型钢卫板设计中三维设计技术的运用

宋恒俊

（山钢股份莱芜分公司 型钢厂，山东 莱芜271104）

型钢卫板设计中三维设计技术的运用

宋恒俊

（山钢股份莱芜分公司 型钢厂，山东 莱芜271104）

结合履带钢某精轧孔型卫板装置的设计，介绍三维设计在卫板装置设计中的应用。应用表明，三维技术在卫板装置设计中操作简单，设计结果合理可靠，设计周期短，设计人员工作强度低。

轧机；卫板；三维设计；设计周期

1 前言

轧制技术中，卫板在金属成形过程中起着重要作用。特别是在线材、棒材或型材轧制中，卫板安装在轧机的入口和出口处，辅助轧件按既定的方向和状态准确稳定地进入和导出孔型，减少轧制故障，保证人身和设备安全，改善轧件的工作条件。设计合理的卫板装置，能够保证轧制的顺利进行和避免对轧件表面的划伤，提高产品表面质量。在异型钢生产方面，由于其产品断面的复杂性和变形的不均匀性，合理的卫板设计在稳定轧制、保证产品质量方面显得尤为重要。

随着计算机辅助设计（CAD）技术的发展，三维技术在机械、电子、航空、航天以及建筑等部门得到广泛的应用，三维设计是工程设计的必然趋势，把三维设计应用到型钢卫板装置设计中，可以实现真正意义上的工程方案优化及多方案的比较，对于提高工程的技术指标和品质、降低工程造价、缩短设计周期、提高设计质量均可以起到重要作用。

2 卫板装置设计中三维设计的优势

在传统型钢卫板装置设计阶段，主要运用二维平面设计方法，卫板装置从构思到设计成型过程中，需要三维到二维再到三维的转换，二维平面图作为传递设计信息的主要载体，设计中离不开繁重的二维绘图。同时二维设计一方面不能从多方位反应设计人员的设计思路，另一方面卫板装置工作过程中需要与轧辊装配，二维设计不能直观得反映在现场装配的空间位置及其相互关系。

三维设计方法使得产品从构思到成型就可不再经过二维的转换，直接由三维构想到三维设计、三维成形，运用三维设计能很直观地演示轧辊与卫板装置的装配，验证卫板设计中是否存在干涉等问题；也可以实现卫板装置的快速修改和CAD/CAE/CAM的集成化应用。这就使设计者能有更多的时间来发挥设计的创新能力，提高设计效率。同时，通过三维模型，还可以快速生成卫板的各种二维图形（标准三视图、剖视图等），便于卫板装置施工图的设计。

型钢产品开发不仅需要先进的技术，也需要先进的手段。三维设计能准确地表达技术人员的设计意图，更符合人们的思维方式和设计习惯，实现思维过程与设计过程的统一；三维设计具有二维设计所无可比拟的优点，越来越多的设计人员正在从三维入手进行工程设计。立体化、数字化的三维设计以其形象、直观、精确、快速、方便、易于掌握、便于修改、便于交流等特点得到企业的欢迎。随着越来越多的用户应用三维设计，将导致设计方法及手段的根本变革。

3 实际应用

当前应用比较广泛的三维设计软件有Pro/E、Solidworks、UG，下面将利用三维软件对履带钢某精轧孔型卫板装置进行三维设计。

根据设计要求，该孔型出口侧需要设置上、下卫板，三维设计步骤如下。

1）建立轧辊零件图。将孔型图导入到零件图的草图中，运用旋转工具建立孔型的三维轧辊模型。轧辊零件如图1所示。

图1 轧辊零件三维设计

2）建立上下卫板的初期模型零件图。根据现场卫板装置安装要求，建立上下卫板的初期模型。上、下卫板三维设计如图2所示。

图2 上下卫板三维设计

3）建立装配模型。将轧辊零件图、上下卫板导入到装配体，根据导卫的装配要求，将导卫装置与轧辊模型装配起来。

运用自顶向下设计方法，通过旋转切除工具利用上、下轧辊的三维曲面对上下卫板进行旋转切除，上下卫板的舌尖与孔型会实现很好地吻合。上、下卫板装配及跟轧辊配合如图3所示。

鉴于导卫的设计方法，精轧孔型的导卫装置设计准确，装配后在进行干涉检验时，不存在干涉。

4 结语

用三维设计的计算机辅助设计方法进行机械设计，方法简单，结果合理可靠，所得图纸美观整洁。设计周期短，设计人员工作强度低。易于分工，前期工作需专业设计人员操作，后期工作只需软件应用，对专业的知识要求低。利用此种方法来设计型钢卫板，特别是在钢板桩等不对称复杂型钢的卫板设计中，在实际使用中更加合格，能很好地弥补设备能力的缺陷，降低了工程造价，提高了设计质量和产品开发成功率。

图3 上、下卫板装配及跟轧辊配合三维设计

TG333

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1004-4620（2017）04-0075-02

2017-02-27

宋恒俊，男，1983年生，2005年毕业于江西理工大学金属材料工程专业。现为山钢股份莱芜分公司型钢厂工程师，从事热轧型钢工艺技术工作。