专利名称：基于catia的冷弯成形虚拟制造系统的制作方法
技术领域：
本发明属于利用CATIA软件构建冷弯成形过程虚拟制造系统领域，是构建 根据已设计好轧辊参数和空间位置对整个轧制过程虚拟，并提出修改方案的虚 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，利用CATIA软件， 建立轧制过程的虚拟系统，并据此系统评估轧制过程的轧辊应力应变情况和轧 制过程整体工况，如不符合要求，系统将提出修改意见。
发明内容
本发明的目的是提供一种可视的冷弯成型虚拟制造系统，评估设计好的轧辊 是否能完成要求的功能，如出现问题，系统将给出修改方案。具体方法是利
用V-B一语言编写轧辊的参数输入程序，并与CATIA软件相连，每个轧辊可以在 CATIA平台上展示三维图和工程图。利用V-B语言编写零件生成程序调用平台， 装配平台和总平台，专家系统修改平台，构成整个虚拟系统。该系统具有以下 功能1)可以对设计好的轧辊进行虚拟，通过三维图和工程图评估设计质量， 如不符合要求可直接进行修改；2)通过调用装配平台构建多零件轧辊，并进行 虚拟和修改；3)根据轧辊的空间位置参数进行整个轧制过程的轧辊分布虚拟和 修改；4)动态评估轧制过程各轧辊的应力应变状态，如有问题给出修改方案。 5)对符合要求的轧辊输出绘图数据流或制造数据流。 为了实现本发明的上述目标，本发明采取的方案是-
1. 对设计好的轧辊进行虚拟
利用V-B语言编写轧辊的参数输入程序和与CATIA接口程序，将参数输入 界面设计成机械图形式，参数输入设计成特征值数据修改方式。将设计好的轧 辊参数输入后，程序可直接调用CATIA软件对轧辊进行三维虚拟和工程图展示。
2. 多零件轧辊虚拟
有些轧辊是由多个零件构成，对这类轧辊虚拟系统具有组合功能。通过调 用装配平台，对轧辊进行组装，并实现组合轧辊的虚拟。
3. 轧制过程的虚拟与修改
调用装配平台，将轧辊按次序列入装配表中，实现整个轧制过程的装配。 启动摄像机可以得到三维动态冷弯轧制过程。专家可以从动态虚拟过程中评估 轧制过程的质量。如有问题可以通过装配平台进行修改，修改后再进行虚拟， 直到满意为止。
4. 轧制过程各轧辊的应力应变状态
通过装配平台的应力应变功能，可以对整个轧制过程进行应力应变分析。 虚拟系统给出每架轧辊的应力分析图和应变虚拟图，专家可根据应力图和应变 图解决轧制过程的应力应变问题。
5. 轧辊数据流输出
当虚拟轧制过程完成后，虚拟系统得到轧制特定截面型材的合格轧辊参数
数据流。有两种输出用途1)绘制机械图；2)传输给加工中心直接制造轧辊。
图1为本发明的基于CATIA的冷弯成形虚拟制造系统示意图。图1 中l总平台是系统总界面，有零件生成程序调用平台和装配平台两个链接，2是 零件生成程序调用平台，可以调用零件生成程序，3是输入轧辊的各特征参数， 4是建立各轧辊零件的三维虚拟图和工程图，5是装配平台，可以按次序输入各 轧辊在轧制过程的空间坐标和调用摄像机功能，6是对轧制过程的动态虚拟，7 是对轧制过程的各轧辊进行应力和应变进行分析，8是轧辊质量分析与智能修 改，评估轧辊轧制出的型材是否符合要求，给出修改意见，系统按内部的专家 知识进行修改，9是将虚拟合理的轧辊参数数据流输出，10是根据数据流绘制 机械图，ll是将数据流送入加工中心加工轧辊。
具体实施例方式
首先是建立主平台界面，总平台有2个链接1.零件生成程序调用平台； 2.装配平台。零件生成程序调用平台的功能是给出轧辊同类项形状和各特征点 的参数输入窗口，用户将所需虚拟的轧辊调出，并输入相应参数，可以得到该 轧辊的三维虚拟图，并还可以获得该轧辊的工程图。
装配平台的功能是接受轧辊的三维空间位置，装配和虚拟动态轧制过程， 分析各架轧辊系的应力应变数据，平衡和修正各架轧辊的应力，最后给出各轧 辊的制造数据流。
本发明与先技术相比，有如下优点1)建立总轧制过程虚拟系统；2)利 用CATIA软件建立零件生成程序调用平台，根据轧辊参数虚拟三维轧辊并给出 工程图；3)利用CATIA软件建立装配平台，虚拟整个冷弯成型轧制过程；4)对 整个轧制过程中的应力应变进行分析，利用专家知识修改轧辊；5)给出各轧辊 的制造数据。
权利要求
1、基于CATIA的冷弯成形虚拟制造系统是针对轧制冷弯型钢和直缝焊管的轧辊进行快速评估和修改的系统。其特征是利用CATIA软件的虚拟功能，通过VB程序设计方法，将已设计好孔型中的轧辊参数输入到本系统中，本系统将对轧辊零件进行三维虚拟，并能给出相应的工程图。还可对系统输入各轧辊空间位置，对轧制过程进行虚拟，评估轧制效果，提出智能修改方法，并将合格的轧辊数据输出。
2、 根据权利1所述的基于CATIA的冷弯成形虚拟制造系统，建立由VB语言设 计的虚拟软件平台。分为总平台，零件生成程序调用平台和装配平台，总平台 负责调用零件生成程序调用平台和装配平台。
3、 根据权利要求2所述零件生成程序调用平台，零件生成程序调用平台负责调 用轧辊的同类项(相似形轧辊)图，同类项图中有轧辊的特征参数输入框，输 入参数后，利用CATIA软件可对轧辊进行的三维虚拟，也可直接得到轧辊的工 程图。
4、 根据权利要求2所述的装配平台，装配平台负责接收轧辊的空间位置数据和 构成轧辊零件的空间位置数据，利用CATIA软^牛按位置数据排布轧辊在轧制过 程的空间位置，并对轧制过程进行动态虚拟。
5、 根据权利要求1所述的基于CATIA的冷弯成形虚拟制造系统，能对轧制过程 的各架轧辊进行应力应变分析，并通过专家知识给出平衡应力的方法。
6、 根据权利要求5所述的功能，基于CATIA的冷弯成形虚拟制造系统装备有应 力应变分析模块和修改轧辊参数的专家系统。
7、 根据权利要求1所述的基于CATIA的冷弯成形虚拟制造系统，零件牛成程序 调用平台和装配平台能将虚拟合格的轧辊特征数据流输给加工中心制造轧辊。
全文摘要
本发明属于利用CATIA软件构建冷弯成形过程虚拟制造系统领域。现在设计出的轧辊要进行现场修正才能使用，本发明利用CATIA软件的虚拟功能，开发出冷弯成形虚拟制造系统。该系统利用V-B语言编写，并与CATIA软件相连。总平台，零件生成程序调用平台和装配平台。总平台是系统总界面，零件生成程序调用平台可以调用各轧辊程序，数据输入后在CATIA软件上展示三维图和工程图。装配平台是在输入轧辊顺序表和各轧辊在轧制过程中的空间坐标后，进行轧制过程的虚拟，并对轧制过程中各轧辊的应力应变进行分析和修正，对轧制质量进行评估和修正，最后将合格的轧辊数据以数据流的形式输出。本发明的方案是1)建立总平台；2)建立零件生成程序调用平台；3)建立装配平台；4)建立零件生成程序调用平台的轧辊零件虚拟模块；5)建立轧制过程虚拟模块；6)建立应力应变分析模块；7)建立轧制质量分析和修改模块；8)建立轧辊制造数据流输出模块。
文档编号G05B19/18GK101393446SQ20081007963
公开日2009年3月25日 申请日期2008年10月24日 优先权日2008年10月24日
发明者耀 李, 李国昌, 仙 杨 申请人:河北科技大学