計(jì)算機(jī)輔助孔型設(shè)計(jì)(computer aided roll pass design)

利用電子計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行孔型設(shè)計(jì)，簡稱孔型設(shè)計(jì)CARD或CAD。CARD是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)在孔型設(shè)計(jì)領(lǐng)域中應(yīng)用的產(chǎn)物，它利用現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)高速計(jì)算、快速繪圖等特點(diǎn)，來幫助孔型設(shè)計(jì)人員完成孔型設(shè)計(jì)各個(gè)環(huán)節(jié)中的大量計(jì)算和繪圖工作。如利用電子計(jì)算機(jī)的邏輯判斷能力和計(jì)算能力來選擇孔型系統(tǒng)，確定軋制道次，完成各道次的孔型和軋輥各結(jié)構(gòu)要素幾何尺寸的選定和計(jì)算，計(jì)算各道次軋件的寬展、前滑以及軋制力和軋制力矩，進(jìn)行設(shè)備能力和塑性條件(見金屬的塑性)等限制因素的校核，選擇最優(yōu)的軋制程序，直到利用計(jì)算機(jī)指揮繪圖機(jī)畫出工程上實(shí)用的孔型圖和配輥圖。將CARD系統(tǒng)與CAM系統(tǒng)結(jié)合起來，能夠把設(shè)計(jì)結(jié)果轉(zhuǎn)化成為操作命令，直接指揮數(shù)控機(jī)床來加工孔型樣板和車削軋輥。由此可見，計(jì)算機(jī)輔助孔型設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是十分明顯的。可以預(yù)見，隨著電子計(jì)算機(jī)的普及應(yīng)用，CARD將逐步取代傳統(tǒng)的人工孔型設(shè)計(jì)方法，在型鋼生產(chǎn)領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。

CARD系統(tǒng)的組成CARD系統(tǒng)通常可分為軟件和硬件兩部分，其中硬件一般稱為CARD工作站或圖形工作站，它由主機(jī)和各種外圍設(shè)備組成。而軟件是指記載在磁盤或其他存儲(chǔ)器中的各種計(jì)算機(jī)程序的集合，它的主要部分是完成某些特定任務(wù)的各類功能模塊。這些模塊在設(shè)計(jì)者的參與之下指揮計(jì)算機(jī)來完成各種計(jì)算、判斷和繪圖等工作。利用CARD系統(tǒng)設(shè)計(jì)孔型時(shí)，設(shè)計(jì)者向計(jì)算機(jī)輸入一些必要的原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求和控制參數(shù)，在幾小時(shí)甚至幾十分鐘就可以得到一個(gè)品種的孔型圖以及變形和力能參數(shù)的計(jì)算結(jié)果。

CARD的特點(diǎn)利用CARD系統(tǒng)設(shè)計(jì)孔型有下列特點(diǎn)：(1)速度快，可縮短設(shè)計(jì)周期。利用電子計(jì)算機(jī)的高速計(jì)算能力，把孔型設(shè)計(jì)中大量繁瑣的計(jì)算工作和枯燥的繪圖工作交給計(jì)算機(jī)，從而大大提高設(shè)計(jì)速度。將孔型設(shè)計(jì)人員從計(jì)算、畫圖等繁瑣工作中解放出來。使之有更多的精力從事創(chuàng)造性勞動(dòng)。(2)可進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高孔型設(shè)計(jì)的科學(xué)性。過去靠人工作孔型設(shè)計(jì)，多是以經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，并常常摻雜著一些設(shè)計(jì)者的藝術(shù)想象。以致有一種觀點(diǎn)認(rèn)為：孔型設(shè)計(jì)是一項(xiàng)經(jīng)驗(yàn)加藝術(shù)的工作。這種帶著設(shè)計(jì)者主觀色彩的設(shè)計(jì)方法難以保證設(shè)計(jì)出的孔型是最優(yōu)的。而在CARD系統(tǒng)中則引進(jìn)了現(xiàn)代計(jì)算方法中的最優(yōu)化計(jì)算技術(shù)，在給定條件下進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)，以達(dá)到節(jié)能、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、提高綜合經(jīng)濟(jì)效益的目的(見孔型設(shè)計(jì)優(yōu)化)，將孔型設(shè)計(jì)工作從藝術(shù)上升到科學(xué)。(3)設(shè)計(jì)結(jié)果精確、可靠性高。利用CARD系統(tǒng)進(jìn)行孔型設(shè)計(jì)，只要正確輸入原始數(shù)據(jù)和控制參數(shù)，在計(jì)算和繪圖過程中一般不會(huì)出錯(cuò)。(4)可以利用現(xiàn)代計(jì)算方法得到軋制過程的較精確的理論解。過去在孔型設(shè)計(jì)中對(duì)型鋼軋制過程中各項(xiàng)參數(shù)的計(jì)算多采用工程法，推導(dǎo)公式時(shí)利用的假設(shè)條件與孔型中軋制的實(shí)際情況相差甚遠(yuǎn)，故計(jì)算精度不高，有時(shí)不得不加以經(jīng)驗(yàn)修正。而在CARD系統(tǒng)中，由于有了計(jì)算機(jī)，就有可能利用現(xiàn)代塑性加工力學(xué)中的一些新的計(jì)算方法，如能量法(見變形力學(xué)問題的能量解法)和有限元法(見變形力學(xué)問題的有限元解法)等來求解各種型鋼軋制過程，使之得到較為精確的理論解。這樣，一方面可使對(duì)軋制過程各項(xiàng)參數(shù)的計(jì)算結(jié)果更為準(zhǔn)確，另一方面還可對(duì)軋制過程中的溫度場、速度場、應(yīng)力場等物理過程進(jìn)行綜合分析，即用計(jì)算機(jī)來模擬軋制過程，把計(jì)算機(jī)當(dāng)做一架“實(shí)驗(yàn)軋機(jī)”。一套新的設(shè)計(jì)產(chǎn)生后首先在計(jì)算機(jī)上進(jìn)模擬“軋制”，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正設(shè)計(jì)中的不妥之處，以避免在新產(chǎn)品試軋期的損失，保證一次試軋成功。這對(duì)新產(chǎn)品的開發(fā)是很有意義的。