等，而這些情況在傳統(tǒng)軋鋼機(jī)械制造中是不可能實(shí)現(xiàn)的。因此應(yīng)用虛擬技術(shù)不斷優(yōu)化現(xiàn)代軋鋼機(jī)械地工藝設(shè)計(jì)能夠更為廣泛的提高生產(chǎn)效率。

3.3提高軋鋼機(jī)械應(yīng)用效率降低成本

軋鋼實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)由于某些因素影響使得某一臺(tái)或者多臺(tái)軋鋼機(jī)械不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，而企業(yè)為了能夠完成訂單和不影響產(chǎn)量，甚至為了最求最大利潤(rùn)和防止出現(xiàn)耽誤軋鋼生產(chǎn)的問(wèn)題，通常會(huì)依據(jù)固有經(jīng)驗(yàn)把之前分配給上述軋機(jī)的壓下量全部分配到別的正常軋機(jī)上。而此種分配是根據(jù)過(guò)往經(jīng)驗(yàn)和工人的自身積累來(lái)進(jìn)行分配，缺少科學(xué)的根據(jù)和有力的證明，假如應(yīng)用虛擬技術(shù)在計(jì)算機(jī)上應(yīng)用軟件來(lái)在虛擬環(huán)境的基礎(chǔ)上研究分析此種現(xiàn)象，這樣就能夠根據(jù)模擬軟件科學(xué)的把出現(xiàn)問(wèn)題而不能夠工作的軋機(jī)壓下量科學(xué)的分配到?jīng)]有問(wèn)題的軋機(jī)上去。另一方面應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以快速的發(fā)現(xiàn)軋鋼機(jī)械地問(wèn)題并有針對(duì)性的對(duì)工人進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，也可以制定詳細(xì)的培訓(xùn)計(jì)劃，有針對(duì)性地在軋鋼機(jī)械知識(shí)方面對(duì)工人進(jìn)行培訓(xùn)，進(jìn)而有效的提高軋鋼機(jī)械生產(chǎn)制造效率。應(yīng)用虛擬技術(shù)改進(jìn)軋鋼機(jī)械地生產(chǎn)工藝能夠減少生產(chǎn)中的物料消耗，并在改進(jìn)生產(chǎn)工藝的前提下減少問(wèn)題的產(chǎn)生，避免軋鋼機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程中廢品的產(chǎn)生進(jìn)而提高軋鋼企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和降低生產(chǎn)成本。

4結(jié)語(yǔ)

信息化時(shí)代下虛擬技術(shù)快速發(fā)展并在多個(gè)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，而虛擬技術(shù)在軋鋼機(jī)械中的應(yīng)用能夠有效的提高企業(yè)的效率和減少不必要的物料消耗，在提高軋鋼企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)也提升軋鋼企業(yè)在深化改革背景下的競(jìng)爭(zhēng)力。本文重點(diǎn)研究了虛擬技術(shù)在軋鋼機(jī)械中的應(yīng)用和具有的顯示意義，特別是電腦軟硬件技術(shù)的發(fā)展促使人機(jī)交互式設(shè)計(jì)虛擬平臺(tái)開(kāi)始在軋鋼機(jī)械中應(yīng)用，特別是在縮短新品開(kāi)發(fā)周期，能夠不斷優(yōu)化軋鋼機(jī)械現(xiàn)代工藝設(shè)計(jì)和提高軋鋼機(jī)械效率降低成本，能夠根據(jù)信息時(shí)代特征科學(xué)地設(shè)計(jì)軋鋼機(jī)械裝備來(lái)滿足多變的市場(chǎng)需求。

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（作者單位：河鋼邯鋼冷軋廠）