[应用SolidWorks进行的轧机配管优化设计]如何对福利进行优化设计

来源:工程科技 发布时间:2019-03-12 05:41:03 点击:

  轧机配管是轧机工作时液压/气动控制系统、冷却系统、润滑系统中的稀油、干油、水等介质流通的管路,如同轧机的血管一样,在保证各种介质流通顺畅和受控的同时,满足轧机生产过程的各种需要。一套配制合理的管路是轧机高质量和高效率运行的重要保证。与机械主体部分相比,轧机配管具有组成结构复杂,零部件多而琐碎等特点,按照我公司以往的设计习惯,一直采用CAD二维软件进行设计,通常管路直径≤48mm的细管仅给出走向图,需要工人安装过程中现场放样制作,边安装边修改,管路直径>48mm的管路给出预制图,预制后进行安装。但这种传统模式效率很低,工人操作起来十分困难,费时费工,而且即使设计师进行了大量的计算工作,也难以达到图纸准确无误,易造成大量的返工及废品。
  SolidWorks是一款基Twindows的三维软件,它具有人性化的操作界面,设计师可以直观的看到产品设计的现状和不足,实时的进行简单的分析测试,使设计与制造更加贴近。我公司从2006年引进该软件,应用在多个产品的配管制作中,尤其在08-09年我公司轧制设备特别多的情况下,在一定程度上形成了批量化作业,对节约生产周期起到了很大的作用。本文以某冷轧项目为原型,介绍一下应用SolidWorks进行轧机配管优化设计的主要过程:
  
  1 主体机械部分建模
  
  首先要利用软件的拉伸、切除、镜像、阵列等特征形式及工具形成机架等大部件的实体模型,将原二维设计图纸转化成三维模型,同时应用基准面工具建立轧机中心、轧制中心、轧制标高以及±0标高等辅助基准面,以便于依据图纸中的装配关系,建立距离、平行、重合、同心等配合关系,将各部件装配起来。为方便区分传动侧机架、操作侧机架以及轧制方向,可设定不同的零件表面颜色,也可通过设定零件材质的方式达到区分零部件及装配关系的效果,装配时可根据各部件关系建立逐级的装配顺序,即可以先建立小装配件,再将小装配件与大的零件或装配件进行装配,完成主体机械部分模型。
  
  2 辅助部件建模
  
  我们的设计初衷是管路设计,本着机械部分模型服务于管路设计的原则,为提高效率,在进行完主体机架造型后,按经验及图纸中装配位置判断,选取平台上各阀组以及油气润滑系统卫星站、中间辊弯辊及窜辊系统、换辊轨道等与管路位置临近或是与管路相关联的部件、阀组、阀块、缸体等进行造型并按图装配。注意精确地画出各接口形式及位置是进行管路设计的保证。仍然是首先利用拉伸、切除、镜像、阵列等特征形式及工具形成各零件的实体模型,再按顺序进行逐级装配,并与主体机械部分进行装配,形成机械主体带辅助部件装配模型。
  
  3 管路建模
  
  该产品主要有液压配管、气动配管、油气润滑配管、压缩空气配管、乳化液配管等几种配管,为制作方便,按照敷设位置分成上部配管、下部配管、入口配管、出口配管几部分。
  因为冷轧机的工艺特点,主要管路都是直径≤60mm(乳化液配管除外),依据原设计图纸,找准接口,确定管路走向后计算管路尺寸(此处管路尺寸允许有一定的偏差,留待装配后调整)。力求按最合理的敷设位置在轧机周围合理布置,做到管路整齐美观且易于制作安装。
  SolidWorks本身有Routing插件,可以实现各种类型的管道、管筒和电力电缆系统的设计自动化,但按照我厂的工艺特点,我们通常是首先设计好管路走向,通过测量或计算得出管路尺寸,在3D草图中建立草图,然后插入结构构件,选定草图为路径,再选定合适的管道规格,就可生成管路。常用的管道规格可根据需要增加到数据库中,也可用别的管道尺寸修改而成,利用配合工具安装管接头。形成管线模型。
  此外,经过长期的积累,我们已将目前产品中常用的各类管件(包括DIN标准、SN标准等)建立起三维模型数据库,使用时直接调用即可,减少了大量重复劳动。
  管线模型完成后,将支架等也按图造型,最后按装配位置分布形成管路的装配集成模型,便于后来总体装配调整。
  
  4 装配、调整
  
  重新建立新的装配体,首先插入主体机械部分带辅助部件模型,在最初建模时建立的轧机中心、轧制中心、轧制标高以及±0标高等辅助基准面仍可作为装配时的辅助基准,按装配关系依次将各部位的管路及管路装配集成装入。由于管路建模时的走向及尺寸是以二维设计图为计算基础进行的,装配时会存在诸多干涉、错口等问题,需要进行大量的调整。该软件是一个基于特征的、参数化的实体造型系统,设计者可随时对特征进行合理、不违反几何顺序的调整、插入、删除和重定义等修正,在装配体中随时测量随时修改,直到符合需要为止。调整的时候还要考虑固定管路用的支架布置及管夹选用标准的合理性,达到我们设计之初要求的管路整齐美观而且易于制作安装的目的。
  
  5 转化成工程图
  
  该软件的显著特点,在于能直接由三维模型生成二维工程图,不需要重新绘制。同时,该软件采用单一数据库技术,既可以方便地设计出三维立体零件,又支持零件和工程图之间的相关性,即一方的任何修改,都可自动传到另一方。所以在完成整体三维模型调整后,选出要出图的零部件,点击“文件”一“零件制作工程图”就可以将管路三维图转化成二维工程图用于直接指导生产。但它生成的二维工程图是一个纯粹的几何关系表达,国家标准中许多对二维工程图的表达方法的人为规定如不同零件剖面线的方向与疏密程度、零件编号、基准符号大小等等,在SolidWorks生成的工程图中是不存在的。因此,需要我们事先自制符合标准规范的工程图模板,在新建工程图文件时,选择该模板生成工程图并进行标注,这样就可转化出符合国家标准规范及工厂需要的工程图了。
  
  结语
  
  轧机配管制作是轧机出厂前的最后一道工序,往往也是制造周期要求最紧的一道工序。通过进行三维设计,大大提高了配管生产的效率和质量。节省了工人大量测量修改的时间,一次预装合格率都在95%以上。甚至某些用户出于对三维设计的信赖,同意管路预制完直接发往安装现场,不需要在厂内进行试装,大大提高了生产效率,降低了生产成本。

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