學習及使用Inventor產(chǎn)品體會

(軋機機架的優(yōu)化設計)

中國第一重型機械集團公司(以下簡稱一重)，為我國第一個五年計劃期間建成的一家重型裝備制造企業(yè)，是目前由中央直接管理的涉及國家安全和國民經(jīng)濟命脈的53戶國有重要骨干企業(yè)之一。我院作為一重集團的設計研究中心，是國內(nèi)重機行業(yè)的龍頭企業(yè)。

我院于2006年初開始使用Autodesk Inventor三維軟件，經(jīng)過兩周左右時間的接觸，它給我的感覺是：不在畏懼學習三維軟件。其簡潔、直觀的用戶界面，清晰、明了的設計思路給人耳目一新的感覺。較之其它軟件，它向用戶提供的幫助工具有過之而無不及。通過設計支持這一功能，我們可以邊用邊學。

    近幾來隨著鋼鐵行業(yè)的升溫和國家重（大）型設備國產(chǎn)化的提出，我院接到的軋機訂單尤其是整套的熱連軋機訂單越來越多，這就對我們設計和生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)提出了嚴峻的考驗。重型機械的最大特點是單件小批量生產(chǎn)，而且設計和生產(chǎn)的周期較長。軋機是一個結(jié)構(gòu)復雜，零部件繁多的設備。為了使生產(chǎn)過程順利的進行，要求設計過程中要盡量做到不出錯。而我院之前一直使用二維軟件進行設計，在設計過程中既要考慮各個零件的形狀、大小、受力及相互配合關(guān)系，又要考慮各零部件間的干涉問題。即便是經(jīng)過反復審圖，也經(jīng)常會遇到零部件間相互配合不上和零部件間的干涉問題。鑒于這些原因我們引進了Inventor三維設計軟件，并用它設計了首套產(chǎn)品--1250熱連軋機組。

1250熱連軋機組是我院近年來新開發(fā)的一條先進的熱連軋機組。該機組技術(shù)已達到國際先進水平，在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位，填補了國內(nèi)該項目空白，具有獨立自主知識產(chǎn)權(quán)。工程建設周期21個月，該機組年產(chǎn)量為150萬噸普通碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金鋼及管線鋼X60。

該機組的主要技術(shù)參數(shù)是：

軋制溫度                     800~1000oC

E1立輥軋機最大軋制壓力       2800 kN

E1立輥軋機軋制速度           0~2.5~5 m/s

R1二輥軋機最大軋制壓力      20000 kN

R1二輥軋機軋制速度          0~2.5~5 m/s

F1E立輥軋機最大軋制壓力     1000KN

F1E立輥軋機軋制速度          0~1.1~2.2 m/s

F1-F7精軋機最大軋制力：      F1~F4   20000 kN   F5~F7   18000 kN

F1-F7精軋機軋制速度：        F7出口速度max 14.1 m/s

通過這些技術(shù)參數(shù)可以看出該機組在工作過程中受力較大，運行速度較快，工作溫度較高，再加上軋制過程中會有較大的沖擊力。這就要求軋機的各個功能部件的結(jié)構(gòu)要合理，而且要在經(jīng)受住巨大軋制力和沖擊力的基礎(chǔ)上滿足復雜的軋制工藝的要求。

我們應用Autodesk Inventor設計出了非常完美的軋機機架。軋機機架是整個軋機的框架，軋機的各個功能部分都要直接或間接的把合（裝配）到機架上。軋機機架是整個軋機中質(zhì)量最大，受力最大，結(jié)構(gòu)最復雜的零件。在軋制過程中不但會有20000 kN的軋制力作用在機架上而且要承受巨大的沖擊力。這就對軋機機架的安全性和穩(wěn)定性提出了很高的要求。我們首先根據(jù)以往的設計資料和現(xiàn)有的技術(shù)參數(shù)設計好機架，然后利用Inventor的應力分析功能分析機架在實際載荷下的應力、應變及安全系數(shù)。之后通過反復的分析-優(yōu)化-分析，我們得到軋機機架的最優(yōu)化設計。

同時我們基于Autodesk Inventor的強大實體造型功能和高度的自適應性，并根據(jù)以往的設計資料很快的設計出軋機的其他各個功能零部件。然后利用Inventor的應力分析功能分析計算出零部件在準確載荷條件下的運行和受力狀況，以確保他們的設計擁有足夠的強度，避免運行時出現(xiàn)故障。同時利用Autodesk Inventor的裝配工具，將軋機機架及各個功能零部件裝配在一起，然后再利用Autodesk Inventor的運動仿真工具對各個零部件的運動進行三維模擬，這樣我們就可以檢查出軋機的零部件之間配合的正確性和零部件之間的干涉問題。通過反復的檢查-優(yōu)化（修改）-檢查，我們設計出了完美的軋機。

    通過三維軟件導出的二維工程圖，比設計人員直接繪制的二維圖紙更加細致，提升了圖紙的質(zhì)量，為在們將來開展更多的國外項目奠定了良好的基礎(chǔ)。

在使用Inventor后，我們公司在設計周期、設計效率、設計質(zhì)量以及設計管理上得到了整體提高。在一重與國內(nèi)外各大鋼廠的合作中，Inventor不僅提高了設計人員的設計效率，還提高了公司的設計形象，使我們能夠更好地與世界同行業(yè)的先進水平接軌，大大提升了企業(yè)外在競爭力。