學(xué)習(xí)及使用Inventor產(chǎn)品體會(huì)

(軋機(jī)機(jī)架的優(yōu)化設(shè)計(jì))

中國(guó)第一重型機(jī)械集團(tuán)公司(以下簡(jiǎn)稱一重)，為我國(guó)第一個(gè)五年計(jì)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(guó)家安全和國(guó)民經(jīng)濟(jì)命脈的53戶國(guó)有重要骨干企業(yè)之一。我院作為一重集團(tuán)的設(shè)計(jì)研究中心，是國(guó)內(nèi)重機(jī)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(guò)兩周左右時(shí)間的接觸，它給我的感覺是：不在畏懼學(xué)習(xí)三維軟件。其簡(jiǎn)潔、直觀的用戶界面，清晰、明了的設(shè)計(jì)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(guò)之而無(wú)不及。通過(guò)設(shè)計(jì)支持這一功能，我們可以邊用邊學(xué)。

    近幾來(lái)隨著鋼鐵行業(yè)的升溫和國(guó)家重（大）型設(shè)備國(guó)產(chǎn)化的提出，我院接到的軋機(jī)訂單尤其是整套的熱連軋機(jī)訂單越來(lái)越多，這就對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì)和生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。重型機(jī)械的最大特點(diǎn)是單件小批量生產(chǎn)，而且設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的周期較長(zhǎng)。軋機(jī)是一個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零部件繁多的設(shè)備。為了使生產(chǎn)過(guò)程順利的進(jìn)行，要求設(shè)計(jì)過(guò)程中要盡量做到不出錯(cuò)。而我院之前一直使用二維軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中既要考慮各個(gè)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(guò)反復(fù)審圖，也經(jīng)常會(huì)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(jìn)了Inventor三維設(shè)計(jì)軟件，并用它設(shè)計(jì)了首套產(chǎn)品--1250熱連軋機(jī)組。

1250熱連軋機(jī)組是我院近年來(lái)新開發(fā)的一條先進(jìn)的熱連軋機(jī)組。該機(jī)組技術(shù)已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)該項(xiàng)目空白，具有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。工程建設(shè)周期21個(gè)月，該機(jī)組年產(chǎn)量為150萬(wàn)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(jī)組的主要技術(shù)參數(shù)是：

軋制溫度                     800~1000oC

E1立輥軋機(jī)最大軋制壓力       2800 kN

E1立輥軋機(jī)軋制速度           0~2.5~5 m/s

R1二輥軋機(jī)最大軋制壓力      20000 kN

R1二輥軋機(jī)軋制速度          0~2.5~5 m/s

F1E立輥軋機(jī)最大軋制壓力     1000KN

F1E立輥軋機(jī)軋制速度          0~1.1~2.2 m/s

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

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

通過(guò)這些技術(shù)參數(shù)可以看出該機(jī)組在工作過(guò)程中受力較大，運(yùn)行速度較快，工作溫度較高，再加上軋制過(guò)程中會(huì)有較大的沖擊力。這就要求軋機(jī)的各個(gè)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(fù)雜的軋制工藝的要求。

我們應(yīng)用Autodesk Inventor設(shè)計(jì)出了非常完美的軋機(jī)機(jī)架。軋機(jī)機(jī)架是整個(gè)軋機(jī)的框架，軋機(jī)的各個(gè)功能部分都要直接或間接的把合（裝配）到機(jī)架上。軋機(jī)機(jī)架是整個(gè)軋機(jī)中質(zhì)量最大，受力最大，結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的零件。在軋制過(guò)程中不但會(huì)有20000 kN的軋制力作用在機(jī)架上而且要承受巨大的沖擊力。這就對(duì)軋機(jī)機(jī)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(shè)計(jì)資料和現(xiàn)有的技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)好機(jī)架，然后利用Inventor的應(yīng)力分析功能分析機(jī)架在實(shí)際載荷下的應(yīng)力、應(yīng)變及安全系數(shù)。之后通過(guò)反復(fù)的分析-優(yōu)化-分析，我們得到軋機(jī)機(jī)架的最優(yōu)化設(shè)計(jì)。

同時(shí)我們基于Autodesk Inventor的強(qiáng)大實(shí)體造型功能和高度的自適應(yīng)性，并根據(jù)以往的設(shè)計(jì)資料很快的設(shè)計(jì)出軋機(jī)的其他各個(gè)功能零部件。然后利用Inventor的應(yīng)力分析功能分析計(jì)算出零部件在準(zhǔn)確載荷條件下的運(yùn)行和受力狀況，以確保他們的設(shè)計(jì)擁有足夠的強(qiáng)度，避免運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)故障。同時(shí)利用Autodesk Inventor的裝配工具，將軋機(jī)機(jī)架及各個(gè)功能零部件裝配在一起，然后再利用Autodesk Inventor的運(yùn)動(dòng)仿真工具對(duì)各個(gè)零部件的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行三維模擬，這樣我們就可以檢查出軋機(jī)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(guò)反復(fù)的檢查-優(yōu)化（修改）-檢查，我們?cè)O(shè)計(jì)出了完美的軋機(jī)。

    通過(guò)三維軟件導(dǎo)出的二維工程圖，比設(shè)計(jì)人員直接繪制的二維圖紙更加細(xì)致，提升了圖紙的質(zhì)量，為在們將來(lái)開展更多的國(guó)外項(xiàng)目奠定了良好的基礎(chǔ)。

在使用Inventor后，我們公司在設(shè)計(jì)周期、設(shè)計(jì)效率、設(shè)計(jì)質(zhì)量以及設(shè)計(jì)管理上得到了整體提高。在一重與國(guó)內(nèi)外各大鋼廠的合作中，Inventor不僅提高了設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)效率，還提高了公司的設(shè)計(jì)形象，使我們能夠更好地與世界同行業(yè)的先進(jìn)水平接軌，大大提升了企業(yè)外在競(jìng)爭(zhēng)力。