计算机辅助孔型设计(computer   aided   roll   pass   design)

利用电子计算机辅助进行孔型设计，简称孔型设计CARD或CAD。CARD是计算机辅助设计技术在孔型设计领域中应用的产物，它利用现代电子计算机系统高速计算、快速绘图等特点，来帮助孔型设计人员完成孔型设计各个环节中的大量计算和绘图工作。如利用电子计算机的逻辑判断能力和计算能力来选择孔型系统，确定轧制道次，完成各道次的孔型和轧辊各结构要素几何尺寸的选定和计算，计算各道次轧件的宽展、前滑以及轧制力和轧制力矩，进行设备能力和塑性条件(见金属的塑性)等限制因素的校核，选择最优的轧制程序，直到利用计算机指挥绘图机画出工程上实用的孔型图和配辊图。将CARD系统与CAM系统结合起来，能够把设计结果转化成为操作命令，直接指挥数控机床来加工孔型样板和车削轧辊。由此可见，计算机辅助孔型设计的优点是十分明显的。可以预见，随着电子计算机的普及应用，CARD将逐步取代传统的人工孔型设计方法，在型钢生产领域发挥越来越重要的作用。

CARD系统的组成    CARD系统通常可分为软件和硬件两部分，其中硬件一般称为CARD工作站或图形工作站，它由主机和各种外围设备组成。而软件是指记载在磁盘或其他存储器中的各种计算机程序的集合，它的主要部分是完成某些特定任务的各类功能模块。这些模块在设计者的参与之下指挥计算机来完成各种计算、判断和绘图等工作。利用CARD系统设计孔型时，设计者向计算机输入一些必要的原始数据、技术要求和控制参数，在几小时甚至几十分钟就可以得到一个品种的孔型图以及变形和力能参数的计算结果。

CARD的特点利用CARD系统设计孔型有下列特点：(1)速度快，可缩短设计周期。利用电子计算机的高速计算能力，把孔型设计中大量繁琐的计算工作和枯燥的绘图工作交给计算机，从而大大提高设计速度。将孔型设计人员从计算、画图等繁琐工作中解放出来。使之有更多的精力从事创造性劳动。(2)可进行优化设计，提高孔型设计的科学性。过去靠人工作孔型设计，多是以经验为基础，并常常掺杂着一些设计者的艺术想象。以致有一种观点认为：孔型设计是一项经验加艺术的工作。这种带着设计者主观色彩的设计方法难以保证设计出的孔型是最优的。而在CARD系统中则引进了现代计算方法中的最优化计算技术，在给定条件下进行最优化设计，以达到节能、优质、高产、提高综合经济效益的目的(见孔型设计优化)，将孔型设计工作从艺术上升到科学。(3)设计结果精确、可靠性高。利用CARD系统进行孔型设计，只要正确输入原始数据和控制参数，在计算和绘图过程中一般不会出错。(4)可以利用现代计算方法得到轧制过程的较精确的理论解。过去在孔型设计中对型钢轧制过程中各项参数的计算多采用工程法，推导公式时利用的假设条件与孔型中轧制的实际情况相差甚远，故计算精度不高，有时不得不加以经验修正。而在CARD系统中，由于有了计算机，就有可能利用现代塑性加工力学中的一些新的计算方法，如能量法(见变形力学问题的能量解法)和有限元法(见变形力学问题的有限元解法)等来求解各种型钢轧制过程，使之得到较为精确的理论解。这样，一方面可使对轧制过程各项参数的计算结果更为准确，另一方面还可对轧制过程中的温度场、速度场、应力场等物理过程进行综合分析，即用计算机来模拟轧制过程，把计算机当做一架“实验轧机”。一套新的设计产生后首先在计算机上进模拟“轧制”，及时发现并纠正设计中的不妥之处，以避免在新产品试轧期的损失，保证一次试轧成功。这对新产品的开发是很有意义的。