穿孔机导板系列的三维参数化设计

1、39穿孔机导板系列的三维参数化设计A维晋资讯 重工科技2004 No.2（1 k原重型机械集团有限公司技术中心轧钢所 山西 太廓 030024）（2太原重型机械集团有限於司技术中心计算机室 山西 太原030024 ）陈峰|李晓宏图1面两侧边缘形状沿轧制方向变化，主要是満足与 辐面密切吻合的要求，根据毘小卷距和轧辎实际 开度曲线，取间隙为1 -2mm022设计变量的确定配合三维参数化设计，分析导板的特征构成, 确定以下变量为基本变量:送进角、辘距，轧辐几 何尺寸主要是辐径）虽然是一个相对固定的量* 但随着重车的进行，也会影响导板外形尺寸,在此 也作为一个变量处理。3导板三维参数化设计基本过程3.

2、1基本设计步骤1引言导板是两辐斜轧穿孔生产工艺的辅助变形工 具，是一系列结构相同，尺寸不同的关键件。导板 位于两个轧規之间，并与之形成封闭的孔型t以保 证穿孔过程的顺利进行。导板传统设计采用二维 设计导致了新的导板在使用初期要进行大量的修 曆和调整工作，浪费大量的人力、物力，进而影响 到了穿孔机的生产效率。为了提高导板的设计质 量减少试轧时间，有必要对系列化的导板采用参 数化设计，即运用三维设计软件对导板进行空间 位置模拟和导板尺寸变量的参数化。在不同的轧 制规程下，对导板和轧辘之间的位置关系进行优 化，从而提高了穿孔机的生产效率,探证钢管良好 的外表面质量心2导板基本尺寸变的确定2.1导板基

3、本尺寸的确定原则导板的设计主要是确定:进出口的倾斜角仙、 5,导板中间过渡带相对轧總压缩带的距离，以及 导板橫截面两侧边缘形状沿轧制方向的变化。其 基本原则如下:进口倾斜角g应本着轧件先于轧 整接触后再与导板相遇的原则井结合空间儿何关 系确定。图1）出口倾斜角怙主要是控制变形区 各断面椭圆度，同时必须考虑在毛管内表面脱离 顶头之前，外表面必须离开导板确定而导板横截摘 要：介纽了导按系列三堆参戟瘻車的基本过程*園述了运用计算机进行导板三耀寧数化暹计的是集性 关權词；穿札机 导板 三维 填數优-40重工科技2004 Ng.2维晋资讯 -40重工科技2004 Ng.2-40重工科技2004 Ng.2

4、导板参数化设计基本依据以下四个步骤：（1） 分析导板特征构成生成导板基体。2）研究导板 各变景之间的关联关系，即参数化控制，形成变量 列表口（3）进行导板通用性检査。（4）生成二维工程 图样。在上述歩骤中T导板基体的生成主要是运用 软件的三维造型功能，其难点是导扳和轧辗干涉 位置的切割。而参数化控制技术则是设计中的关 键性技术口是一个需要反复研究和修改的重点问 题。3.2导扳的特征构成以及导扳基依的生成研究导板的特征构成图2），主要是分析导 板外形尺寸的制约因素：其约克因素主要有三个 方面:导板和导板架的安装要求”轧辗位置间隙的 要求，以及导板距的要求（与椭圆度系数的选取有 关）口导板距的要求

5、星辗距要求的间接表现。另外 穿孔过程中金属流动情况也是一个影响因素。为 了简化变虽，在不影响使用的情形下认为在穿制 所有管坯时的金属流动情况大致相同°据上分析 完成导扳基体的生成。依据导极的安装位置和大 致轮廓形状形感导板基体，并按照安装要求进行 切割,其次根据管坯变形区的要求（椭圆度以及金 属流动情况）进行偏心圆柱切割形成孔腔口再次是 根据导板和轧醍之间的间隙要求对其进行空间角 度的切割"由于送进角的可调性，需进行空间多个 极限位置的检査切割。以満足所有工作情况。下图 表明导板的几个特征构成。图233导板的参数化控制参数化控制是生成系列导板的关键技术。主 要是分析导板特征

6、构成和各变呈之间的相互关联 关系现作简要分析:导板的安装位置，轧綿的结 构形狀'是一个相对固定的常量，而規距和送进 角，以及由此形成的变形区基本参数是一些变量。 在这些变量中,瞿距、送进角是基本变戢、它们是 轧制工艺调整的皋本参数同时也决定导板其它变 量的依据°因而将导板参数（几何形体）的变量采 用零件列表控制*而辐距，送进角均采用方程式式 配置的方式与导板参数相关联。这样一旦录人一 组新轧制工艺变量则可得到相应的导板实体，总 装图实体以及对应的二维工程图样。下图是参数 化控制中的80导扳示意图。（图3）图34导板的通用性检查所谓通用性检査（图4）是指轧辐在重车之后能否满足生

7、产工艺的要求的检査口在设计中，将轧 規尺寸配置设置为两种关联关系，即新轧维加间 隙要求切割特性（图刃和磨损后轧規加间隙切割 特性然后在将导板和轧辐依据送进甬要求形戒 多个对应装配关系。这样就能很好的解决通用性 问题。进行通用性检杳之后的导板三维模型就可重工科技 2004 No.241 '维晋资讯 重工科技 2004 No.241 '重工科技 2004 No.241 '.以进行二维工程样图的输岀，最终生成的二维样 图如图6所示。5结束语和轧制过程中的其它变形工具一样，导板是 根据工艺要求制定的系列化工具，加之导板一般 采用高硬度的耐磨材料而且导板的外形轮廓曲 线为空间曲线

8、，无论设计还是加工都较为困难口采 用计算机辅助设计与CAM相结合，应用参数化设 计技术t最终生感系列化导板的几何形体,一是减 少了试轧时间和导板的大最修磨，二是有利于进 行数控加工.保证了加工精度，提髙了毛管质量, 同时也缩短了导板的设计和加工周期口重工科技 2004 No.241 '重工科技 2004 No.241 '图6重工科技 2004 No.241 '重工科技 2004 No.241 '用 S为 時扫 g扫牛帀启知松为 帀知和松扫为吟出松g扫知 为嗚扫扫g重工科技 2004 No.241 '重工科技 2004 No.241 '（上接第59页）网格划分按设计结构形状给出划 分。如图2所示，为在前处理中对摸型进行网格划 分乜在整个模型网格化分中，要把各个薄板按性能 和作用分组，这样就可和设计人员配合对产品进 行分析设计,在满足用户和性能的要求下,对产品 逬行优化设计。如图3所示为在后处理中对结果 进行处理分折。以下组图4就是在三种工况中 其中一种工况对起重机大粱进行结构应力、变形 的分折结果口现代计算机技术和CAE应用软件