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维普资讯 · 52· 焊管 ·第29卷第5期 ·2006年9月 虚拟制造技术应用于焊管生产的探索 杨 仙 ，张文灼 ，杨 超 ，刘 才 ，李秀娜 (1．河北工业职业技术学院，石家庄 050091； 2．石家庄轴承设备股份有限公司，石家庄 050051；3．燕山大学，河北 秦皇岛066004) 摘 要：虚拟制造技术是近几年出现的先进制造技术之一，是一个跨学科的综合性技术。从 焊管行业的角度介绍了虚拟制造技术在焊管生产领域的应用发展前景，探讨了该技术在成型 辊设计与制造、直缝焊管机组的设计、直缝焊管生产中的变形过程和成型力的控制以及螺旋焊 管生产中管体残余应力的控制等四个方面的应用。 关键词：虚拟制造技术；建模；仿真；直缝焊管；螺旋焊管；管体残余应力 中图分类号：TP182 文献标识码：A 文章编号：1001—3938(2006)05—0052—03 0 引 言 加工、装配等工序统一建模，并实现成型辊的设计 开发建模仿真、设计过程规划仿真、设计思维过程 虚拟制造技术是一个跨学科的综合性技术， 和设计交互行为仿真、锻造过程仿真、切削过程仿 它涉及到仿真、可视化、虚拟现实、数据继承、优化 真、装配过程仿真、检验过程仿真等。形成成型辊 等领域。虚拟制造的哲学思想就是用虚拟的模型 虚拟的设计和生产制造过程，使得焊管或型钢厂 替代实实在在的物理模型，以获取一系列的性能 家可以在不同的城市、甚至不同的国家，通过因特 或特性参数 ，检查设计能否满足要求。这里的替 网进行设计、加工，共享同一成型辊产品的模型， 代不仅仅是视觉上外观尺寸的替代，还包括材料 在成型辊的全部设计、制造、生产周期中的各个阶 的替代、性能的替代、功能的替代，可以说是一个 段发挥重要的作用。 物理模型的完全信息复制体。从根本上讲就是要 在虚拟制造技术中，成型辊设计与制造是虚 利用计算机生产出“虚拟产品”，而不必用实物进 拟模型，是在计算机上对虚拟模型进行产品设计、 行大量反复的试验。因此可以缩短决策时间，避 制造 、测试，设计人员或用户可 “进入”虚拟的制 免财力、人力的浪费。如果把虚拟制造技术应用 造环境，检验其设计、加工、装配和操作，而不依赖 于焊管生产领域，将会产生令人瞩 目的成效。 于传统的方式对成型辊进行反复修改。例如：在 设计过程规划仿真中，成型辊设计人员只用几秒 1 虚拟制造技术在焊管生产 中的应用 钟的时间就可以完成每个优化变量的计算，帮助 设计人员完成从最初的设想到迅速确定优化的变 1．1 在成型辊设计与制造中的应用 形道次和成型工艺顺序。在成型辊制造建模过程 到 目前为止，各种形式的直缝焊接钢管以及 中，可以对想象中的成型辊制造活动进行仿真，它 冷弯成型的型钢，其成型过程都离不开成型辊，而 不消耗现实的钢材、设备和能量，所进行的成型辊 成型辊的设计和制造受到诸多因素的影响。成型 制造过程是虚拟过程，所生产的成型辊也是虚拟 辊设计制造的传统模式，因其设计周期长、制造成 的，因而能够低费用、快速地评价各种不同工艺方 本高，将会在当今竞争 日趋激烈的市场中丧失竞 案的技术经济指标。同时在成型辊产品开发、设 争力，而使用虚拟制造技术可以对成型辊的设计、 计、制造过程中，可以及早地发现其存在的问题， 国家 自然科学基金项目；河北省攻关课题资助项 目)