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卷边薄壁H型钢压弯构件的性能研究.pdf
文档名称：卷边薄壁H型钢压弯构件的性能研究.pdf
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文档介绍：1------------------------------原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，论文中不合其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得山东建筑大学或其他教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。学位论文作者签名：纽日期2口I弓．6．矽学位论文使用授权声明本学位论文作者完全了解山东建筑大学有关保留、使用学位论文的规定，即：山东建筑大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权山东建筑大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它手段保存、汇编学位论文。保密论文在解密后遵守此声明。学位论文作者签名：j量丝至上日期2a，弓．6．’o导师签名：2------------------------------山东建筑大学硕士学位论文摘要冷弯薄壁型钢可以充分发挥钢材的性能，因此在国内外得到了广泛的应用和发展，但是此类构件的稳定问题非常突出，是设计中必须解决的问题。卷边薄壁H型钢是近些年提出的一种新型截面形式，其主要目的提高翼缘的局部稳定性和构件的侧向刚度，具有广泛的应用前景。由于研究资料匮乏，各类卷边薄壁H型钢构件的性能还不是很明晰，严重制约了其应用和发展。本文主要针对单向压弯构件进行了稳定研究。我国现行规范计算冷弯薄壁型钢构件承载力采用的是有效宽度法，国外采用的是直接强度法或有效宽度法。本文采用直接强度法对卷边薄壁H型钢压弯构件进行稳定文析。本文根据我国现有规范和相关文献，共设计了27个构件，并对其进行了有限条分析。通过对卷边宽度比、截面宽高比、腹板高厚比、翼缘宽厚比和压弯比这五个参数进行改变并分析各个参数对构件承载力的影响情H型钢计算机辅助孔型设计系统的开发-工作总结范文网
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H型钢计算机辅助孔型设计系统的开发
Ｖ７８４２０５中图分类号：！鱼３３５：２论文编号：―ＨＢＬＧ０５―－－００５８学科分类号：§５Ｑ：３５１１密级：公珏河北理工大学硕士学位论文Ｈ型钢计算机辅助孔型设计系统的开发作者姓名：割蕉攫专业名称：塑丛盗垒研究方向：鲎鳢蕉ｉｋ量厦量撞制学习单位：扭ｊ邕堡王盔堂学习时间：址提交日期：２００５年０４月２８曰申请学位级别：王堂亟±导师姓名；垒垄［盛蕉蕉单位：廑出壹熬廑论文评阅人；堡盍堂单位；亟韭墨墨盘生塞盍圭单位：塑些垄三盘生单位；论文答辩日期：２００５年０４月２８曰答辩委员会主席：薹要重关键词：Ｈ型钢，孔型设计压下规程，优化设计。参数化绘图河北理工大学研究生学院２００５年４月摘要摘要主要研究Ｈ型钢压下规程的制定及优化和ＡｕｔｏＣＡＤ在Ｈ型钢孔型设计中的应用即ＣＡＲＤ系统。采用模块编程技术，根据会属加工学原理，用ＶＢ语吉‘丌发了一个基于ＷＩＮＤＯＷＳ平台的功能较强的Ｈ型钢计算机辅助孔型设计ＣＡＲＤ系统，该系统主要包括孔型几何参数计算和参数化绘图等功能。考虑金属在万能孔型中的流动规律，以及消除或减小成品中的残余应力，按照压下规程设计的科学程序，制定了合理的压下规程。并且采用了以轧制能耗最小为追求目标的优化技术，其优化方法为综合约束函数双下降法。这样不但得到质量合格的产品，而且能耗最低、产品质量较高。由于Ｈ型钢的孔型具有的结构大致相同，而尺寸不同的特点，因此比较适合采用参数化设计方法。在参数化绘图模块中，以ＡｕｔｏＣＡＤ为图形支撑软件，采用ＶＢ６．０作为编译器，采用了基于变量设计的参数化尺寸驱动方法，从而直接沟通了图形尺寸与设计参数的联系。这样，设计者便可以在集成环境下进行Ｈ型钢孔型的参数化绘图。关键词：Ｈ型钢，孔型设计，压下规程，优化设计，参数化绘图河北理＿Ｌ大学硕十学位论文ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｐｒｏｇｒａｍｉｓｍａｉｎｌｙａｂｏｕｔｔｈｅｕｓｅｏｆＡｕｔｏＣＡＤｉｎｒｏｌｌ―ｐａｓｓｅｓｄｅｓｉｇｎｆｏｒＨ－Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇｐｒｏｄｕｃｔｓ，ｃａｌｌｅｄＣＡＲＤｓｙｓｔｅｍ。ＡｗｉｎｄｏｗｓｐｌａｔｆｏｒｍＣＡＲＤｓｙｓｔｅｍｏｆＨ－ｂｅａｍｐｒｏｄｕｃｔｓｈａｓｂｅｅｎｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂｙＶＢｌａｎｇｕａｇｅａｎｄｍｏｄｕｌｅｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｂａｓｅｄｏｎｍｅｔａｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅ。Ｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｍａｉｎｌｙｉｎｃｌｕｄｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｏｆｒｏｌｌ－ｐａｓｓｅｓ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇａｎｄｐａｒａｍｅｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｄｒａｗｉｎｇｓ。ＴｈｅｄｅｓｉｇｎｉｎｇｏｆｄｅｐｒｅｓｓｉｎｇｒｕｌｅｓｉｓｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｂｙｕｎｉｖｅｒｓａｌｒｏｌｌｉｎｇａｃｏｒｅａｎｄｋｅｙｐａｒｔｏｆＨｂｅａｍｒｏｌｌｉｎｇＯｎｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｅｘｅｃｕｔｉｎｇｄｅｐｒｅｓｓｉｎｇｒｕｌｅｓ，ａｄｏｐｔｉｎｇａｓｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｍａｋｉｎｇｍｉｎｉｍｉｚｉｎｇｒｏｌｌｉｎｇｅｎｅｒｇｙａｉｍ，ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｄｅｐｒｅｓｓｉｎｇｒｕｌｅｓ，ｃａｎｎｏｔｏｎｌｙｇｅｔ９００ｄｑｕａｌｉｆｉｅｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｂｕｔｄｅｃｒｅａｓｅｐｏｗｅｒｕｎｄｅｒｃｕｒｒｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｄｅｃｒｅａｓｅｗｅａｒｉｎｇｏｆｒｏｌｌｅｒｓａｎｄｔｈｅｎｄｅｃｒｅａｓｅｔｈｅｃｏｓｔｏｆｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｏａＵａｉｎｍｏｒｅｅｃｏｎｏｍｉｃａｌｂｅｎｅｆｉｔ．ＴｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＨ－Ｂｅａｍｐｒｏｄｕｃｔｓｉｓｎｅａｒｌｙｓａｍｅ，ｂｕｔｓｉｚｅｓｎｏｔ。Ｓｏｐａｒａｍｅｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｄｒａｗｉｎｇｓｗｏｕｌｄｂｅｔｔｅｒｆｉｔｆｏｒｉｔ。Ｉｎｔｈｅｍｏｄｕｌｅｏｆｐａｒａｍｅｔｅｄｚａｔｉｏｎａｓｄｒａｗｉｎｇｓ，ｉｔｔａｋｅｓＡｕｔｏＣＡＤａｓｐｉｃｔｕｒｅｓｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｓｏｆｔｗａｒｅａｎｄｔａｋｅｓＶＢｃｏｍｐｉｌｅｒ，ａｎｄｉｔａｄｏｐｔｓｐａｒａｍｅｔｒｉｃｄｉｍｅｎｓｉｏｎｂａｓｅｄｖａｒｉａｂｌｅｓａｎｄｂｕｉｌｄｓｍｏｄｕｌｅｐａｒａｍｅｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｆｏｒｐｉｃｔｕｒｅｓｏｆｆｉｘｅｄｖｉｅｗｍｏｄｅａｎｄｓｔａｎｄａｒｄｍｏｄｅ，ＳＯｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｐｉｃｔｕｒｅｓｉｚｅｓｃａｎａｎｄｄｅｓｉｇｎｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｉｓｂｕｉｌｔ。Ｔｈｕｓｄｅｓｉｇｎｅｒｓｗｏｒｋｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｄｒａｗｉｎｇｓｆｏｒｒｏｌｌ―ｐａｓｓｅｓｏｆＨ－ｂｅａｍｐｒｏｄｕｃｔｓａＤｅｓｉｇｎ，ＤｅｐｒｅｓｓｉｎｇＲｕｌｅｓ，ＯｐｔｉｍｉｚｉｎｇＤｅｓｉｇｎｉｎｇ，ＫｅｙＷｏｒｄｓ：Ｈ―ｂｅａｍ，Ｒｏｌｌ―ｐａｓｓＰａｒａｍｅｔｅｒｉｚａｔｉｏｎＤｒａｗｉｎｇｓｌｌ独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得河北理工大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。签名：迎茸坞一日期：丛丛年羔月尘日关于论文使用授权的说明本人完全了解河北理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵循此规定）虢巡翩虢鲫咎隰必』生日引言本论文着重研究了Ｈ型钢压下规程的制定和优化及ＡｕｔｏＣＡＤ在Ｈ型钢孔型设计中的应用，即ＣＡＲＤ系统。出于Ｈ型钢品种规格繁多、孔型系统的共用性差，按照传统的设计步骤，设计过程主要依赖于设计者的经验，计算量大、精度低、设计周期长，影响了『Ｆ常生产，造成人力、物力和经济损失。利用ＣＡＲＤ系统，建立轧制过程数学几何模型，应用优化技术，制定合理的压下规程，从而提高孔型设计质量、合理分配各孔压下量、减少新产品试制周期、改善技术经济指标、给企业带来很好的经济效益和社会效益。近几年，国家有关部门发展Ｈ型钢及钢结构工程政策措施的出台和落实，以及我国经济实力的不断增长，国内对Ｈ型钢需求量增大及品种增多，而国内产量相对较小及品种较少１１１．形成了国内Ｈ型钢及Ｈ型钢钢结构产业的广阔发展前景。河北理】：大学硕十学位论文１绪论１．１Ｈ型钢概况１．１１Ｈ型钢的诞生Ｈ型钢是由普通工字钢发展起来的。１９４７年，法国人兹尔发明了工字钢。当时这种工字钢大都在＝路或三辊式轧机上轧制，其腿部受到辊径的限制，采用丌闭口交替孔型，其内侧带有斜度，即今天的普通形工字钢。由于腿部窄小。它最适合作各种梁型建筑构件，但不适合作承受纵向弯曲的柱形或桩形建筑构件。因柱形工字钢除要求腿宽与高度相等外，还要求腿内侧斜度平行。而这种宽腿无斜度的工字钢比窄腿有斜度的工字钢生产要困难的多。平行腱工字钢最初是德国格拉茨厂用普通三辊轧机轧成的，质量极不稳定。为保证腿部平行，后来人们采用一架万能轧机作为精轧机的方法来获得平行腿部，这种方法能生产出平行腿工字钢和中等尺寸的宽腿工字钢。人们采用万能轧机座精轧机座生产平行翼缘工字钢和中等尺寸的宽翼缘工字钢，用两个水平辊轧工字钢的腹板，用两个立辊和上下水平辊的侧面碾轧工字钢的腿部。万能轧机的出现对宽腿和平行腿工字钢的生产具有决定性作用。尽管力能轧机可使工字钢的腿部受到垂直压力而宽展和延伸，但它无法精确控制腿部的宽展以及腿尖部加工的精度。１８９７年恪林等人在研究报告中曾明确指出：仅靠一个万能机架是不能保证工字钢腿部宽展和腿尖部加工精度的，必须还有一架立压机架与之连轧才能保证腿高的控制和腿尖的良好加工。在试验中他们发现，在万能轧机后面配一架轧边机和力．能轧机构成连轧，轧制时轧边机只轧工字钢翼缘的边端，腹板与轧辊不接触，这样既可以控制翼缘的宽度又可以保证产品的精度。因此，这种方法得以实际应用。由于ＩＰＥ系列及ＪＰＢ（柱及桩型Ｈ型钢）系列的工字钢是平行腿工字钢，其断面如英文字母“Ｈ”，故人们也称这种平行腿的工字钢为Ｈ型钢，有的也称其为宽腿工字钢。实际上凡是腿内侧无斜度的＾Ｔ字钢都统称为Ｈ型钢。现在我们所｜兑的Ｈ型钢一般包括做梁、柱和桩用的各种腿内侧无斜度的工字钢【２“。２第ｌ章绪论１．１．２Ｈ型钢的发展现状及优势Ｈ型钢一问世，就立即显示出其它工字钢无法比拟的优良力学性能，使其在工业建筑和民用建筑上获得了广泛的应用，如做高层建筑、码头、厂房的梁、柱、桩型构件等。而这些构件在高层建筑、码头、厂房以及民用建筑上均己被大量采用。热轧型钢诞生一百多年来，经历了四个发展阶段。第一阶段即普通工字钢：第二阶段为窄腿Ｈ型钢（ＩＰＥ系列）：第三阶段为宽腿Ｈ型钢（ＩＰＢ系列）；第四阶段为闭合形型钢，如方管，是用热轧平行腿槽钢焊接而成的。这种方管比Ｈ型钢断面模数更大，而且维修施工方便，外形美观，被广泛用于蜂窝粱、龙骨等构件。２０世纪６０年代以前，世界上共有大型轧机７４套，轨梁轧机２４套，宽边钢梁轧机１２套。宽扁钢梁轧机当时以美国为最多共６套，日本仅有２套。表１６０年代以前大型轨粱轧机的分布ＴａｂｌＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｌｉｓｔｏｆｂｉｇｇｉｒｄｅｒａｎｄｒａｉｌｍｉｌｌｂｅｆｏｒｅ１９６０’Ｓ二十世纪六十年代以后，Ｈ型钢受到世界各国的普遍重视。大多数工业发达国家的钢铁行业都积极筹建Ｈ型钢厂。Ｈ型钢生产在日、美、德、英等国蓬勃发展，其中Ｈ型钢生产线上的较多、产量较大的是同本和美国。他们Ｈ型钢的产量已经占型钢总产量的５０％以上，并呈逐年上升的趋势。在这期间还发展了ＨＥ系列宽翼缘粱型Ｈ型钢以及柱型和桩型Ｈ型钢。随着世界钢铁工业的发展，Ｈ型钢轧机也随之得到迅速发展。大多数国家的钢铁界都在积极筹建新型Ｈ型钢轧机。特别是川崎制铁公司的水岛中型厂和新日铁公司君津大型厂的新式Ｈ型钢轧机，由于采用连续轧制、高速轧制和计算机控制等新技术１５Ｉ，所以无论在产量还是在质量上都得到了很大提高。Ｈ型钢具有平行的腿部，便于机械加工和安装，既美观大方又省工省料。Ｈ型钢用在建筑上可使构件重量减轻３０％，用在桥梁上可减轻重量１５％，所以现在许多国家都用Ｈ型钢代替了原来有斜度的工字钢。在国外Ｈ型钢产量占工字钢生产总量．３．河北理上大学硕十学何论文的８０％以上，而普通工字钢产量仅占型钢产量的２．３％。据调查，Ｈ型钢以建筑业需求量最大，占６０％；其次是机械加工行业及桥梁制造业，分别占２０％和８％。据不完全统计，世界每年Ｈ型钢产量在２０００万吨左右，在建生产能力约４００万吨，总生产能力在２５００力－吨以上。Ｈ型钢有以下特点：１．Ｈ型钢比普通工字钢力学性能好，相同单重时截面模数大。这说明Ｈ型钢比普通工字钢（ＩＮＰ）抗弯能力大，如１ＰＥ２７０Ｈ型钢与ＩＮＰ２４０普通工字钢相比，抗弯能力大３２％．截面模数ｗ。大７５ｃｍ３：与我国２２０普通工字钢相比，ｗ，大１０４ｃｍ３。２．Ｈ型钢截面设计比普通工字钢合理，在承受相同载荷的条件下，Ｈ型钢比普通工字钢可节约金属１０％．１５％，在建筑上用Ｈ型钢可使结构减轻３０％－４０％，在桥梁上可减重１５％．２０％，这在国民经济建设中将会收到巨大的经济效果。３．Ｈ型钢具有造型美观、加工方便、节约工时等优点。Ｈ型钢具有平行的腿部，各种不同规格的Ｈ型钢可以很方便的组合成许多不同形状和尺寸的构件，而这往往是普通型工字钢很难达到的。Ｈ型钢便于进行各种机械加工和焊接作业，这不仅可节约钢材，而且可以大大缩短建设周期。Ｈ型钢在高层建筑、高速公路、飞机停机坪、导弹发射架等巨型建筑上所体现出的经济效果更加显著。我国Ｈ型钢生产起步较晚，早期我国完全依靠进口。为了改变这种局面，马鞍山钢铁公司于八十年代末筹建了我国第一条Ｈ型钢生产线并在１９９４年４月一次试轧成功．开始批量生产。从此，结束了我国不能批量生产Ｈ型钢的历史。此后，鞍山市第一轧钢厂、马鞍山钢铁公司、山东莱芜钢厂先后从国外引进了Ｈ型钢生产线。马鞍山钢铁公司的Ｈ型钢生产线是国内投资最多、规模最大的Ｈ型钢生产线；山东莱芜钢厂的生产线也己投入使用。Ｈ型钢发展的趋势尽管Ｈ型钢在我国尚未完全系列生产，但根据有关部门的市场预测，我国２１世纪对Ｈ型钢的潜在需求每年５００万吨左右。可以预计，随着我国国民经济的发展和轧机的不断改造，在不久的将来，我国也会完全成系列的生产Ｈ型钢。随着Ｈ型１．１．３钢产量的不断增加，市场竞争越来越激烈，所以许多新技术广泛应用于Ｈ型钢生产中，在工艺方面有：Ｈ型钢连轧技术、用近终形连铸坯轧制Ｈ型钢技术、自由尺寸Ｈ型钢（ＳｉｚｅＦｒｅｅＨ．Ｂｅａｍｌ控制轧制和在线热处理技术（ＱｕｅｎｃｈｉｎｇａｎｄＳｅｌｆ－Ｔｅｍｐｉｎｇ）等４第１章绪论等。这些新技术在Ｈ型钢生产上的广泛应用，极大地促进了Ｈ型钢生产的发展。在开坯机采用劈分开坯轧制具有轧制道次多，轧件温降大，产品质量不易控制等缺点，因此采用以近终形连铸坯为原料，热装炉，Ｘ．Ｈ轧制法的短流程连铸连轧技术（ｃｏｍｐａｃｔｂｅａｍｐｒｏｄｕｃｔ）（简称ＣＢＰ技术，是目前世界上Ｈ型钢生产最先进的技术）。该工艺省去了普通的ｘ．Ｈ轧制法生产线上的丌坯机，只需在万能轧机前面增设一架立辊轧边机，用以解决连铸坯料与成品尺寸之间的尺寸衔接问题。这种工艺布置，降低了生产过程中的能量损耗，进一步缩短了生产线的长度，节省了初投资，降低了产品的生产成本，能带来巨大的经济效益和杜会效益。１．２ＣＡＲＤ系统１．２．１ＣＡＲＤ简介计算机辅助孔型设计（简称ＣＡＲＤ）是七十年代随着计算机的广泛应用而发展起来的新技术，它是计算机辅助工程在轧钢生产中应用的重要课题。型钢轧制过程中，孔型的形状对产品的机械性能，尺寸精度及产品规格有很重要的影响。它关系到轧机生产的产量、质量、消耗和工人的操作条件等等。最早孔型设计完全是一种手艺，依靠设计者的经验和技巧。随着轧制理论基础特别是塑性加工力学的发展，人们逐步试图建立有科学依据的孔型设计方法，使孔型设计成为一门建立在可靠科学基础上的工程技术。因此出现了计算在孔型中轧制的金属变形、力能参数、温度等各重要参数的理论公式。但由于金属在孔型中轧制时变形的复杂性，在推导这些理论公式时不得不对研究的情况做大量简化处理，从而影响了相应公式的计算精度。另外在手工计算中由于理论公式复杂和轧制道次多，计算量大，使用不便，所以人们长期以来还是借助于简单的经验公式进行计算。一方面由于经验公式只适用于一定的条件，当条件变化时计算精度降低；另一方面为了简化计算工作，往往只计算个别参数和验算个别限制条件，这样就使计算结果的可靠性大受影响１６】。因此设计出的孔型往往要经过多次试轧、修萨才能成功的轧制。这样难免影响正常生产过程，浪费大量人力物力和资金，而且设计周期长。这样的孔型设计还没有脱离依靠设计者的经验的方法。随着计算机应用技术的发展，给孔型设计的发展提供了新的可能，出现了计算机辅助孔型设计这个概念。．５．河北理ｆ：大学硕十学位论文ＣＡＲＤ借助计算机的功能代替人工进行复杂计算，使型钢轧制理论的研究深入，使工艺设计、设备计算和工具设计结合在一起，并有可能使丰富的设计经验和理论解析相互补充，实现型钢轧制过程的最优设计【７Ｉ。丌发这项新技术，可以使设计和试生产过程简化，在优化的目标下实现最大生产率，改善产品质量，降低轧辊和能量消耗。计算机辅助孔型设计将设计工作推向～个新阶段，使孔型设计从一种经验性很强的设计方法，转变为一种理论性很强的设计方法。ＣＡＲＤ系统具有以下优点；１１能同时发挥计算机和工程技术人员各自的优势２１缩短产品设计时间３１设计效率高４）提高经济效益此外．在计算机辅助设计中，由于计算机巨大的计算能力和图形显示能力，计算孔型设计所必需的参数，检验必要的限制条件，适时地在屏幕或其他输出设备上显示设计结果，ＣＡＲＤ技术可减少人工设计时繁琐的计算，画图等重复性工作，还能进行模拟和优化，取得优化孔型设计结果。正是由于ＣＡＲＤ技术具有计算速度快，精度高，结果可靠等优点，近年来得到迅速发展。ＣＡＲＤ技术经过近４０年的发展，己成为集设计，绘图，优化等多种功能于一体的系统。但由于型钢生产过程的复杂性，按一定优化目标得到的最优解并不一定符合实际。建立ＣＡＲＤ专家系统和ｃＡＲＤ／ＣＡＭ～体化是进行多目标优化孔型设计和实施ＣＩＭＳ的发展方向。随着计算机技术的不断更新和轧钢理论与轧制技术的进一步发展，ＣＡＲＤ技术必将在轧钢生产中发挥更大的作用【８圳。１．２．２ＣＡＲＤ系统的应用和发展计算机辅助孔型设计（简称ＣＡＲＤ）的研究始于６０年代后期，现已有了大量研究结果。最早的ＣＡＲＤ系统从功能上看只能完成设计工作的个别环节：有的仅能完成某些计算工作，有的仅能完成画图工作，有的则仅能完成在一定生产条件下的一定的孔型系统的某几道次孔型的设计。１９７３年Ｓｕｐｐｏ，Ｕ．等发表了圆断面计算机辅助孔型设计方法，这一方法在孔型设计中的全部有关量都可用数学方程来确定，这是计算机辅助孔型设计的一个重要发展。后来，他们又将这一方法作了进一步的发６第１章绪论展。但这个方法中的计算仍是以经验一一统计方法为基础的。１９７８年ＫｏｚｏｎｏＨ．发表了孔型设计ＣＡＤ／ＣＡＭ系统，把设计数据与ＮＣ编程结合。１９８２年Ｍａｕｋ，Ｐ．Ｊ．Ｒ．发表了计算机辅助孔型设计。此年，他在Ｋｏｐｐ教授指导下完成的计算机辅助孔型设计博士论文ｌ蚓，系统地丌发了简单断面和异型断面孔型计算机辅助设计方法，包括确定孔型尺寸和轧件尺寸、计算全部变形参数、力能参数、轧件温度等所有重要参数和绘图功能。１９８２年，前苏联ＣｍｎｏｎｏｂＢ．Ｋ．，ＬｉｌｕｉｏｂＢ．Ａ．等发表了他们在多年研究基础上开发的简单断面最优化孔型设计自动计算系统。这个系统中使用的模型是他们多年来用全功率极小化变分原理对孔型轧制过程进行研究得出的结果。这个方法可以计算各种孔型系统轧制时金属变形（延伸系数、宽展系数、压下系数、孔型充满度、轧件和孔型尺寸）、力能参数（平均单位压力、轧制力和轧制力矩）、允许咬入角、稳定性所允许的轧件轴比和孔型延伸能力利用程度等。此外，这一系统还有选择孔型系统和制定轧制方案的模块和验算轧制速度条件、轧件咬入条件、轧制稳定性条件、轧机设备强度、传动电机能力等等限制条件的模块。孑Ｌ型设计优化算法采用了动态规划法。该系统可在给定了成品和坯料形状和尺寸、设备特性、道次数、终轧速度后，以能耗最低为目标，优化轧制制度：也可以在给定成品和坯料的形状和尺寸、轧机特性后，确定道次数和终轧速度，以达到能耗最小、道次最少、轧制速度最大（产量最高）的综合优化。ＣＡＲＤ专家系统正处于探索和发展时期。将ＡＩ（人工智能）引入ＣＡＲＤ，综合运用专家系统技术，计算技术，数据库技术和计算机图形技术，使计算机除作为一种辅助设计工具，用作金属变形分析，孔型优化设计，数值计算和图形绘制以外，还用作知识工程工具，为设计人员的方案决策，性能参数确定等提供智能支撑。这种以知识库为基础的ＣＡＤ技术，把设计的内涵和设计的表示联系起来，并引导用户对设计的过程和表示形式做出选择和决定。计算机辅助孔型设计的智能化，将会极大地改变传统孔型设计的现状。因为在孔型设计中有一些重要决策，不便于用数学表达，属于经验知识性的。这部分决策在ＣＡＲＤ系统中往往靠人一机对话，由设计者凭经验决定【１１以３１，即孔型设计在一定程度上仍依赖于设计者的经验，难以得到最优结果。目前，虽然有一些ＣＡＲＤ专家系统已经产生，但仍需进一步地完善和开发．多功能优化型ＣＡＲＤ综合考虑影响轧制过程的各种因素，并使其量化，根据一定的优．７－河北理Ｉ．丈学硕十学位论文化目标用数学方法寻求最优解．但是，型钢生产是一个复杂的过程，并不是所有的信息都适用于数摸化，尤其是对复杂断面型钢，按一定优化目标得到的最优解可能并不符合实际．只有建立专家系统，让计算机能够模拟人脑的思维过程，才能真『Ｆ达到ＣＡＲＤ的优化目标ｉ１４Ｉ。因此ＣＡＲＤ系统将是未来孔型设计的主要途径，使从孔型设计到孔型加工完成投入生产完全实现自动化。１．３变形规程的设计及优化在轧钢生产中，坯料经过数道次的轧制，产生塑性变形，最终轧制出符合产品标准的成品钢材，这一系列的轧制过程，是按着设计者根据生产条件所设计的轧制变形规程进行的。因此，为使轧钢生产能够达到优质、高产、低消耗，则需要合理地设计轧制变形规程。轧制变形规程，对于不同类型的轧机所包括的内容也不完全相同。对于初轧机主要是指压下规程和速度制度；对于板带钢轧机主要指压下规程、速度制度、温度制度、张力制度和辊型制度；对于型线材轧机主要指孔型设计和张力制度；对于管材轧机则主要指变形制度。轧制变形规程的制定是轧钢工艺设计中基本的问题之一。在制定轧制变形规程时，我们总是希望所制定的轧制变形规程是最好的。一般说来，最好的轧制变形规程，在单位时间内轧制产品的产量最高，产品的质量最好，各种消耗（包括电耗、燃料消耗、金属消耗、轧辊消耗等等）最少，因此该产品的经济效益最好。反之，如果轧制变形规程不合理或不完全合理，则会使生产过程不顺利，影响到产量、质量，甚至无法正常生产。轧制变形规程是轧制工艺的核心，对轧钢生产至关重要。合理的制定轧制变形规程，使轧制过程达到最佳状态，是工艺设计人员所追求的目标。目前，在生产中制定轧制变形规程，如型钢的孔型设计，板带钢的压下规程等，一般情况下还是以经验法为主。孔型设计时展宽系数的确定、板带钢轧制时压下量的确定等还都是根据设计者的生产经验来确定【１５４“。虽然采用经验法所确定的变形规程能够满足生产要求，但不一定是最好的。我们不能够以生产出产品为最终目的，而是要以最好的生产工艺，优质、高产、低消耗的进行生产为目标．这样／Ｊ１能使产品有更强的竞争能力。８第１章绪论要确定最优的＊ＬＮ变形规程，按通常的经验法来制定要达到陔目的是比较困难的。这是由于用经验法确定某参数时，是在该参数的可行域内凭经验而确定的，很难做到确定的该参数是最佳参数。在制定轧制变形规程时，有时我们可能制定出几个方案加以比较，择优选取。这个比较、选择的过程，也可以说是最原始的优化过程。择优选取，首先必须有多个方案，然后在这些方案中选择较好的方案。在一定的生产条件下，生产某个产品，在确定轧制变形规程时，所涉及到的方案很多，单凭设计者的计算和经验是难以完成的。随着计算机应用技术的提高和普及，使用计算机来完成这样的任务才使之成为可能。确定最优的轧制变形规程，称为＊ＬＮ变形规程的优化设计。优化设计（Ｏｐｔｉｍａｌｄｅｓｉｇｎ）是指在一切可能的设计方案中寻求最优方案。这种寻优过程需要大量的计算工作，繁重的计算工作若出人工来完成不仅工作量大，而且是难以实现和完成的。在＊ＬＮ变形规程优化设计时，首先必须要明确优化的目标，也就是说最优指的是什么最优。我们所说的最优，都有一定的相对性．并且与我们所确定的寻优目标密切相关。这个目标是设计者对轧制过程提出来的具体要求，若用数学形式描述出来就称之为目标函数【１７Ｉ。最优目标的选择，关系到所得结果是否合理可行。一般选择最优目标是按照生产过程的特点由设计者确定，以使生产工艺过程达到最佳，轧制产品达到优质、高产、低消耗。计算机的应用是当前科学技术的重大突破。计算机技术在各个领域中的应用促进了科技和经济的发展。随着计算机的应用和普及，为最优化技术提供了有利的计算工具。由于最优化技术是在一切可能的方案中选择最优方案，需要大量的计算以便进行优化。而计算机为这种繁重的计算创造了条件，使得最优化技术快速的发展起来。也可以说，最优化技术发展是以计算机技术发展为基础的。在轧钢生产中，最优化技术用于轧制变形规程的设计较为广泛。例如，型钢生产中的孔型设计，板带钢轧制过程中的压下规程设计以及高速线材轧机精轧机的微恒张力设计等，采用优化方法进行设计已较为普遍。最优化技术在轧制变形规程中的应用，不但能够使轧制过程趋于最优，而且使轧制规程的制定，由技艺向工程科学迈进。型钢孔型设计、板带钢压下规程设计等传统的设计方法是按照经验所确定的变形系数和变形率来设计孔型和压下制度。这种设计方法已不适应现代化的．９．河北理｝：入学硕士学位论文生产方式。因为随着科学技术的发展，生产技术水平在不断提高，产品的技术要求也在不断提高，并且要求轧制过程达最优状态。所以用最优化方法确定轧制变形规程是必然的趋势。最优化技术在轧制变形规程设计中的应用．对轧钢生产向最佳化迈进是重要的一步，而且对于现代化轧钢生产也是非常必要的。型钢的孔型设计凭经验难以完成最优的孔型设计。而通过建立数学模型、确定目标函数和约束条件、选用合适的优化方法而得到的结果是所有可能方案中的最佳方案。这种建立在科学分析基础上的工艺制度，才能适应于现代化的轧钢生产。随着轧制理论体系的完善和最优化技术的发展，最优化技术在轧制领域的应用也会不断提高和扩大，并且将使车ＬＳＪＪ技术水平向更高层次发展。１．４课题概况１．４．１选题的目的和意义孔型设计是轧钢工艺的重要组成部分，同时也是型钢生产中最关键的环节之一。孔型设计的优劣直接影响到产品质量、轧机产量、产品成本和工人的劳动条件等。其目的就是正确运用金属在孔型中变形的规律，通过最优的孔型系统，用最少的轧制道次，最省的能耗，把钢锭或钢坯轧成各种不同断面形状、尺寸准确、表面光洁、性能照好的型钢材１１”。在计算机辅助设计中，由于计算机巨大的计算能力和图形显示能力，计算孔型设计所必需的参数，检验必要的限制条件，适时地在屏幕或其他输出设备上显示设计结果，ＣＡＲＤ技术可减少人工设计时繁琐的计算，画图等重复性工作，还能进行模拟和优化，取得优化孔型设计结果。汇是由于ＣＡＲＤ技术具有计算速度快，精度高，结果可靠等优点，近年来得到迅速发展。ＣＡＲＤ技术经过近４０年的发展，已成为集设计，绘图，优化等多种功能于一体的系统。但出于型钢生产过程的复杂性，按一定优化目标得到的最优解并不一定符合实际。建立ＣＡＲＤ专家系统和ＣＡＲＤ／ＣＡＭ一体化是进行多目标优化７Ｌ型设计和实施ＣＩＭＳ的发展方向。随着计算机技术的不断更新和轧钢理论与轧制技术的进一步发展，ＣＡＲＤ技术必将在轧钢生产中发挥更大的作用【１９＿２１ｌ。１０第１章绪论基于以上原因，我们做了这个课题。本课题主要研究Ｈ型钢压下规程的制定和优化及ＡｕｔｏＣＡＤ在Ｈ型钢孔型设计中的应用，即自动参数化绘图。采用模块编程技术，根据金属加工学原理，用ＶＢ语言丌发了一个基于ＷＩＮＤＯＷＳ平台的功能较强的Ｈ型钢计算机辅助孔型设计ＣＡＲＤ系统，该系统主要包括参数化绘图、孔型几何参数计算等功能。１．４．２研究内容与方法将ＣＡＤ应用于Ｈ型钢孔型设计，并使之完全自动化是困扰国内外Ｈ型钢生产的一个难题。本课题的重点研究内容如下：１．压下规程的设计及优化。２．编制接口程序实现ＶＢ与ＡｕｔｏＣＡＤ的连接。３．建立完整的Ｈ型钢孔型自动参数化绘图的程序系统，实现计算机辅助孔型设计。课题采用的技术路线和研究方法：首先对国内外已发表的数学模型进行分析、筛选。确定可以借鉴的数学模型或模型骨架。应用文献中的建模方法和成果，结合制定的压下规程和轧制参数之间的对应关系，以及优化结果，对数学模型进行修正，以便得到可实现参数化绘图的几何模型。‘利用所得模型编制现场的参数化绘图程序。对于高级语言（ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ６．０）来说其计算能力较强而绘图能力却相对较差。对于绘图软件（ＡｕｔｏＣＡＤ２００２）来说恰好相反，计算能力差而绘图能力强【矧，这样设计者自然而然地想到用高级语言计算，用ＡｕｔｏＣＡＤ软件绘图。这就要求高级语言和绘图软件之间要有接口，设计者给出参数，经高级语言处理后能够调用ＡｕｔｏＣＡＤ绘出所需的图形。即用ＶＢ６．０开发ＡｕｔｏＣＡＤ进行参数化绘图的方法。河北理【。人学硕士学位论文２压下规程设计２，１压下规程设计的科学程序２．１．１调查研究掌握情况调查研究的主要内容：１．了解产品技术条件，包括产品断面几何形状、尺寸和公差标准、表面状态以及内部金相组织和机械性能等。有时还应了解用户对产品的特殊要求和使用情况：２．掌握生产车｜’日Ｊ情况，包括可供选择的坯料种类、断面形状与尺寸或者按设计要求允许选择的坯料条件：车间设备特征及其主要技术性能如轧机布置形式、机架数目、轧辊尺寸、电机能力、转速高低以及轧机前后的附属设备等。有时还要了解工人的操作习惯；３．收集与产品有关的技术资料，作为设计的参考。主要包括生产该产品的同类车间选用的孔型系统、设计方法、变形参数（如道次、变形量分配等）以及生产的难点和存在的问题等。２．１．２合理孔型系统的选择孔型系统反映着所轧产品在生产过程中的形状变化的特点。因此，孔型系统选择的是否合理不仅直接影响产品的质量，而且对生产的正常进行以及工人操作条件均有重要影响。因此，选择孔型系统时应在充分调查研究、对多种方案进行对比的基础上慎重确定。２．１．３确定轧制道次在一定的工艺与设备条件下，确定轧制道次其实质就是正确地决定总变形量。总延伸系数ｕ：满足如下关系式：ｕ２＝Ａｏ／Ａｎ式中第２章压下规程设计ｕ：一总延伸系数凡一原料断面积Ａ。一成品断面积。总延伸系数ｕ：又等于各道次延伸系数的乘积，即有如下关系ｐｚ＝ｕ１４ｉｔ２＋ｕ３…ｕｎ＝（Ａ０／Ａ１）＋（Ａ１／Ａ２）＋（Ａ２／Ａ３）…（Ｆ。，ｌ／Ｆｎ）…………一２式中：ｕｌ、“２、“３…ｕ。一相应道次的延伸系数；Ａ１、Ａ２、Ａ３…氏一相应道次轧件的断面积。如用平均延伸系数“Ｐ代表各道次的延伸系数，则：“ｚ＝ｐ１＋ｐ２‘ｕ３…ｕｎ＝ｕｐｎ………………．．．…．．……．．３平均延伸系数一般是根据经验数据选取的。但是在既定条件下，平均延伸系数的大小既反映了ｔｆＬ￥０进程的快慢，也反映了轧件在孔型内变形的剧烈程度。因此，平均延伸系数要根据所轧钢种、孔型系统、轧机布置等具体生产条件选定。按总延伸系数ｕ：和平均延伸系数ｕ。即可确定轧制道次ｎｎ＝Ｏｎｌ．ｔｚ）／０ｎｕｐ）＝０ｎＡｏ－ｌｎＡ．）／ｌｎ斗。…………．…………．．４确定轧制道次ｎ时，应根据轧制的具体条件决定选用偶数道还是奇数道，并本着各架负荷均匀以取得最短轧制节奏的原则，合理分配各架轧机上的道次数。２．１．４分配各道次延伸系数各道次延伸系数大小受很多因素的影响，不仅要考虑金属的塑性条件，还要考虑咬入能力、轧辊强度、电机能力、孔型磨损以及成型条件等因素。实际生产经验证明，上述各种因素通常是综合发生作用的。因此，延伸系数分配要根据具体情况辩证考虑，统筹兼顾。一般延伸系数分配曲线如图Ｉ所示：．１３―――塑ｊ！里：！：叁堂堡主堂堡堡苎拓撩曼制鬟蓁錾蓁Ｉ２３４、ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎｍｏｄｕｌｕｓ赵ｎ５轧制谨故顺序号图１延伸系数分配曲线圈Ｆｉｇ．１ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇｃｕｒｖｅＯｌｌ延伸系数分配的根据是：１．轧制开始时，轧件温度较高，表面氧化铁皮较多，摩擦系数小，咬入困难，此时延伸系数的分配主要考虑咬入条件的限制；２．随着轧件表面氧化铁皮的脱落，咬入条件大为改善，此时应充分利用轧件温度高、塑性好、变形抗力低的特点给以大变形：３．最后几道为保证成品断面形状和尺寸的『Ｆ确性。减少孔型磨损，提高轧辊使用寿命以及降低能耗应采用较小延伸系数。各道次延伸系数确定之后要进行校核，看其乘积是否等于总延伸系数，如若不等则需进行调整，使之相等。２．１．５检验与校核通常校核内容有咬入条件、轧辊强度、电机负荷、轧件在孔型内的充满情况及稳定性等ｆ纠。２．２万能轧机压下规程设计２．２．Ｉ压下规程设计原理万能道次Ｈ型钢的变形较其他道次复杂的多，因而其几何模型的建立也较繁琐。与板带材轧制过程不同，由于Ｈ型钢断面形状的特殊性和四辊孔型中金属变形１４第２章压Ｆ规程殴计的复杂性，Ｈ型钢在力．能轧机上进行轧制时，其腹板和翼缘间存在着很强的牵连作用。主要表现在以下几个方面：１１腹板和翼缘问的金属流动。２１腹扳厚度的减薄和复原。３、腹板和翼缘内部存在的因力求获得相同延伸而产生的内部拉（压）应力。４１翼缘宽度受腹板和翼缘压下率平衡与否的影响而产生的增大或减小。５）腹板和翼缘的压下率及轧制速度要保持适当比例，以保证变形的均匀性，尽量减小或消除残余应力。Ｈ型钢万能轧制时，由于腹板和翼缘间存在着金属流动，所以翼缘的宽展也相当复杂。在万能轧制的开始阶段，以翼缘压下为主，因此金属除纵向延伸外，亦产生横向流动，即翼缘金属向腹板流动。在轧制后期，以腹板压下为主，从而一部分金属由腹板流向翼缘。计算宽展的公式，多为计算轧制过程结束后由翼缘流向腹板的金属量。影响宽展的因素很多，其中腹板和翼缘的压下率差是影响金属流动的主要因素，另外还有入１３形状系数、腹扳和翼缘的宽度比、厚度比、摩擦系数、轧辊直径、后张力等。翼缘宽展是Ｈ型钢在万能道次轧制时，最主要的变形参数之一，对翼缘宽展规律的掌握，直接影响压下规程的制定及对产品尺寸精度的控制。万能孔型中的腰部道次压下系数ｎ可设计为５％～３０％，其中成品万能孔型中腰部压下系数ｎ为５％～１０％，其他各道次可逐渐加大。为了保证轧件腰部不出现波浪，在成品道次以及成品前１～３个道次，边部压下系数应略大于腰部压下系数，即ｑｍ＝ｎ。＋ｆｏ～５％）。在轧制顺序的前几个道次，由于轧件腰厚，同时由于轧制条件需要，可适当采用ｎｔ＜ｎ，的设计方法。成品中的残余应力会导致形变后的产品发生畸变，引起腹板或翼缘波浪，严重影响产品的质量。因此，尽量减小或消除残余应力是规程设计中很重要的一项。残余应力的产生主要是由于腹板和翼缘的轧制速度不一致，以及变形不均匀造成的。合理控制轧制速度，以保证变形的均匀性是其关键。由于水平辊主动、立辊从动，以及变形区的几何特征，导致了腹板的轧制速度总是大于翼缘的轧制速度。因此，可采用精轧道次腹扳零或很小压下量来消除或减小残余应力ｉ若轧制条件允许，也可采用水平辊、立辊都电机驱动的方法以达到轧制速度的一致，从而保证变形的均匀性。轧制道次一般是指轧件在Ｕ孔型中的轧制道次。轧件在ｕ孔型中的轧制道次数常与ｕ孔型数不等，一般道次数多于孔型数。．１５―河北理。Ｉ：人学硕士学何论文长期生产Ｈ型钢的实践表明，生产梁型Ｈ型钢．Ｕ道次数以不少于３为好；生产柱型Ｈ型钢时，ｕ道次以不少于４为佳。合理的ｕ道次数取决于Ｈ型钢的品种和规格、钢坯的断面形状和尺寸、轧机的组成与机架布簧，以及对产品质量的要求等。一般以较少的ｕ道次，既能保证产品质量，也使各机列和机组的轧制时间协调为宜。２．２．２万能轧机孔型中金属的变形用万能轧机轧制Ｈ形型钢是在上下左右四个轧辊构成的孔型中轧制，腰和翼缘分别在各自的厚度方向进行压下，归纳起来有如下特点：１．由于腰和翼缘与轧辊接触的非同时性和压下率的差异，金属可能在腰和翼缘间流动。２．在万能轧机孔型中轧制，一般是ｌ。ｐ＞ｌ”。因此，轧制过程可分为翼缘单独压。下和翼缘与腰同时压下两个过程。将翼缘单独压下的部分称为Ｉ区，把腰和翼缘同时压下的部分称为ＩＩ区。在Ｉ区，翼缘压下，腰不受水平辊压下。但由于腰和翼缘是一个整体，受翼缘压下的影响而引起纵向附加拉应力，使腰厚减薄。在ＩＩ区，由于腰压下率大于翼缘压下率，腰受翼缘延伸的约束，即受纵向压应力。轧后腰厚比水平辊缝大，这种现象称为腰厚的恢复现象。３．在Ｉ区和ｌＩ区，腰和翼缘的压下率不同，可是，由于腰和翼缘是作为一个整体而延伸的，因此，压下率大的一方受纵向压应力，小的一方受纵向拉应力。纵向拉压应力改变了轧制压力。所以，万能轧机孔型中轧制时力能参数的计算要充分考虑纵向拉压应力对水平辊和立辊轧制压力的影响，绝不能单纯用板轧制时的压力公式计算。２．２．３Ｕ和Ｅ孔型的设计１．成品孔型成品万能孔型的设计主要是确定Ｈ型钢边部内侧间距，即ｕＦ孔型水平辊宽度ＷＨｔＷＨ＝（Ｉ－Ｉ－－２０１．０１２－１．０１４…………………………．…５式中：Ｈ―Ｈ型钢的高度，ｍｍ；ｔ―Ｈ型钢的边厚，ｍｍ。１６第２章压下规程设计２．万能孔型成品万能孔型ｕＦ以前的万能孔型的设计，实际上也是确定水平辊的宽度ｗ，一殷取为：Ｗ＝ＷＨ………………………………………６即万能孔型的水平辊宽度ｗ与成品万能孔型ｕＦ的水平辊宽度ＷＨ相等。车修轧辊之后，有可能ｗ≠ｗＨ，但应使ｗ≤ｗＨ，ＷＨ―ｗ的差值可随所轧Ｈ型钢的规格而异，轧制小规格Ｈ型钢时ｗＨ―ｗ应小些；轧制大规格Ｈ型钢时ｗＨ―ｗ可大些，尘产实践使用的ｗＨ―ｗ＝２．７－４．３ｒａｍ。此外还有水平辊的侧壁斜度０，它应与立辊的锥度相等。成品前万能孔型的侧壁斜度，以角度计０＝彳．６．，以百分数计为８―１０．５％。若用多个万能孔型时，各万能孔型的宽Ｗｉ＿Ｗ＝ＷＨ。３．轧边孔型的设计轧边孔型的水平辊宽度ｗＥ，取之等于相对应的万能孔型水平辊宽度ｗ，即ＷＥ＝ｗ，其侧壁斜度０Ｅ，亦取为等于对应的万能孔型的侧壁斜度０，即０为保ｉｉＥ｝Ｌ件边端质量，在轧边孔型的槽底斜面应与侧壁成９０－角。按棱边计的轧边孔型深度ｈＥ，可用下式确定为：ｈＥ＝ｈＨ一６一△……………………………………７式中：Ｅ＝０。ｈＨ一成品热状态的最小边高，ｍｍ；６一轧件腰部与水平辊之间的间隙，可取为３－－１０ｍｍ：Ａ一边高的正公差，ｍｍ。在选取６值时，应注意使轧边孔型的腰部在任何条件下，都不与轧件腰部接触。为了避免水平辊与轧件腰部接触且有压下量时造成马达跳闸。有时将轧边孔型的上下水平辊再多车去一些。２．２．４ＵＥ机组压下规程的制定在制定ＵＥ机组压下规程或轧制规程时，应使边部延伸系数ｕ．与腰部延伸系数ｐ，、边部压下系数ｎ。和腰部压下系数ｒｌｙ、边部压下率ｅｔ和腰部压下率ｅｙ都保持如下关系：ｙ……………………………．８ｕｔ＞ｕｙ；１１ｔ＞ｎｙ；８ｔ＞６．１７．河北理Ｊ：入学硕十学俄论文这样，在确定出各道次的腰部压下量或压下系数或压下率之后，则可分别求出各道次轧件腰部厚度，同时根据上述原则确定出各道次轧件边部厚度。在轧边孔型或轧边道次中，轧件边部的压下量较小，由于仅轧制边端，若边部压下量较大，会使边部压弯，因此压下量一般为５ｍｍ左右，或更小些。压下率约为２％一４％。轧件在Ｕ孔型中轧制时，轧件的边高会有变化，Ａ．Ｅ．多尔任科夫提出如下公式确定轧件边部在ｕ孔型中轧制时的增长量△Ｈｕ：ＡＨｕ＝△Ｈｉ＋ＡＨｅｔ９式中矗Ｈｔ一自然增长量：△ＨＥｌ一强迫增长量。从ｕ道次到ｕ道次时，轧件边部的自然增长量△ＨＩ为△ＨＩ＝２．５４△ｔ（￡ｔ－－。ｄ）厂￡¨………………………．ＩＯ￡ｔ＝（ｔｏ－－ｔ）／ｔ０；￡ｊ－－（ｄ０－－ｄ）／ｄｏ…．……………………．．１１式中：Ａｔ＝００－－ｔ）－－ｔＬ件边部轧蔚厚度ｔ’与轧后厚度ｔ之差，ｍｍｄ０和ｄ一轧件腰部轧前和轧后的厚度，ｍｉｌｌ。从Ｅ道次到Ｕ道次时，轧件边部除了有自然增长量△Ｈｌ之外，还有由于轧件边部在Ｅ道次中边端附近有局部增厚，因此在ｕ道次中轧制时轧件边端处局部侧压下量大，这时轧件边部将有强迫增长量△ＨＥ。：△ＨＥｔ－＝ｋ△ＨＥ＾ｔｏ／ｔ……………………………１２式中１８第２章压Ｆ规程设计ｋ～系数，在毛轧道次取ｋ＝０．５，在精轧道次取ｋ＝０．７＾一轧件在Ｕ孔型中的延伸系数；ＡＨＥ－４：Ｌ件在Ｅ孔型中的总边高压下量。应指出，轧件边部在ｕ孔型中轧制时，边部有时为拉缩，只有当边部的侧压下量超过一定值时，边部才产生增长。由于边部与腰部为相连的整体，因此ｎ。一ｎ，或ｎｔ／ｎ，都将影响到边高的变化。根据上述原则可以确定出Ｕ和Ｅ各道次的轧件尺寸。２．２．５轧制压力在万能轧机孔型中轧制Ｈ型钢时，由于腰和翼缘延伸不同，引起腰和翼缘内部产生附加拉压应力，其结果改变了腰和翼缘的轧制压力。因此，计算Ｈ型钢的轧制压力不能简单地使用板型钢的轧制压力公式，必须充分考虑万能轧机轧制Ｈ型钢的特点。下面是万能轧机孔型轧制压力的研究成果Ｉ纠：Ｍ．Ｍ．合拉诺夫万能孔型轧制压力ＰＬ＝２Ｐｔｃｏｓ０………………．…………………．．１３式中：Ｐ．一翼缘作用在立辊锥面上的力；ＰＬ一翼缘作用在立辊上的总轧制压力。Ｐｓｈ＝Ｐｖ＋２Ｐｔｓｉｎ０………………………………．１４式中：Ｐ。一腰部对水平辊的压力；Ｐ。一翼缘作用在水平辊侧面上的力。２．２．６变形温度轧制温度条件对金属性质及质量、变形抗力（即力学条件）以及轧辊辊型等有很大影响，故精确的计算它非常必要。热轧时，轧件在加热炉中加热到出炉和开轧温度，轧制时温度逐渐降低。轧件热损失主要是由于向环境辐射以及接触轧辊、辊道及其它设备的热交换和与空气、一１９．河北理工大学硕士学位论文水、冷却剂等对流热交换，致使轧件冷却．温度降低。另外，由于轧件塑性变形所产尘热量及轧件与轧辊的摩擦热，金属在变形区内温度又有某些升高。轧制过程中每一道次上轧件的温度变化为△ｔ，它可以分解成几个部分即：△ｔ＝Ａｔ一△ｔｆ一（△ｔ。＋△ｔｕ＋△ｔｓ＋△ｔｄ）……………………．．１５式中：△Ｉ一道次轧件温度变化：Ａｔｐｈ由塑性变形功转变的温升；△ｔｆ一轧件与轧辊间相互摩擦产生的温升；Ａｔ。～轧件向周围辐射产生的温降；Ａｔｄ一轧辊热传导引起的轧件温降：△ｔｕ～乳件在机架间运行时空气对流引起的温降；△ｔｓ一冷却水引起的轧件温降。为了便于计算，对以上模型进行下列简化：轧件与轧辊相互摩擦产生的温升很小，因此△ｔｆ可以忽略，对△ｂ、△ｋ、Ａｔ。做如下处理：令ｋ。Ａｔｍ＝△ｔ。＋△ｔ。＋△ｔ。………………………………１６式中：ｋ一轧机形式系数，取ｋ。＝１．１５简化后的变形温度模型为：ｔ－－Ａｔｐ－ｋ十△ｔｍ－△ｔｄ………………………………１７１．变形功所引起的温度上升计算即器……………………Ｊｓ式中：ｗ―变形功，ＫＮ．ｍ：Ｇ―变形区所包含的轧件重量，昭；ｃ一高温状态下钢平均比热，Ｃ＝０，６９５ｋＪｌ（ｋｇ，ｋ）；４２７～热功当量。变形区所包含的金属重量可用下式计算：Ｇ＝Ｌｂｐｈｐ×７．８×１０４…………………………．１９式中：２０第２章压下规程设计卜变形区长度，ｍｍ，Ｌ＝√Ｒｌ△Ｊｌ，；ｂ广变形区内轧件平均宽度，ｍｍ，ｂｐ＝（Ｂ＋ｂ），２ｌｈｐ一变形区内轧件平均高度，ｍｍ，ｈｐ＝Ｆ／ｂＢ～入口宽度；ｂ一孔型出口宽度；Ｆ―变形区内轧件断面积，栅２变形功与轧制力矩有关，其计算公式如下：∥：２×９．８尸口兰！！二×１０一，：Ｍ口心…………………２０式中：ｗ一变形功，ｋＮ．ｍ；Ｍ一轧制力矩：０一个变形区长度的转角，弧度；Ｒ。一轧辊工作半径，ｍｍ；ｎ一力臂系数，ａ＝０．５；Ｐ～道次轧制压力，ｋＮ。整理后得：虬。ｉ尹…………………＿，式中：＾。Ｏ．４×咒ｈＲ一变形区内轧件平均断面积，ｍｍ２；２．辐射温降计算据辐射定律，因辐射所引起的轧件温降为：Ａｔ。－监丛蛐：：兰式中：｝一辐射体黑度．亭＝Ｏ．８；．『一完全黑体的辐射系数，Ｙ＝５．８１５Ｗ／（ｍ２．Ｋ４）Ｔｌ一轧件绝对温度，Ｔｌ＝‘ｌ＋２７３，Ｋ；Ｔ２一空气绝对温度，Ｔ２＝ｔ２＋２７３＝３００，Ｋ；．２１―河北理丁大学硕士学位论文Ｆｓ－单位长度轧件表面积，其绝对值等于轧件断面周长，ｍｍ：Ｃ－一比热容，Ｃ－－Ｏ．６９５ｋＪ／（ｋｇ．ｋ１；ｔｌ～相邻两机架间轧件运行的时问，秒；ｅ一单位长度轧件质量，Ｋｇ。上式经整理后得：峨以ｓ，枷’４惭埘卜阱…………?ｚｓ３．轧辊热传导引起温降的计算Ａｆｄ；２Ｌ“６０１一ｆ２）蛳２／（ａｃ）……．．．………．…．．…．．．一２４式中：ｋ。―变形区长度，ｉＴｌｍ；ｔｔ一轧件温度，℃；ｔ广轧辊正常工作温度，℃，ｔｚ＝８０＂Ｃ；ｍ―传热系数，∞＝１１×１０－６卡／ｍｍ２．ｓ．℃；ｒ，一一个变形区长度的轧制时问，ｓ；Ｇ一变形区内轧件的质量，Ｋｇ；经整理后得：Ａｔ一以?７ｘｌＯ－ｚ（ｔＩ－－８０）≯………………２５式中：ｈ厂变形区内轧件平均厚度。利用公式（ａ）进行各道次温度计算时，为使计算温度与现场实测温度相吻合，可对公式（ａ）进行修正，修正后的计算式如下：Ａｔ；ａｈｔ，一ｔ，Ａｔｐ一卢△ｆｄ．……．．．．……．…．……．－－－．?２６其中ａ、Ｂ为修于系数，可根据现场实际情况进行调整，ｋ，取１．１５ｅ第２章压Ｆ规程殴计２．３万能轧机轧辊及孔型设计２．３．１万能精轧机力．能精轧机辊宽设计：力－能精轧机辊宽设计时，应考虑轧件外形尺寸、公差尺寸、轧辊倾角、热胀冷缩系数等因素的影响。万能精轧机轧辊辊宽＝（（轧件高度＋Ａ１）．２Ｘ（翼缘厚度．△２）Ｘｃｏｓｎ）Ｘ６ｌ一△３。式中，Ａ１、Ａ２为轧件高度方向和轧件翼缘厚度方向公差尺寸；ｏ为精轧机轧辊倾角，定为０。；△３为考虑轧机调整、矫直机调整所给定的调整余量，一般为０～４ｍｍ；６ｌ为热胀冷缩系数，一般为１．０００～１．０１３。２．３．２万能粗轧机万能粗轧机轧辊辊宽设计：在万能粗轧机辊宽设计时，主要考虑与精轧机轧辊的匹配，计算公式如下：万能粗轧机辊宽＝力－能精轧机辊宽一△Ｌ为了防止轧制不稳定，出现折叠、腹板偏心等缺陷，ＡＬ一般为２～Ｓｍｍ，实际生产中由于粗轧机组轧制道次多、变形量大、磨损大，因此为延长轧辊使用寿命，将Ａ４确定为．２～＋Ｓｍｍ，实践证明效果良好。２．３．３轧边机轧边机轧辊及孔型设计：在设计轧边机槽深时。同样应考虑轧件宽度外形尺寸、公差尺寸、轧辊倾角、热胀冷缩系数等因素的影响。轧边机槽深＝１／２（（翼缘宽度一Ａ１）一（腹板厚度＋△２））ＸｃｏｓａＸ（ｘＩｓ６Ｘ６１一△３上式中，△１、Ａ２为轧件宽度方向及轧件腹板厚度方向公差尺寸：ａ、ｔ３分别为精轧机、粗轧机轧辊倾角。分别为０。、５。；△３主要用于防止ｇＬＮ时轧件与轧辊辊身接触，为了便于调整，一般调整余量设定为Ｏ．５～１．５ｍｍ。轧边机辊宽设计：轧边机主要用于轧件翼缘宽度方向加工。设汁时，一般在轧辊表面玎有凹槽，以防止调整ｕ，／ｊｆｌ辊接触轧件，造成轧机负荷过大。．２３－塑！！望王查兰堕主兰焦造茎轧边机辊宽＝万能粗轧机辊宽－ｍ．５～５．０）ｒａｍ如果轧边机辊宽过窄，会造成轧件在轧边中轧制不稳定，出现腹板偏心、翼缘波浪等缺陷。２．４压下规程设计实例本系统综合考虑上述影响因素，结合具体生产条件，制定一可行压下规程。粗轧：万能一轧边，可逆连轧共１７道次：精轧：一架万能轧机，共１道次；万能轧机（粗、精轧机）：水平辊直径：ｄｐｌｌ２０ｍｍ立辊直径：中８５０ｍｍ万能轧制线入口温度：１１５０℃；万能轧制线来料｛腹板厚４８ｒａｍ，翼缘厚１１５ｍｍ；成品规格：Ｈ４００×３００×１２×２０ｒａｍ。轧制道次ｎ：ｌａｚ＝Ａｏ／Ａ．ｕｎ＝（１ｎｕｚ）／ＯｎＵｐ）－－ＯｎＡｏ－ｌｎＡ．）／ｌｎｕ３…Ｕｎ＝ｌａｐｎｐ－１８ｚ＝Ｕ１＋Ｕ２｛ｐ表２各道次腹板压下率Ｔａｂ２Ｄｅｐｒｅｓｓｉｎｇｚａｔｅｏｆｗｅｂｉｎｅｖｅｒｙｐａｓｓ道次压下率道次压Ｆ率１Ｏ．０５２１００．１１２２０，０４８１１０．１２６３０．０９２１２４Ｏ．０７６１３５ｏ．０８３１４６０．０９０１５０．０７２７０．０９２ｔ６０．０６８８ｏ－０９８１７０．０４６９０，１０１１８０．０３８０．１２１０．０９９０．０８０表３各道次翼缘压下率Ｔａｂ３Ｄｅｐｒｅｓｓｍｇｒａｔｅｏｆｆｌａｎｇｅｉｎｅｖｅｒｙｐａｓｓ道次压下率道次压下率１Ｏ．０２２１００．１２０２０．０９８】ｌ０．１３４３０．０９９１２０．１２１４０．０９３】３０．１１５５０．０７８】４０．１１３６０．０８５】５０．１０１７０．０９３１６０．０８３８０．１０２１７０．０６８９０．１０９１８０．０２４表４压下规程第２章压Ｆ规程Ｉ鲢计ＴａＭＤｅｐｒｅｓｓｉｎｇｒｕｌｅｓ轧制腹板厚度（ｎｕｎ）翼缘厚度（ｍｍ）轧制力矩轧制功率道次入口山口入口出口（Ｎ＋ｍ）０ｃｗ）４８．００４５．５０１１５．００１１２．５００．４０８０Ｅ＋０８Ｏ．２０５１Ｅ＋０４●２４５．５０４３－３０１１２．５０１０１．５０Ｏ．３７８０Ｅ＋０８Ｏ．１９００Ｂ｝０４３４３．３０３９．３０１０１．５０９１．５００．５９９２Ｅ＋０８０．３０１２Ｅ＋０４４３９．３０３６－３０９１．５０８３．０００．４９６８Ｅ十０８０．２２９３Ｅ＋０４５３６．３０３３．３０８３．００７６．５００，５１６５Ｅ＋０８０．２３８４Ｅ＋０４６３３．３０３０＿３０７６．５０７０．０００．５４１７Ｅ＋０８０．２５５６Ｅ＋０４７３０．３０２７．５０７０．ＯＯ６３．５００．５４８６Ｅ＋０８０．２８７０Ｅ＋０４８２７．５０２４．８０６３．５０５７．０００．５６１４Ｅ＋０８０．２８７９Ｅ＋０４２４．８０２２．３０５７．００５０．８００．５８６６Ｅ＋０８０．３１２９Ｅ＋０４２２．３０１９．８０５０．８０４４．７００．６２５４Ｅ＋０８０．３２７２Ｅ＋０４１９．８０１７－３０４４．７０３８．７００．６８６８Ｅ＋０８０．３９４５Ｅ＋０４１７．３０１５．２０３８．７０３４．００Ｏ．６５４３Ｅ十０８０．３７５９Ｅ＋０４１５．２０１３．７０３４．００３０．１００．５５０３Ｅ＋０８０＿３１６ｌＥ＋０４１３．７０１２．６０３０．１０２６．７００．４７３３Ｅ＋０８０．２７６７Ｅ＋０４１２．６０１１．７０２６．７０２４．０００．４４２６Ｅ＋０８０．２６７９Ｅ＋０４１１．７０１０．９０２４．００２２．０００．４４２３Ｅ＋０８０．２７２２Ｅ＋０４１０．９０１０．４０２２．００２０．５００．３３３１Ｅ＋０８０．２０１６Ｅ＋０４佗¨坫拍＂坞１０．４０１０．００２０．５０２０．０００．３０４３Ｅ＋０８０．１８７３Ｅ＋０４初轧温度：＂Ｉ＂ｏ＝１１５０．０６Ｃ总能耗：Ｎｏ＝４９２６８ＫＷ．２５一河北理丁＝大学硕士学位论文３压下规程优化随着计算机应用技术的不断普及与提高，优化方法已经应用于各个工程技术领域的研究、生产和设计工作。轧制压下规程是轧制工艺的基本内容之一。最优的压下规程是优质、高产、低消耗地生产轧制产品的基本特征，也是轧钢工艺设计人员追求的目标【２４ｌ。最好的轧制压下规程，在单位时间内轧制产品的产量最高，产品的质量最好，各种消耗（包括电耗、燃料消耗、金属消耗、轧辊消耗等等）最少。轧制压下规程是轧制工艺的核心．对轧钢生产至关重要。对于Ｈ型钢轧机来说，轧制压下规程主要指孔型设计，它包括二辊开坯孔型设计和四辊Ｈ型钢孔型设计两部分。孔型设计又包括辊型设计和压下规程设计【矧。目前，生产中Ｈ型钢压下规程的制定，一般还是以经验法为主。虽然采用经验法所制定的轧制变形规程能够满足生产要求，但不一定是最好的。这是由于用经验法确定参数时，是在该参数的可行域内凭经验而确定的，很难做到所确定的参数是最佳参数。在一定的生产条件下．生产某一规格的Ｈ型钢，在制定压下规程时，所涉及到的方案很多，单凭设计者的计算和经验是很难完成的。优化设计是随着计算机技术进入工程设计领域后，采用数学规划的方法发展起来的设计方法。由于计算机的运算速度和能力是人工计算所无法比拟的，这就可将大量繁重的计算工作由计算机来完成，而建立计算模型、选择优化方法等智能型工作由设计者来完成。这样才能在众多的设计方案中选择最优方案，以达到优化设计的目的。Ｈ型钢压下规程优化设计，归根到底就是各道次孔型尺寸的优化设计，或者说确定各道次轧辊的压下量。对现有的压下规程进行优化，不但可以得到优质合格的产品，而且可以在现有生产条件下使设备能力、生产消耗等得到优化，从而为国民经济带来效益。３．１目标函数及设计变量的选择优化的目标通常依赖于某些函数或参数，及如何在允许范围内选择这些函数或参数以使目标为最优状态，即使目标取最小值或最大值。要达到此目标，则首先需要将生产过程中的有关优化目标用数学模型表示出来。但实际生产过程中所寻求的最优目标与工艺参数间的关系，不容易用确定的函数关系客观真实地反映出来。影３压＿卜规｝￥优化响最优目标的因素是多方面的，并且有的因素影响较大，有的因素影响较小。为使轧制过程的优化问题用数学模型来描述并便于计算，必须对影响轧制过程的因素进行简化处理，即对一些弱影响因素进行忽略。但是这些弱因素在某些情况下与强因素又存在着某种联系，并且在一定程度上影响着强影响因素。所以将生产过程的优化问题如何表示成既能够反映实际生产过程而且又易于求解的数学模型是极其关键的一步。目标函数的确定与优化结果和计算量有着密切关系。在优化设计过程中，应该恰当地确定设计常量的数目，在可能的条件下要尽量减少设计变量的数目，及尽可能把那些对设计指标影响不大的参数取做给定参数，保留对设计指标有较明显影响的参数作为设计变量。以使优化设计的数学模型得到简化，并使计算工作量减少。目前，我国钢铁工业能耗占整个工业部门能耗的１２―１３％，而轧钢生产的总能耗占整个钢铁工业总能耗的１３―１５％。由此可见，我国在钢铁轧制上节约能源的潜力很大。轧钢生产中可控部分主要是能源消耗。节约能耗的途径大致有两个：一是引进现代化设备；二是在我国现有设备上，采用较为节能的生产工艺。目前，我国钢铁企业的外购能源费用，已占钢铁产品成本的２５―４０％，能源费用已对钢铁企业形成很大压力【２６１。而在现有的设备条件下，通过对工艺的改造来达到节能目的则是一条行之有效的途径。传统的轧制规程是根据生产经验或按等负荷的方法加以确定的。以节约轧制能耗为追求目标，在满足产量、质量和设备能力等要求的条件下使总轧制能耗（轧制各道次功率之和）达到最小值，应用最优化理论优化Ｈ型钢万能轧制的压下规程，从而使生产在低能耗、低成本的条件下进行。采用最优化方法求出该目标函数的最优解，进而得到优化的轧制规程。＿＋＿ｍｉｎＱ（ｘ）＝∑口，２∑似，Ｖ，ｆ，ＩＤ，ｊ）……………２７Ｊ。ｌ』。１Ｍ，ｆ一（ｐ，Ｄ＾‘ａｍ＋ｐｏ，皿’１．２５）’鼎‘ｆ∥……………．．２８式中：ｑｊ一第ｊ道次上的轧制能耗：Ｍｊ一第ｊ道次的轧制力矩：ｖｊ一第ｊ道次轧件的出口速度ｂ一第ｊ道次的轧制时间：．２７．河ＪｔＮＴ．大学硕士学位论文Ｄｋ一第ｊ道次轧辊工作直径：ｆ一轧件与轧辊接触面上的摩擦系数Ｊｆ一水平辊轴承摩擦系数；Ｄｈ一水平辊工作直径：Ｄ。一水平辊辊颈直径：ＢＮ一轧件内侧宽度：Ｑ。一考虑张力的影响系数，对于万能一轧边的可逆连轧过程，机架问张力较小，故取Ｑ。＝１：瓦＝ｋｗ（０．７８５＋ｏ．２５‘ｆ。４ａ）‘Ｃ。‘Ｃ，…………………一２９乒，＝ｋ，（ｏ．７８５＋Ｏ．２５‘，，√ｆ）‘Ｃ，’ＣＦ…………………３０ｋ。；ｋ?ｅ。７７?￡：…………………………………．．３１ｋ，＝ｔ?ｅ７“?￡？…………………………………．．３２ｋ－ｇ“７－ｅｘｐ｛Ｏ．１２６＋１．７５ｃ＋０．５９４ｃ２＋（（２５５１＋２９６８ｃ一１１２０ｃ２）／ｒ矗…．３３ｍ＝０．１３．ｎ＝０．２１…．．……．．…．……．．……………．３４ｆ。ｔ√姒’Ｒ＾………………．＿…………３５ｆ，?４２（△ｔ―ｏ．５ｒｉｄｓｉｎ０一ｃ）（Ｒ。ｌｃｏｓＯ―ｏ．２５Ｈｓｉｎ０）＼………．３６Ｃ。ｔ１一Ｏ．７５Ｑ。………………………．．＾………３７Ｃ，，－１一Ｏ．５Ｑ，…………………．……．…．．．…一３８式中：ｌ。一水平辊接触弧长；Ｉｆ一立辊接触弧长；Ｒｈ一水平辊半径；ＲｖＭ一立辊的最大半径；ｅ一水平辊侧面倾角；Ｈ一轧前轧件的边高；ｄ一轧制后轧件的腰厚；ｔ一轧制后轧件的边厚；△ｄ一腰部压下量；△ｔ一边部压下量：Ｇ一腰部的形状影响系数ｔＣ。＝ｒ（ｏ．７＋玑）；Ｃｆ一边部的形状影响系数，Ｃ，＝ｒ（ｏ．９＋ｒ／ｒ）；３压Ｆ规程优化ｎ。一腰部的压下率：ｎｆ一边部的压下率：ｋ。一腰部的变形抗力值；ｋｆ一边部的变形抗力值；Ｔ一绝对温度：ｃ一材料含碳量百分数；ｉ。＝ｖ／（１。’Ｆ。）……………………………………３９ｉｒ＝Ｖ／（１ｒ。￡，）…．………………………………４０ｉ。一一腰部的变形速度；ｉ，一一边部的变形速度；，．ｖ一轧件的出口速度；ｃ一修正量，Ｃ＝一／口；Ａ－（尺。一Ｏ．２５‘Ｈ’ｓｉｎｏ）（ａｔ－０．５Ａｄ。ｓｉｎＯ）ｓｉｎＯ一（Ｏ．２５‘Ｈ‘咒／ｃｏｓａ）＋（０．５＋Ａｄ’ｓｉｎＯ）Ｂ?（Ｒ。一Ｏ．５‘Ｈ‘ｓｉｎ０）＋风一Ｏ．２５‘Ｈ‘ｃｏｓ０当０小于５。时，ｃ可忽略不计。３．２约束条件在一般条件下生产时，所追求的目标常常受到某些约束条件的限制。只有满足了这些附加的设计条件，才使目标函数的优化有其实际意义。例如，为提高轧机的产量，可以减少轧制道次、加大压下量。但是加大压下量会受到轧辊的咬入能力、轧辊的强度和主电机能力的限制【２７。。在寻求目标函数极值的过程中，必须保证在允许的限制条件之内。这些问题本身对设计变量的限制条件就构成了设计变量的约束条件。按数学表达式的形式来分，约束可分为等式约束和不等式约束两类，即踟（ｘ）＝Ｏｕ＝ｌ，２，…，Ｐ………………………………４ｌｖ＝ｌ，２，…，ｑ＜ｎ………………………………４２ｈ“玛＝０在Ｈ型钢压下规程优化中，其约束既有等式约束，又有不等式约束。在设备以及产品的材料、规格给定的情况下，所确定的轧制工艺规程应满足以下几个方面的约束条件。．２９．河北理工大学硕士学位论文３．２．１不等式约束条件轧辊强度条件在轧制过程中要保证轧机设备的安全，通常以轧辊强度作为限制条件。要求各轧制道坎的轧制压力要小于轧辊强度条件的最大允许轧制力，各道次的轧制力矩要小于轧辊强度条件的最大允许ＳＬ铝，Ｊ力矩。即Ｐｉ≤Ｐｉｍａｘ…………．…．．．……．．．．………．．…．．４３Ｍｉ≤Ｍｉｍ“………………………………………４４式中：Ｐｉ，Ｍｉ一第ｉ次的轧制力和车Ｌｉｔ，Ｊ力矩；Ｐｉ＝。Ｍｉｍａｘ－－第ｉ次的最大轧制力和最大轧制力矩．电机能力条件在ＳＬ青＇Ｊ过程中要保证主电机不过载和过热，以保证主电机的诈常工作。即Ｎｊ≤Ｎｉ。………………………………………４５式中：Ｎｉｍａ。一第ｉ道次电机的输出功率：Ｎｋ一第ｉ道次电机的额定功率。３．２．２等式约束条件３．２．２．１轧制质量可能条件在四辊万能轧机上轧制Ｈ型钢时，必须使腰与腿的变形是均匀变形或近似均匀变形，也就是使腰和腿的延伸相等或接近相等。违反这一原则就会引起重大的质量问题，严重时将破坏轧制的稳定进行。若腰部的延伸系数Ｈ，比腿部的延伸系数ｕ。大得多，将出现腰部波浪；若ｕ。比¨，大得多，则将引起腰部捡裂或腿部波浪。当两者相差很大时，可能使腰腿分开，乃至完全不能轧制【２８Ｉ。为了保证Ｈ型钢轧制的正常进行，必须满足下列关系式：ｈ―ｌ／Ｆｙｉ＝Ｆ，＋一１／Ｆｌｉ＝“ｉ………………………………４６式中：Ｆｙｉ－ｂ凡一轧制前、轧制后腰部的面积：Ｆｌｉ．１，ＦｌＩ一轧制前、轧制后腿部的面积；“ｉ一该道次延伸系数。３爪Ｆ规程优化腰部的面积用腰厚ｄ和腰内宽ｂ表示，Ｆ，＝ｄｂ；腿部的面积用腿厚ｔ和腿商ｈ表示，Ｆｔ＝ｔｈ。则式（３?１８）可写成ｄｉ．１ｂｉ，ｌ／ｄｉｂｉ＝ｔ１．１ｈ１．１／ｔｉｈｉ＝ｕｊ……………………………．４７由于在万能孔型中轧制Ｈ型钢时，轧件腰内宽ｂ和腿高ｈ变化很小可以近似认为ｂｉ．ｉ－≈ｂｉ，ｈｉ一１≈ｈｉ，则式（３―１９）可写成ｄｉ一１／ｄｉ＝ｔｉ一１／ｔｉ＝ｕｉ．．………………………．………４８也可写成ｄｉ．１／ｔｖｌ－ｄｌ／ｔ１．…………………………．．．．…．．．．４９上式即把轧制过程中腰部延伸等于腿部延伸的均匀变形条件转化为轧前、轧后腰厚与腿厚之比相等的关系，将式０―２１）推广即可得：ｄ０／ｔ０＝ｄｌ／ｔｌ＝ｄ２］ｔ２＝……＝ｄ．－１／ｔａ－１＝ｄｄｔ。＝常数……………．５０式中：ｄ，ｉ一成品道次的腰厚ｔｉ一成品道次的腿厚。因为ｄｏ＝ｄｌ＋Ａｄ，ｔｏ＝ｈ＋Ａｔ，代入式（３―２２）可得．（ｄｓ＋Ａｄ）／（ｔｌ＋Ａ０＝（ｄｏ―Ａｄ）／（ｔｏ?△ｔ）上式经过一系列变换和整理之后可得：△ｄ／△ｔ＝ｄｄｔｎ＝常数………………………………．５１在实际生产中，为了克服由于速度差，立辊阻力等造成的腿部拉缩，在制定压下规程时，往往取腿部的压下系数略大于腰部压下系数，其比值为：（１／ｎｔ）／（１／ｎｙ）＝１．００２―１．０２８…………………………．５２式中：１／ｎ厂Ｈ型钢腿部压下系数，１／ｒｌＩ＝‘“／ｔｉ：１／ｎ。一Ｈ型钢腰部压下系数，１／ｎ。＝ｄｉ．１／ｄｉ３．２．２．２轧制变形许可条件在Ｈ型钢的轧制过程中，在给定坯料和成品尺寸的前提下，为得到要求尺寸的成品，必须合理分配各道次压下量，且总压下量要符合一定的要求，即∑凹，－ｃｌ罗甜。＝ｃ：……………………………５３厶‘‘ＡｔＩ＝ｃ３Ｊ一●式中：．３１．河北理．ｊ：大学硕士学位论文ｉ一万能轧制道次。ｉ＝１，２，…，１８ｊ一轧边道次。ｊ＝１，２，…，９Ｃｌ，０２，ｃ３由具体设计要求而定３．３优化方法在优化设计过程中，当目标函数和约束条件构成以后，选择合适的优化方法是很重要的。因为优化方法选择得合适，可以使计算量减小，并且可以得到精确的极值。反之，不但使计算量增大，而且有可能得不到极值１２９】。优化问题按其性质可分为静态问题和动态问题。静态问题是指优化的目标函数与时蒯无关，而动态问题是与时间有关的优化问题。对于静态问题的优化，又可分为无约束优化问题和有约束优化问题。无约束优化问题按目标函数的构成又可分为一维问题和多维问题。一维问题是指目标函数为一元函数，而多维问题是指目标函数为多元函数。３．３．１一维优化方法求解一维优化问题的方法称为一维搜索或直线搜索。一维搜索方法的好坏将直接影响优化问题的求解速度。虽然在工程实际中，优化问题的目标函数大都是多元函数，但因在多元函数的优化过程中，常常需要多次反复使用沿着某个指定方向进行一维搜索，所以一维优化方法虽是优化问题中最简单的方法，却是应用最为频繁的最基本的方法。而且收敛速度的快慢、占用机时和内存的多少、可靠性和计算精度的高低等等，对问题的优化效果都有着重要的影响。对于多元函数ｆ（ｘ。，ｘ２，…，ｘｎ）的优化问题，在ｎ维空间沿着某一给定方向Ｓ进行搜索时，也是一种广义的一维搜索（因为一般不是沿某个坐标轴方向搜索）。由选定的初始点火）（（。’出发，以步长ａ（蛐沿着给定的ｓ（。’搜索到一个新点Ｘ｛ｋ＋１）ｘ（ｈ１）＝ｘ９’＋ａ（蚋ｓ（ｋ）……．……………．……．．．．…．．５４然后根据需要检查Ｘ（ｋ＋１）ＡＮｇ行性及其适用性。对于求多元函数ｆ（ｘ）的极值点，则可表示为ｍｉｎｆ（Ｘ（。＋１’）＝ｆ（ｘ（。）＋ｄ∞ｓ‘ｋ））．…………………一５５３２３压Ｆ规程优化上式中每个不同的ａ【ｋ）值都对应着经过火）（（ｋ）点，沿方向Ｓ（。’的直线上的一点。这样就把多变量函数“Ｘ）过ｘ（ｋ’点沿一确定方向Ｓ（ｏ）求极小值问题，转化为求单变量函数巾（ａ１的极小值问题，即广义的一维搜索问题。一维搜索的基本思想，就是利用在函数的初始单峰区间【ａ，ｂ】内所选试点对应的函数值或导数值的变化，来判断消去掉原区间内不含极小点ｘｔ的区段，使之缩短成新的区间，经过连续ｋ次消去，直到最后剩下的区间ｐ，ｂｋ】的长度或相邻两点对应的函数值之差的绝对值等，满足预先给定的精度要求ｅ（一足够小的正值），搜索即可终止。这类一维搜索方法又称为区阳Ｊ连续消去法。当只比较函数值时，如下图所示，在【ａ，ｂ】内任取ｘｌ，Ｘ２（ＸＩ＜ｘ２）两点，这时可能出现下列两种情况：（１）ｆ（ｘ１）＜ｆ（ｘ２），见图２０），显然ｘ＋点必在Ｘ２点左方，故消去Ｉｘ２，ｂ】，缩成新区间【ａ１，ｘ２】（保留其中Ｘ１点）：（２）ｆ（ｘ－）＝ｆ（ｘ２），见图２（ｂ）。显然ｘ。点必在ＸＩ点右方，故消去【ａ，ｘｄ，缩成新区间Ｉｘ，，ｂ】（保留其中Ｘ２点）。酗ｂ４ｘ‘Ｘ，ｂａｘｒ‰ｂ（ａ）圈２搜索区间的缩短∞Ｆｉｇ．２Ｔｈｅｓｈｏｒｔｅｎｉｎｇｏｆｓｅｅｋｉｎｇｒａｎｇｅ接着再在新区间内取一新点ｆ因已有保留的一点的函数值可供比较），仿前进行区闻缩短，直到ｐ，ｂｋ】的长度ｂｋ．铲≤ｅ，即可取ｒ＝（ａｋ＋ｂｋ／２），终止搜索。当利用函数的导数值（梯度或斜率）变化信息时，则要求原函数在区间【ａ，ｂ】内连续可导，如下图所示，因在极小点ｘ＋处，ｆ（ｘ＋）＝Ｏ，如任选一个内点Ｘ，这时可能出现下列三种情况：（１）ｆ，（ｘ）＞０，见图３（ａ），显然ｘ’点在ｘ点左方，故消去【ｘ，ｂ】缩成新区间【ａ，ｘ】；（２）ｆ’（）【）＜Ｏ，见图３（ｂ），显然ｘ４点在ｘ点右方，缩成新区间Ｉｘ，ｂ】：（３）ｆ’（ｘ）＝０，见图３（ｃ），显然Ｘ－－－－Ｘ＋，即可输出ｘ＋及Ｐ＝ｆ（ｘ＋）．３３．河北理工大学硕士学位论文幽函ａｘ（ｘ＇）ｂ圈ａ（ａ）ｘ（ｘ＇）ｂ（ｃ）嘞图３函数的导数伍变化Ｆｉｇ．３Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｆｕｎｃｔｉｏｎ对于前两种情况，再在新区间内取一新点，仿前进行区间缩短，直到ｂｋ．ａ。≤￡，即可取ｘ?＝ａ２＋ｂｋ／２。也可取ｆｆ’（ｘ）Ｉ≤￡作为终止条件，得出ｘ＝ｘ＋。在既定的初始单峰区间内进行一维搜索的方法有多种，通常把借助于直接比较所选试点的函数值来搜索ｘ?的方法口“直接法，如黄金分割法（ＧｏｌｄｅｎＳｅｃｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄ）、菲邦纳契法（ＦｉｂｏｎａｃｃｉＭｅｔｈｏｄ）、格点法（ＧａｄＭｅｔｈｏｄ）等：而把需要利用函数在所选试点处的导数值变化来搜索ｘ＋的方法叫间接法，如平分法（ＢｉｓｅｃｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄ）、牛顿法∞ｅ州ｏｎ’ＳＭｅｔｈｏｄ）、二次插值法ｐ０Ｊ（Ｑｕａｄｒａｔｉｃ等。３．３．２无约束优化方法没有约束函数的优化问题称为无约束问题。在这类问题的求优过程中，可以毫无限制地在变量空间寻求它的极值点。无约束优化问题的数学模型为：ＩｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄ）ｍｉｎｆ（Ｘ）式中：Ｘ∈Ｅ“ｘ一自变量向量，Ｘ＝［ｘｌ，Ｘ２，…，ｘ。】ＴＥ“―ｎ维欧氏空间。无约束优化方法很多，一般分为直接法和｜’日Ｊ接法两大类：直接法是指在求优的过程中不利用目标函数的性态（如可微性），而直接计算和比较其函数值变化情况来求优的方法，如坐标轮换法（ｃｙｄｉｃｃｏｏｒｄｉｎａｔｅＭｅｔｈｏｄ）、单纯形法（ＳｉｍｐｌｅｘＭｅｔｈｏｄ）、共额方向法（ＣｏｎｊｕｇａｔｅＤｉｒｅｃｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄ）等：间接法则是指在求优的过程中，利用目标函数的性态（如进行求导等）的求优方法，如梯度法（ＧｒａｄｉｅｎｔＭｅｔｈｏｄ）、牛顿法（Ｎｅｗｔｏｎ’ＳＭｅｔｈｏｄ）、变尺度法（ＶａｒｉａｂｌｅＭｅｔｒｉｃＭｅｔｈｏｄ）等。无约束方法是常用优化方法的重要基础。它不仅可以直接用来求解无约束优化问题，而且很多约束优化问题也常先行转化为无约束优化问题，然后用无约束问题３压Ｆ规科优化优化方法求解。另外，有些无约束优化方法只需略加处理，即可用于求解约束优化问题…。３．３．３有约束优化方法大多数的机械优化问题都是约束优化问题。其数学表达式为：ｍｉｎｆ（Ｘ）ＸＥＥ“岛（ｘ）≥０ｈｖ（ｘ）＝０约束优化问题，就是在可行域Ｄ＝｛ＸＥＥ。Ｉｇ。（ｘ）≥Ｏ，ｕ＝ｌ，２，…，ｐ；ｈｖ（ｘ）－ｏ，ｖ＝ｌ，２，…ｑ｝中，求一个设计点ｘ＋，使目标函数“ｘ）取得最小值。其值不仅与目标函数的性质有关，而且也与约束函数的性质有关，故约束优化问题比无约束优化问题要复杂得多。ｕ＝ｌ，２，…，Ｐｖ＝ｌ，２，…ｑ＜ｎ根据处理约束条件的办法不同，约束优化方法也可分为直接法和问接法两大类。直接法的基本思想是构造一迭代过程，使每次迭代点都在可行域Ｄ（即满足可行性要求），且一步一步地降低目标函数值（即满足适用性要求），直到求得最优解。这类方法很多，常见的有：约束坐标轮换法（Ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ格法（ＮｅｔＭｅｔｈｏｄ）、随机投点法（ＲａｎｄｏｍＤｉｒｅｃｔｉｏｎＰｏｉｎｔＣｙｃｌｉｃＣｏｏｒｄｉｎａｔｅＭｅｔｈｏｄ）、网Ｍｅｔｈｏｄ）、可行方向法（ＦｅａｓｉｂｌｅＭｅｔｈｏｄ）、复合形法（ＣｏｍｐｌｅｘＭｅｔｈｏｄ）等。这类方法一般是算法简单、直观易懂，对目标函数和约束函数无特别要求；但计算工作量大，需用机时较多，不适用于维数较高的问题，而且一般用于求解只含不等式约束的优化设计问题。间接法的基本思想是将约束优化问题先转换为一系列的无约束优化问题，然后利用无约束优化方法求解，逐渐逼近约束问题的最优解。这类方法有罚函数法ｆＰｅｎａｌｔｙＦｕｎｃｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄ）、增广拉氏乘子法（ＡｕｇｍｅｎｔｅｄＬａｇｒａｎｇｅＭｅｔｈｏｄ）等。这些算法～般比较复杂，但由于它们可以采用计算效率高、稳定性好的无约束优化方法，故可用于求解高维的优化问题：又因它们可以用来求解同时含有等式和不等式约束的优化问题，故在机械优化设计中得到了广泛的应用。除此之外，还有将非线性约束优化问题转换成线性规划问题的方法，也属于间接法。近年来又出现了一些新的约束优化方法，如广义简约梯度法（Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ．３５，河北理Ｊ：人学硕士学位论文Ｒｅｄｕｃｅｄ－ｇｒａｄｉｅｎｔＭｅｔｈｏｄ）、约束变尺度法（ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄＣｏｎｓｔｒａｉｎｅｄＤｕａｌＤｅｓｃｅｎｔＶａｒｉａｂｌｅＭｅｔｒｉｃＭｅｔｈｏｄ）、约束函数双下降法（ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ３．３．４采用的优化方法Ｍｅｔｈｏｄ）等。对于轧制压下规程中的优化设计问题，按其目标函数的构成通常是非线形问题，并且对设计变量的取值有一定限制范围。针对本问题的特点，应为单目标有约束的非线性优化问题，故选用综合约束函数双下降法。综合约束函数双下降法，又简称ＳＣＤＤ法。它的基本思路是引入一个由所有约束条件组成的综合约束函数：庐（ｘ）＝由此，目标函数所描述的一般约束优化问题的可行域可表示为：Ｄ＝｛ｘｌＸＥＲ“，巾（Ｘ）＝ｏ，当选定初始点ｘｏ（１），Ｉ＝１，２，…，Ｎ，初始步长ｔｏ及一组正的实参数ａ、１３、Ｙ、６、＾、ｕ，并令巾ｏ＝Ⅱｔｏ时，可得初始近似可行域：Ｄｏ＝（ＸｌＸＥＲｎ，由（Ｘ）＝由ｏ’从）（ｏ出发，沿目标函数Ｆ（Ｘ）的负梯度方向以步长ｔｏ进行下降迭代计算。当所得的迭代点属于Ｄｏ时，再从此点出发，对ＦⅨ）进行下降迭代；否则，从此点出发对由（ｘ）按负梯度方向以步长ｔｏ＝Ｂｔｏ进行下降迭代计算。这样，经过ｋ次迭代后，若‘ｘ（ｋ）∈Ｄ＝｛ｘＩｘ∈Ｒ“，巾（ｘ‘。））＝巾ｋ）则从ｘ（ｋ）出发沿Ｆｒｘ∞）的负梯度方向以步长ｔｋ进行下降迭代计算，芽要求所求得的Ｘ（ｋ＋１）∈Ｄｋ。若ｘ体＋１Ｊ不属于阢，则从ｘ∞１）点出发取步长ｔｋ＝ｔ３ｔｋ对中（Ｘ）进行下降迭代直至得到属于队的点，并把它作为）（【ｋ＋１慵。当满足Ｉ（Ｆ（Ｘ（ｋ“））－Ｆ（砖啊Ｆ（妙瑚＝ｅ……………………５７和Ｓｋ＝ｅ时，终止迭代计算并输出最优解；否则，比较ＦⅨ∞１’）和Ｆ（Ｘ（ｋ））的大小：（１）当Ｆ（Ｘ∞１’）≥Ｆ（ｘ叩时，缩短步长，令ｔｋ＋１＝Ｙｔｋ（．ｒ＜１）’（２）当Ｆ（Ｘ【ｋ＋１’）＜Ｆ（ｘ（。））时，检查ｌＩ下一次迭代。其程序框图如图５所示。ｘ（ｋ＋ｎ―ｘ９）１１是否大于ｔｋ。若是，则取ｔｋ＊１＝６ｔｋ（６＝１）；否则，取ｔｋ＋ｌ＝（＾ｔｋ＋ｕ１｜ｘ婶ｎ．ｘ（ｋ）Ｉ｜）／（＾＋ｐ）。最后，令ｑｂｋ＋ｌ＝Ⅱｔｋ＋１进行３压下规程优化３．４优化结果比较下面以鞍山第一轧钢厂生产线上轧制Ｈ４００×３００的压下规程为例，将现场实际的能耗与优化后的能耗做一比较：３．４．１轧制条件的比较该厂的热轧Ｈ型钢生产线工艺流程图如图４所示：图４Ｈ型钢生产线工艺流程图ｏｎＦｉｇ．４ＰｒｏｃｅｓｓｆｌｏｗｄｉａｇｒａｍＨ―ｂｅａｍｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ该生产流程的主要特点是：主轧机按“１－－２－－１”布置，即一架开坏机加一架万能粗轧机及―架轧边机加一架万能精轧机。钢坯首先在二辊式开还机上进行可逆轧制，然后被送到万能粗轧机进行粗轧和在轧边机上轧边。由于采用“ｘ―ｘ”孔型系统，所以在万能粗轧机和轧边机上可以进行多道次可逆连轧，轧件的腰部和腿部同时得到加工。最后在万能精轧机上对Ｈ型钢进行热“矫直”和“定径”，轧出最终成品。本系统采用的是“３―１”布置，即一架万能粗轧机＋一架轧边机＋一架万能粗轧机＋一架万能精轧机。以近终形连铸坯为原料，热装炉，省去了现场生产线上的开坯机，缩短了生产线的长度，降低了生产过程中的能量损耗，节省了初投资，降低了产品的生产成本。３．４．２轧制能耗比较表５现场压下规程及能耗．３７．河北理工大学硕士学位论文初轧温度：Ｔ０＝１１５０．０。Ｃ总能耗：Ｎｏ＝４９２６８ＫＷ表６优化后压下规程及能耗Ｔａｂ６Ｏｐｔｉｍｉｃｄｅｐｒｅｓｓｉｎｇｒｕｌｅｓａｎｄｄｙｎａｍｉｃ轧制～．曼鐾垦廛堑嘲一轧制力矩轧制功率道次腥蜒熙廛（删．入口出口入１３出口州＋ｍ）Ｏ＜ｗ）１４８．００４５．６３１１５．００１１２．３４－０．３９２９Ｅ＋０８０．１９５７Ｅ＋０４２４５．６３４３．５３１１２．３４１０１．５１０．３６５９Ｅ＋０８０．１８２１Ｅ＋０４３４３．５３３９．３７１０１．５１９１．５１０．６１６２Ｅ＋０８０．２９７９Ｅ＋０４４３９．３７３６．３１９１．５１８３．０２０．５０３５Ｅ＋０８０．２２０６Ｅ＋０４５３６．３１３３．２７８３．０２７６．５２０．５２０７Ｅ＋０８０．２２８５Ｅ＋０４６３３．２７３０．０７７６．５２７０．０１０．５６９７Ｅ＋０８０．２４７０Ｅ＋０４７３０．０７２７．５８７０．０１６３．５２０．５０２１Ｅ＋０８０．２６０９Ｅ＋０４８２７．５８２４．６４６３．５２５７．０５０，５９９０Ｅ＋０８０．２７５４Ｅ＋０４９２４．６４２２．３６５７．０５５０．８３０．５４８０Ｅ＋０８０．２９０５Ｅ＋０４１０２２．３６１９．４８５０．８３４４．７３０．７００４Ｅ＋０８０．３１４６Ｅ＋０４１１１９．４８１７．１３４４．７３３８．７４０．６５６９Ｅ＋０８０．３７５５Ｅ＋０４１２１７．１３１４．８４３８．７４３４．０４０．７０５９Ｅ＋０８０．３６３７Ｅ＋０４１３１４．８４１２．５９３４．０４３０．１００．７７４３Ｅ＋０８０．３０３０Ｅ＋０４１４１２．５９１２．５０３０．８９２６．７００．７７８２Ｅ＋０８０．２６３２Ｅ＋０４１５１２．５０１１．１０２８．９６２４．０２０．６３８７Ｅ＋０８０．２５４７Ｅ＋０４１６１１．１０ｊＯ．７４２４．５２２２．０２０．２３９２Ｅ＋０８０．２６５４Ｅ＋０４１７１０．７４１０．３０２２．４８２０．５００．３０６０Ｅ＋０８０．１９３４Ｅ＋０４＾－＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。●。＿＾＿＿＿－●＿＿●－－Ｈ＿＿＿＿“＿。●－＿－＿－●―＿＿＾＿―＿●＿＿＿－―＿－●＿＿●－－＿＿。。。。。－＿－－＿＿＿＾●－＿－。。’’＿＿＿＿。。－。。。。。。。。１。‘“”’’ｔ＿＿－＿－一’一１８１０．３０１０．００２１．４１２０．０００．２４８８Ｅ＋０８０．１７１３Ｅ＋０４初轧温度：Ｔ０＝１１５０．０。Ｃ总能耗：Ｎ１＝４７０３３ＫＷ３压ｒ规｝￥优化表７能耗比较结果Ｔａｂ７Ｃｏｍｐａｒｉｎｇｏｆｄｙｎａｍｉｃ现场规程总能耗Ｎｏ（ＫＷｌ一…～彳动西………～……彳蟊本系统优化规榉总能耗Ｎｌ（ＫＷ）１ｙ能￡（％）综上所述，通过和现场规程及能耗的比较，可以看出本系统具有较明显的节能效果；同时合理分配各道次压下量有利于产品精度的提高，为下面的参数化绘图提供了较精确的孔型尺寸。因此本系统是一个行之有效的参数化绘图系统，采用它能降低产品成本，提高产品精度，能给企业带来了很大的经济效益。．３９．河北理ｒ大学硕士学位论文图２．３压下规程优化程序榧圈Ｆｉｇ．５Ｔｈｅｄｉａｇｒａｍｏｆｐｒｏｇｒａｍｏｎｄｅｐｒｅｓｓｉｎｇｒｕｌｅｓｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ４参数化绘图４参数化绘图４．１ＶＢ与ＡｕｔｏＣＡＤ的连接４．１．１设计思路在设计工作中，我们经常遇到一些具有相同形状，不同尺寸的部件图。如果利用参数化绘图，可以将图形尺寸与设计条件相关联，即将图形尺寸看作是“设计条件”的函数，当设计条件发生变化时，图形尺寸也随之发生变化，从而完成图形的绘制。这样，不仅可以缩短设计周期，而且提高了设计质量。其实，ＡｕｔｏＣＡＤ自问世之初，就为我们提供了参数化绘图的功能，它不但提供了与其他程序设计语言的接口，而且其自身拥有的ＡｕｔｏＬＩＳＰ、ＡＤＳ、ＡＲＳ、ＶＢＡ开发工具功能强大１３２ｌ。通过ＶＢ高级语言把ＡｕｔｏＣＡＤ中的ＶＢＡ代码转变为ＶＢ代码，以ＶＢ作为编译器，ＡｕｔｏＣＡＤ作为图形支撑软件，使ＶＢ直接调用ＡｕｔｏＣＡＤ来实现参数化绘图。４．１，２ＶＢ６．０与ＡｕｔｏＣＡＤ的连接方式ＶＢＡ是ＡｕｔｏＣＡＤ２００２的内嵌式语言，它的全称是ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃｆｏｒＡＤｐｌｉｃａｔｉｏｎ。它是基于ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ６．０版本，完全面向对象体系结构的一种编程语言，所以它有着与ＶＢ几乎相同开发环境和语法：它的功能强大，可以说是一个万能开发工具。由于ＶＢＡ是依附于ＡｕｔｏＣＡＤ的，所以其与ＡｕｔｏＣＡＤ共享内存空间，数据环境。ＶＢＡ语言结构简单，即可利用ＡｕｔｏＣＡＤ主界面操作环境，也可创造自己所需的主界面操作环境【３３１。但是它也存在一定的缺点。为了克服这些缺点，使用ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ６．０开发ＡｕｔｏＣＡＤ。ｔｙｐｅ转化ＶＢＡ代码为ＶＢ代码，首先要引用ＡｕｔｏＣＡＤｌｉｂｒａｒｙ。在ＶＢ６．０ｔｙｐｅ中，选择工程一“引用”，然后在“引用”对话框选择ＡｕｔｏＣＡＤ２０００ｌｉｂｒａｒｙ。下一步，将ＶＢＡ代码中所有的Ｔｈｉｓｄｒａｗｉｎｇ替换成一个用户定义的代表当前活动文档的变量：为ＡｕｔｏＣＡＤ应用程序（ａｃａｄＡｐｐ）和当前文档（ａｃａｄＤｏｃ）定义一个变量，然后设置应用