王洪水：CAD/CAM在冶金生产中的应用 ·7。 1.1冶金工业对CAD/CAM的需求 对于冶金产品来说，如板材，它没有产品设计的机械制图问题。但是对于钢板产品来 说，仍有产品设计的问题。以汽车用钢板为例，早期的产品分类只有按冲压等级的CQ、DQ、 DDQ三类，而现代汽车工业使用的钢板，按其最终用途不同可分成数以百计种类。如车顶 板要求极高的表面光洁度；仪表板要求特深冲性能；车轮用钢板要求精确的厚度精度，以 改善其动平衡特性；而用板材弯成的排汽管又要求高温强度和可焊接性等等。 对汽车用钢板的钢种，要求具有良好冲击韧性的无间隙原子的F钢；具有良好强度一 延性平衡和时效硬化的双相钢；具有耐高疲劳性和高尺寸精度的车轮用钢；高耐饮性的Z- N合金电镀钢板等等。每种钢板有着一系列的化学成分、冶炼方法和各种加工工艺参数等。 显然，市场的需求和冶金科学技术的发展引起冶金生产的以下变化： 1)冶金产品市场的需求越来越精细；2)高级钢种生产的技术性越来越复杂；3)越来 越多的冶金科研成果要用于生产；4)对生产过程中的物料精打细算，增加大型企业的效益。 如何把冶金学、金属学和压力加工这些学科的科学技术知识在冶金生产过程中变得有 可操作性，这就是提出冶金生产过程CAD/CAM的依据和原因。 Harrington早在1973年就指出CAD的工作方式应有不同的区分：I)作图方式和非 作图方式，这实际上是指人-机会话的方式的不同；2)交互式和非交互式，这实际上是指计 算机的工作方式和响应的速度不同。 钢板生产中，采用的CAD式作方式就是非作图式的。 1.2冶金生产过程中的CAD/CAM 下面以宝钢热轧钢厂为例说明CAD/CAM的应用，先简介该厂的情况。 宝钢热轧厂是一个年产400万t热带钢的工厂。1989年开始调试、运行，从调试运行 伊始，该厂就是在一套四级计算机构成的计算机集成制造系统(CMS)的管理和控制下进 行生产的。 整个计算机集成制造系统随着宝钢热轧一个个生产线的开动，各级计算机系统的功能 也依次顺利投人。由于系统采用了CMS技术，使生产管理和技术、质量工作，以及各个生 产环节形成一个完整的、紧密衔接的系统；使全部管理业务和生产活动都是在信息的采集、 传递和处理过程中完成的。 1.2.1计算机辅助设计(CAD) 冶金生产过程的CAD,是在计算机的支持下按用户的订货要求进行质量设计、材料设 计、验收和检验设计。在设计过程中，就形成了一个对应用户订货要求的、对生产过程进 行管理和控制的合同环境。在所设计的合同环境的约束下，保证了此后的管理业务和生产 活动都是按用户的要求执行的。 (1)质量设计 ①按用户订货的供货钢种牌号，在计算机的信息支持下，来设计工厂生产时选用的内 控钢种，还要按计算中已存贮的宝钢规程体系制定出各个工序的工艺要求。 ②按用户订货产品的最终用途来规范一系列的宝钢内控生产要求。 ③用户对生产过程的特殊要求可以通过质量设计的人-机对话输人到计算机中。 ④用户订货的规格尺寸经人-机结合的处理，设计成加工过程的实际控制规格。 质量设计诉依据是冶金学、金属学、压力加工的理论和专家的实践经验。通过质量设王洪水 : CA D / CA M 在冶金生产 中的应用 1 . 1 冶金工 业对 CA D / CA M 的需求 对于冶金产品来说 , 如板材 , 它没有 产品设计的机械 制图问题 。 但是对于钢板 产品来 说 , 仍有产品设计的 问题 。 以 汽车用钢板 为例 , 早期的产品分类只有按 冲压等级 的 C Q 、 D Q 、 D l) Q 三 类 , 而 现代汽车工业使用的钢板 , 按其最 终用途 不 同可分成数以百计种类 。 如车顶 板要 求极 高的表面光洁度 ; 仪表板要 求特深冲性能 ; 车轮用 钢板要 求精确的厚度精度 , 以 改善其动平衡特性 ; 而 用板材 弯成的排汽 管又要求高温强度和可 焊接性 等等 。 对汽车 用钢板 的钢种 , 要求具有 良好冲击韧 性 的无 间隙原子 的 IF 钢 ; 具有 良好强度一 延性 平衡和 时效硬 化的双相 钢 ; 具有 耐高疲劳性和 高尺寸精度 的车 轮用钢 ; 高耐饮性 的 Z n - iN 合金 电镀钢板等等 。 每种钢板 有着一系列 的化 学成分 、 冶炼方法 和各种加工 工艺参数等 。 显 然 , 市场的需求和 冶金科学技术 的发展 引起冶 金生产 的 以 下变化 : l) 冶金产品市场的需求越来越精细 ; 2) 高级钢种生产的技术性越来越复杂 ; 3) 越来 越多的冶金科研成果要用 于生 产 ; 4) 对生 产过 程 中的物料 精打 细算 , 增 加大型 企业 的效益 。 如何把冶金学 、 金属 学和 压力加工这些学科的科学技术知识在 冶金 生产过 程 中变得有 可操作性 , 这就是 提出冶 金生 产过程 C A D / C A M 的依据和原因 。 H ar ir gn ot ln 3早在 1 9 73 年就 指出 C A D 的 工作方 式应有 不 同的 区分 : 1) 作 图方式和非 作图 方式 , 这实 际上是指 人 一 机会 话的方式的不 同 ; 2) 交互式和非 交互式 , 这实 际上是指计 算机的工作方式 和响应 的速度不 同 。 钢 板生产 中 , 采用 的 C A D 式作方式就 是非作 图式的 。 1 . 2 冶金生产过程中的 C A D / C AM 下 面 以 宝钢热轧钢厂 为例说明 C A D / C A M 的应用 , 先简介该厂 的情况 。 宝钢 热轧 厂是一个年产 40 0 万 t 热带钢 的工厂 。 1 9 8 9 年开始调试 、 运 行 , 从调试运 行 伊始 , 该厂就是在一套 四级计算机构成的计算机集成制造系统 ( CI M )S 的管理和 控制下 进 行生产的 。 整个计算机集成制造系统随着宝 钢热轧一个个生产线的 开动 , 各级计算机系统的功能 也依次顺利投 人 。 由于系 统采用 了 CI M S 技术 , 使生产管理和技术 、 质量 工作 , 以 及各个生 产环节形 成一 个完整的 、 紧密衔接的系 统 ; 使全部管理 业务和生产活动都是在信息的采集 、 传递和处理过程 中完成 的 。 1 . 2 . 1 计算机 辅助 设计 (C A D ) 冶金生产过程 的 C A D , 是在计算机 的支持下 按用户 的订货要求进行质量 设计 、 材 料设 计 、 验收和检验设计 。 在 设计过程 中 , 就形成了一个对应用 户订货要求的 、 对 生产过程进 行管理 和控制的合同环境 。 在 所设计 的合 同环境 的约束下 , 保证了此后 的管理业务和生产 活动都是按用户的要 求执行 的 。 (1 ) 质量 设计 ①按用户 订货的供货钢种 牌号 , 在计算机的信息支持下 , 来设计工厂生 产时选 用 的内 控钢种 , 还要按计算 中已 存贮的宝 钢规程 体系 制定 出各个工 序的工艺要 求 。 ②按用户 订货产品的最终用途来 规 范一系列 的宝钢内控生产要求 。 ③用户对 生产过程 的特殊要求可 以通 过质量设计的人 一 机对话输人到计算机 中 。 ④用户订 货的规格尺 寸经 人 一 机 结合的处理 , 设计成加 工过程 的实际控制规格 。 质 量设计诉依据是冶金学 、 金属学 、 压力 加工 的理论和专家的实践经验 。 通过 质量设