Введение к работе
Актуальность темы." Одной из важных задач, стояпих перед отечественным прокатным производством на современном этапе, является сокращение срокоз осзоения новых профилей проката. Это диктуется прежде всего складывающейся з экономике ситуацией, заставдяюсей заводы чаще обновлять.выпускаемый ими сортамент продукции. Решение указанной задачи требует сусественного ускорения технологической подготовки сортопрокатного производства, включающей разработку калибровок валков и проектирование валковой арматурі; прокатных станов, необходимой для осуществления процесса прокатки каждого нового профиля.
3 области псюектирования калибровок валков сортовых станов з настоящее Бремя широко внедряются эффективные автоматизированные методы, основанные на применении персональных компьютеров, графопостроителей и множительной техники, что существенно сокращает сроки разработки калибровок новых профилей.
В области проектирования валковой арматуры сортовых станов до настоящего времени преобладает практический опыт конструкторов и калибровщиков, автоматизированные методы не применяются. Это приводит к тому, что сроки проектирования вг.лковой арматуры значительно превышают сроки разработки калибровки валков, вследствие чего увеличивается продолжительность процесса технологической подготовки сортопрокатного производства и, следовательно, удлиняются сроки освоения новых профилей. Поэтому в решении сессии прокатного производства научно-технического совета Уинчермета СССР от 17-18.12.87 "О рациональных калибровках валков и привалковой арматуре средне- и мелкосортных станов" отмечалась необходимость совероенствования процессов проектирования и изготовления арматуры в направлении применения средств вычислительной техники.
Изложенное дает основание считать актуальным проведение научно-исследовательской работы, направленной на сокращение сроков проектирования валковой арматуры прокатных станов за счет применения средств автоматизации.
Диссертационная работа составляет часть исследований
Уральского технического университета, проводимых по теме
255/01.8S. 0000706, утвержденной Государственным комитетом по высаей вколе и по гранту 1993 г. , а также по заказам ряда металлургических заводов Урало-Сибирского региона.
Пелыо диссертационной работы является разработка и внедрение усоверсенствованной методики,расчета и конструирования валковой
-.-4-арыатуры сортовых станса ка осноеє применения математических методов и современных средств автоматизированного проектирования.
В диссертации разработаны и выносятся ка зазиту следующие основные положения:
-
Классификация конструкций валкоЕОй арматуры, разработанная на основе применения системной методологии и позволяющая описывать структуру арматурных узлов з виде' функциональных формул.
-
Автоматизированная база данных (АБД) "Балковая арматура", разработанная на основе построенной классификации.
-
Нозые конструкции зводной арматуры, разработанные с применением полученной классификации.
-
Математические модели калибров, .профилей и сменных деталей валковой арматуры (линеек, пропусков, проводок и др.).
-
Эмпирические зависимости для определения размеров деталей валковой арматуры..
-
Алгоритмы и программы автоматизированного конструирования калибров и сменных деталей валковой арматуры. Обсий алгоритм проектирования арматурных узлов прокатных станов.
-
Результаты применения разработанной методики на металлургических заводах и в вузах.
азизна и научная ценность полученных результатов заключается в следующем:
усовершенствована классификация валковой арматуры сортовых станов с введением формализованного описания конструкций арматурных узлов;
установлено, что для ьатематического моделирования элементов валковой арматуры в диалоговых системах автоматизированного проектирования наиболее приемлемым является метод Бэзье параметрического описания кривых и поверхностей с двумерной моделью представления ручьев и калибров и с"трехмерной моделью деталей, построенной кинематическим методом;
разработана универсальная двумерная математическая модель для описания калибров, ручьев и профилей произвольной формы, а также плоских проекций деталей валковой арматуры;
:.:казано, что в трехмерных моделях любая поверхность деталей арматуры, описывается единой системой уравнений. Подучено преобразование этой системы для частных случаев моделирования поверхностей вращения, тора, вырожденной, билинейной и др.;
получены статистические зависимости для определения размеров деталей валковой арматуры, сбобщаюсие опыт проектирования арматурных узлов на заводах и в научно-исследовательских институтах
Практическую ценность представляют следующие разработки:'"
- автоматизированная база данных о валковой арматуре прокат-
ных станов, позволявшая оперативно выбирать на ЭВЙ конструкции арматурных узлов, определять тип отдельных элементов арматуры и получать информацию по друпш вопросам, возникающим в процессе конструирования арматуры и при обучении студентов в вузах;
алгоритм и программа графического отображения калибров, профилей и ручьев, нарезаемых на прокатных валках и сменных деталях валково*; арматуры (программа "ГРАСОЕ");
алгоритмы автоматизированного проектирования в диалоговом режиме типовых сменных деталей валковой арматуры (направлятих линеек, пропусков скольжения и качения, выводных и кантупсих проводок) ;
обсий алгоритм автоматизированного проектирования арматурных узлов сортовых станов;
ноезя конструкция вводной арматуры, записанная . авторским свидетельством, а также усоЕерпенствованная конструкция много-ручьевых вводных столов черновых рабочих клетей.
Внедрение подученных разработок. АБД "Валковая арматура"
используется на кафедре ОВД УГТУ при обучении студентов спе
циальности 11. Об - Обработка металле? давлением . Црограммз
"ГРАСОК" внедрена в калибровочных бюро Заладно-Сибхрскэго и Нкж-
яэ тагальского металлургических комбинатов, передана в составе
программного обеспечения АРМ калибровщика производственному объ
единению "Уралчермэт" и УКРЙККМЕГу, используется в отраслевой ла
боратории автоматизированного проектирования калибровок- валков на
кафедре ОВД УГТУ. С применением разработанных алгоритмов и
программ усовершенствованы конструкции валковой арматуры станов 280 и 600 Салдинского метзавода, разработана и изготовлена валковая арматура стана 600 для прокатка профиля автообода 1р8.5-20-03 и валковая апматура для прокатки профиля СВП-27 ка стане 650 ВКЗа, сконструирована и изготовлена арматура нового лабораторного непрерывного стана 120. Разработанные математические модели пригодны для использования в системах изготовления на станках с ЧПУ самих деталей валковой арматуры или их деревянных макетов, применяемых при отливке этих деталей.
Достоверность полученных разработок и рекомендаций основывается на применении современных методов исследований: системной методологии классифицирования материальных объектов,методов вычислительной и проективной геометрии, математической статистики, а также на использовании накопленного опыта проектирования валко-г.эй арматуры и данных, полученных предыдущими исследователями.
Апробация подученных, результатов. * Ш основным разделам диссертации сделаны сообщения на научном семинаре кафедры ОЩ УГТУ,
в УКРНШЕТе, ка Западно-Сибирском и .'Ккянатагальсїгаи ме-ггллургичёских комбинзтахГ
- б -
Публикации. По' теме диссертации опубликовано 8 печатных работ и получено авторское свидетельство на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 118 наименований, пят;, приложений и содержит 138 страниц основного машинописного текста, 65 рисунков и 8 таблиц,