虛擬技術(shù)在軋鋼機(jī)械中的應(yīng)用研究

付輔江

摘要：根據(jù)我國當(dāng)前工程發(fā)展現(xiàn)狀來具體分析虛擬技術(shù)在軋鋼機(jī)械中的應(yīng)用，并探討在信息化時代虛擬技術(shù)在軋鋼機(jī)械應(yīng)用過程中存在的不足，特別是計算機(jī)軟硬件快速發(fā)展促使虛擬技術(shù)在各個領(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、實驗平臺等方面做了深入分析，此外也從軋機(jī)參數(shù)化輔助設(shè)計平臺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發(fā)周期、提高效率降低成本和優(yōu)化現(xiàn)工藝設(shè)計三個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

1前言

1.1虛擬技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

虛擬技術(shù)在信息化時代發(fā)展非常快，特別是計算機(jī)軟硬件技術(shù)的成熟更是促進(jìn)虛擬技術(shù)在各個領(lǐng)域不斷開展，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)迅速成長為一個產(chǎn)業(yè)。國際上虛擬軋鋼技術(shù)發(fā)展比較早，并且也取得了一些成績，我國國內(nèi)也對軋鋼過程仿真分析有了一定的積累，并且也開展了多種實驗，可是其中很多成果都是屬于某一單項、局部形態(tài)和靜態(tài)力學(xué)等研究。主要是因為軋制機(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，所以我國在虛擬技術(shù)研究方面依然有很長的一段路需要走，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)越來越成熟，特別是軟硬件的開發(fā)和利用有了飛快的增長，當(dāng)前伴隨三維建模技術(shù)和仿真技術(shù)的開發(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)來作為其開展調(diào)解，在實際操作過程中需要把電腦輔助設(shè)計、動力學(xué)、三維參數(shù)化建模技術(shù)、數(shù)值計算方法、數(shù)據(jù)庫技術(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)來作為表征現(xiàn)實技術(shù)，可以在各種場景中替代物理樣機(jī)來更科學(xué)的處理現(xiàn)實工程中出現(xiàn)的問題。

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

軋機(jī)參數(shù)化輔助設(shè)計平臺是當(dāng)前虛擬技術(shù)最為成熟的一項關(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)計條件，并融合多種技術(shù)對軋機(jī)所有的關(guān)鍵設(shè)備結(jié)構(gòu)和尺寸實施參數(shù)化設(shè)計，能夠快速高效的建立虛擬樣機(jī)系統(tǒng)來深入研究軋鋼機(jī)械參數(shù)。參數(shù)化構(gòu)建是目前研究的重點項目，主要目的就是構(gòu)建軋機(jī)控制圖并實現(xiàn)對每一個零部件實施參數(shù)化的過程。因為在軋鋼機(jī)械設(shè)備在設(shè)計的時候必須要應(yīng)用產(chǎn)品數(shù)據(jù)流來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)能夠正常運轉(zhuǎn)且讓每一個零部件裝配關(guān)系需要科學(xué)控制，而修改尺寸控制圖是一項特別繁雜和重要的工作，這需要進(jìn)行多次試驗和反復(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)計分析平臺。

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

3.1縮短新品開發(fā)周期

當(dāng)前下信息化時代軋鋼企業(yè)在研發(fā)新產(chǎn)品的過程中依然會沿用傳統(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)械開發(fā)的整個階段假如在測試階段出現(xiàn)問題就必須要重新設(shè)計，并尋找出現(xiàn)問題的原因和研究設(shè)計工藝不合理的地方，修改完成之后就需要再次進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備和機(jī)械測試，假如依然存在問題和不合理的設(shè)計工藝就必須要再次重復(fù)上述過程，一直到在測試階段沒有問題，軋鋼機(jī)械測試才算結(jié)束。為了研發(fā)和創(chuàng)新新的生產(chǎn)工藝，中間要準(zhǔn)備很長時間，尤其是從設(shè)計再到最后的成熟，必須要逐個問題的去解決，不但進(jìn)行完善，這樣就會消耗很長時間，最后取得的成績也不可預(yù)知，此外也會產(chǎn)生巨大的物料消耗，在人力和物力上的浪費非常驚人。而我們應(yīng)用虛擬技術(shù)和應(yīng)用最新的計算機(jī)軟件，應(yīng)用軟件來模擬軋鋼的所有環(huán)節(jié)和細(xì)節(jié)，嚴(yán)格根據(jù)實際情況來展開模擬，并根據(jù)創(chuàng)設(shè)的各種虛擬環(huán)節(jié)來改進(jìn)和創(chuàng)新生產(chǎn)工藝，完全依照軟件的規(guī)則和條件來實施實驗，那么就能夠讓軋鋼企業(yè)大幅度縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期，減少不必要的浪費，節(jié)省大量的人力和物力來響應(yīng)國家的節(jié)能減排號召，軋鋼企業(yè)也能夠應(yīng)用虛擬技術(shù)的優(yōu)勢來快速搶占市場提供自身的競爭力，在提升產(chǎn)品質(zhì)量的同時也可以為軋鋼機(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

虛擬技術(shù)的發(fā)展為軋鋼機(jī)械制造工藝提供了無限的可能，因為不需要實際實驗和免除了人力和物力的投入，就使得虛擬技術(shù)的優(yōu)勢很好的體現(xiàn)出來。應(yīng)用虛擬技術(shù)來對軋鋼機(jī)械進(jìn)行工藝設(shè)計，能夠快速和準(zhǔn)確的檢驗工藝的優(yōu)劣。因為工藝設(shè)計的好壞最終能夠?qū)堜撝谱髦械某刹穆视兄苯佑绊?，決定了軋鋼企業(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也能夠提高工作效率，而且也可以模擬現(xiàn)實中不存在的環(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

軋鋼實際生產(chǎn)過程中經(jīng)常會由于某些因素影響使得某一臺或者多臺軋鋼機(jī)械不能正常運轉(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和防止出現(xiàn)耽誤軋鋼生產(chǎn)的問題，通常會依據(jù)固有經(jīng)驗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)過往經(jīng)驗和工人的自身積累來進(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)在計算機(jī)上應(yīng)用軟件來在虛擬環(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)問題而不能夠工作的軋機(jī)壓下量科學(xué)的分配到?jīng)]有問題的軋機(jī)上去。另一方面應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以快速的發(fā)現(xiàn)軋鋼機(jī)械地問題并有針對性的對工人進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，也可以制定詳細(xì)的培訓(xùn)計劃，有針對性地在軋鋼機(jī)械知識方面對工人進(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題的產(chǎn)生，避免軋鋼機(jī)械生產(chǎn)過程中廢品的產(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

信息化時代下虛擬技術(shù)快速發(fā)展并在多個領(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)效益的同時也提升軋鋼企業(yè)在深化改革背景下的競爭力。本文重點研究了虛擬技術(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)計虛擬平臺開始在軋鋼機(jī)械中應(yīng)用，特別是在縮短新品開發(fā)周期，能夠不斷優(yōu)化軋鋼機(jī)械現(xiàn)代工藝設(shè)計和提高軋鋼機(jī)械效率降低成本，能夠根據(jù)信息時代特征科學(xué)地設(shè)計軋鋼機(jī)械裝備來滿足多變的市場需求。

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（作者單位：河鋼邯鋼冷軋廠）