探讨Inventor iLogic在钢渣滚筒轮系中的智能化应用

陈诚

（上海宝钢节能环保技术有限公司，上海 201900）

引言

我国目前大力提倡钢铁冶金企业进行绿色制造、智慧制造，为推进这个伟大愿景的实现，每个工程设计人员都在各自的领域进行传统技术变革，将新工艺、新技术融入到当前行业需求中。

1 Inventor iLogic简述

在非标设备设计领域中，UG、Catia、Solidworks、Pro-e、Inventor 等都是常用的三维设计软件，基于特征的参数化建模是这些软件的主流技术。Inventor是美国AutoDesk 公司旗下的一款三维应用软件，BSEE（又称宝武设计院）机械专业已将Inventor作为非标设备设计的常规制图工具，辅助传统二维CAD，实现钢铁企业冶金重工业设备的三维可视化实体建模和工程图绘制。以参数尺寸、约束关系等作为基础绘制草图，特征构造形成零件，定义属性，再进行零件装配，形成三维模型装配体搭建，最终导出三视图、轴侧图、剖视图、局部放大图等，在二维图纸上标注尺寸、公差等加工要求。这一过程反应了设计者的设计意图，但随着社会的进步和技术的发展，工程项目要求进度越来越快，这些常规操作步骤已经远远不能满足正常的工作需求。根据历史经验和相关调研数据统计，冶金机械开发过程中，对大约五分之二的部分采取复用，对大约五分之二的部分进行修改或优化，对剩余五分之一进行重新设计。在此迫切的用户需求下，软件公司开发出可以将工程师设计需求和功能逻辑融入到应用软件中的诸多技术。Autodesk Inventor 包含很多功能强大的板块，iLogic 是其中之一，开发者将智能化、逻辑化等理念集成到Inventor 应用中，通过对该模块的使用，极大提高了工程师的设计管理、设计重用和设计修改效率。

理论上，Inventor也可以通过fx参数功能里的表达式进行参数化设计，另外零件与零件之间的参数也是可以通过链接选项产生关联。但是fx 有个非常大的缺陷，也可以说是它的短板，它的表达式只能采用数学表达式，比如用加减乘除或类似于cos和sin等函数来定义，缺少了工程师设计过程中需要的逻辑性表现语句。早期，如果使用的是Inventor2010 版本，那么还可以将尺寸参数全部映射到Excel 里面，通用Excel 的功能完成尺寸间的逻辑性关系，举例：如果尺寸D≥d1，则D1=A；尺寸D≤d2，则D1=B。但是多了这个中间过程还是不方便的，所以为了完善fx 参数功能，在Inventor 2014 版本之后正式加入了iLogic功能。

2 钢渣滚筒轮系简述

滚筒法钢渣处理工艺是宝钢自主研发开创的新型渣处理工艺技术，在宝钢甚至国内外其他各大钢厂已使用实践十几年。其中，钢渣滚筒是该工艺系统中的核心设备，也是由BSEE 全套自主非标设计的拳头产品。目前，单腔倾斜式滚筒设备按处理能力已开发出10 kg/min（实验室用）、1.5 t/min、2 t/min、3 t/min 几种类型，以满足各类不同项目的使用要求。滚筒装置整体由筒体、排料装置、止推轮装置、传动装置、前托轮装置、后托轮装置、固定端盖、漏斗总成、冷却系统等几大部件组成。类似于回转窑的结构形式，筒体倾斜一定的工艺角度，筒体进料口端和出料口端分别设置有刚性托圈，筒体下方前、后各有前托轮和后托轮径向支撑，筒体出料口端面由止推轮轴向顶住。经统计，一套钢渣滚筒装置的非标设备设计图纸约175张，折合A1约94张，通过对其中的零部件组成分析，止推轮、前托轮装置、后托轮装置均涉及轮系的设计，占总体工程量比例较大。轮系主要结构组成为轴、轴套、内定距环、外定距环、轴承、外壳、盖板、密封圈等，如图1所示。

图1 轮系结构图

3 Inventor iLogic 在钢渣滚筒轮系中的智能化应用示例

选取2 t/min（代号01）和10 kg/min（代号02）的钢渣滚筒作为应用示例。步骤一：创建零件。如通过工艺参数计算选型确定好轴-01 的规格尺寸后，调用管理界面的创建iPart 功能，将草图及特征中用到的各参数值进行命名备注，然后再插入轴-02 新行后保存，如图2 所示。将轴套、内定距环、外定距环、轴承、外壳、盖板、密封圈均重复以上操作。

图2 iPart编写器功能界面

步骤二：创建部件。将以上零件放置于部件模块里，约束装配后，调用管理界面的创建iAssembly功能，形成轮系-01 和轮系-02 的参数表格，如图3所示。

图3 iAssembly编写器功能界面

步骤三：利用fx 参数功能进行用户参数定义，并通过iLogic 添加规则和制作表单。编写控制程序如下：

通过以上简单的逻辑语言控制，我们可实现通过表单进行处理能力2 t/min 和10 kg/min 的切换选择，包括针对轮壳材质45#和42CrMo 之间的调用。装配体模型以及二维工程图可以快速地进行相应更新变化。如图4所示。

图4 钢渣滚筒轮系图

4 Inventor iLogic 在钢渣滚筒轮系中智能化应用的价值

Inventor 中的iLogic 模块设计可以大大提高钢渣滚筒模型的生成和修改的速度，在产品的系列设计、相似设计及专用CAD 系统开发方面都具有较大的应用价值。在钢渣滚筒中使用iLogic 模块智能化应用，有以下几点价值体现：1）市场推广方面。在与客户或合作方前期技术推广、过程交流讨论或工作汇报中，可以更加高效、清晰地进行产品系统的展示，易于彼此沟通，深入了解结构细节；2）产品设计方面。在产品设计过程中，更快、更直观地发现结构中存在的问题，如干涉情况、美观程度以及相关设计的合理性，通过iLogic 变量控制，可以最快地发现最佳的设计方案及效果，提高产品生成率；在工艺设备优化、改造过程中，可以缩短重复工作的时间周期，直接进行菜单式的选择或者参数值的输入，大大提高设计人员的工作效率；3）项目管理方面。将整体模型进行分类，同一类型的零部件可以分别整理成模块化，分别进行调用。在其他相似设备结构的设计过程中，可以进行已有产品模块的借鉴，拓展智能化应用的范围。

目前，滚筒法渣处理技术已达到该领域的国内领先甚至于国际领先水平，核心正是钢渣滚筒设备，随着全世界对钢铁企业的环保要求日趋严厉，国内外各大钢厂在钢渣处理领域的技术需求愈加强烈，滚筒设备规格型号相对还比较少，尚未形成产品体系。每家钢厂因为出钢产能、生产节奏、处理钢渣种类、场地状况、现场条件或项目改扩建性质等等各类因素，对设备的处理能力、系统的占地尺寸等要求也不尽相同。在响应国家及行业提倡的绿色设计、智慧制造等理念的同时，提升钢渣滚筒的产品竞争力、市场适应性、技术可持续性，也是我们迫在眉睫需要解决的问题，我们急需在钢渣滚筒中引入iLogic的智能化、逻辑化技术应用。

钢渣滚筒中还有许多其他核心部件，比如：筒体、外环管水冷漏斗、主传动装置、排气排渣装置等等，我们均可以参照本文提出的方式建立相对应的标准化模块，形成滚筒工程资源中心，为今后建立产品体系打好基础。当然编制这个标准化的过程是需要时间和精力的，但一旦体系形成之后，整个钢渣滚筒技术团队甚至企业将受益匪浅。从另一方面衡量，该技术也是滚筒法渣处理知识管理的体现，对企业的发展和知识的传承等也起到了至关重要的作用。

5 结束语

Inventor 是一款很强大的三维设计软件，iLogic中也有许多尚待开发的功能等待我们探索和挖掘，iLogic 对于工程师的编程水平要求并不是很高，通过简单了解应用后，它属于“傻瓜式”的编程方式，关键还是要将设计者的逻辑思维表达出来。本文只是针对钢渣滚筒轮系的一次简单探讨和案例尝试，也有许多其他的操作方式甚至程序组合可以实现工程师们想要的设计结果，笔者想以本文给今后的冶金机械开发者们提供一些思路和参考，以此推动冶金技术的进步和创新。