[发明专利]动态链式孔型虚拟制造系统

说明书

技术领域：

本发明属于冷轧型材的动态链式孔型虚拟制造系统，是根据冷轧型材轧制过程轧制点的链式特性，对孔型制造构建的虚拟制造系统。

背景技术：

冷弯型钢或直缝焊管是国民经济建设中常用的冷轧型材，轧制冷弯型钢或直缝焊管的工具是轧辊。冷弯型钢或直缝焊管的成型要通过多架轧辊系的挤压变形最后成型。每架轧辊系构成本架的孔型，孔型设计与制造的好坏对于型材的成型质量起着至关重要的作用。现在的孔型设计一般采用连续变形理论与经验相结合的方法，设计出的孔型设计要进行现场修正才能使用。这样不仅影响了孔型设计与制造的质量，延迟了设备投入生产的时间，还有可能在修正孔型时报废构成孔型的轧辊。本发明根据冷轧型材实际轧制过程，给出了动态链式轧制系统模型，并据此开发出相应的孔型虚拟制造系统，为实际孔型制造提供可靠的方法。

发明内容：

本发明的目的是提供一种孔型虚拟制造系统，应用变形理论和智能理论，快速评估设计出的孔型的合理性，且给出相应改进的方法。具体方法是：该系统根据所设定的模型和已设计出的各架次孔型参数对孔型进行轧制过程虚拟，在计算机上评估轧制出的冷弯型钢和直缝焊管的断面是否符合要求。如符合要求，虚拟系统给出绘制轧辊系图的参数或控制轧辊加工设备的数据流，如不符合要求，虚拟系统将通过自身的知识系统对轧制过程的某些孔型进行修正，最后达到应用要求。本系统避免了孔型设计后直接制造得的重大问题：孔型设计不合理，不能轧制出合格的型材；修正轧辊的路线不明确；修正轧辊过程中可能报废轧辊；修正孔型和调整孔型时间过长，影响设备投产时间等。

为了实现本发明的上述目标，本发明采取的方案是：

1.动态链式轧制信息模型建立

根据已设计出的冷弯型钢或直缝焊管成型的轧制架次，建立对应的链式结构模型。链式结构的每个结点对应着一个成型架，结点信息特性是以动态轧制过程为依据建立的，这样可使结点信息特性更接近实际轧制过程。

2.建立虚拟轧制系统

根据设计出的轧制过程设置相应的虚拟轧制架次，并将各架次的轧辊参数输入到各架次中(虚拟系统有结点位置输入和结点轧辊参数输入界面)，建立整个轧制过程的虚拟系统。

3.虚拟轧制过程中各结点孔型的评估与修正

启动虚拟系统运行。从虚拟系统的轧制过程视频中可以看到轧制过程的成形情况。并可以对各结点进行断面扫描，以评估各结点完成变形任务的情况。如果符合要求，则不需修改孔型。如不符合要求，则由技术人员和虚拟系统中的知识系统(专家系统和多Agent系统)共同给出修改方案，对孔型进行修改，修改后再进行虚拟，直到满意为止。

4.轧辊数据流控制

当虚拟轧制过程完成后，虚拟系统得到轧制特定截面型材合理的各架孔型以及组成孔型的各轧辊参数，并以结点为单元构成数据流，这些数据流一种用途是绘轧辊图，另一种用途是直接控制加工设备进行轧辊加工。

附图说明：

图1为本发明的动态链式孔型虚拟系统示意图。图1中1是接收已设计好的各轧辊参数的接口，2是建立动态链式轧制信息模型，3是建立相应的虚拟制造系统，4是对设计好的孔型系统进行动态虚拟，5是判断轧制型材质量。6是质量符合要求时驱动绘图机绘制各轧辊的机械图或将各轧辊的参数输给加工设备直接加工轧辊，7是质量不符合要求时利用变形理论和专家知识对对各结点断面的变形质量进行评估，并给出修改方案，重新虚拟，直到符合要求。

具体实施方式：

首先根据轧制型材的断面几何形状确定变形点，根据变形点确定轧制型材的架次，将每架轧辊系对应一个链表结点。根据各结点的链式算式构成动态链式轧制模型。根据轧制模型和开发出的视频虚拟系统，对设计出的各架孔性进行轧制过程的虚拟。由于本虚拟系统具有对各架孔型轧制出的断面进行展示的功能，所以可通过对各架轧制截面的分析，评估各架孔型设计的优劣。如果轧制出的型材截面符合要求，则组成孔型的各轧辊不需修改。否则，系统将根据虚拟情况对各结点进行断面分析，并进行轧辊修正。修正完后再进行虚拟，直到得到满意的型材截面为止。最后，虚拟系统根据用户的需要将各结点的轧辊参数以机械图的形式展示出来，或直接驱动加工设备制造轧辊。

本发明与现有技术相比，其优点在于：1)建立的动态模型与实际轧制过程非常接近，为评估设计出的孔型提供了很好的理论依据；2)孔型设计完成后，不要直接制造轧辊，而是将各轧辊参数输入本虚拟系统中进行评估，避免地制造的盲目性；3)本虚拟系统可以对每架轧辊系虚拟出轧制型钢的截面，为设计者提供修改各架次轧辊的依据；4)本虚拟系统可以提供修改轧辊的专家知识和建议；5)本虚拟系统可以选择将设计好的轧辊数据流是直接控制加工设备还是直接绘图。