基于Flexsim的小直径圆坯片生产线规划及淬火工艺优化研究

摘要

在小直径圆坯片生产行业，生产模式仍旧是大规模生产的方式，在当今新的市场环境下已逐渐失去优势，已经不能符合企业未来的发展需求，尤其在600mm以下的小直径圆坯片方面，问题尤为突出，主要表现在生产效率低下，产量提升困难;生产周期过长。因此本文对现有的小直径圆坯片生产工艺进行重新规划设计，提出了圆坯片半成品生产线方案，并对生产线和淬火工艺进行了优化。
　　本文首先在小直径圆坯片工艺和实际生产需求的基础上，规划了小直径圆坯片工艺，利用模块化理论将其工艺划分为开平下料、热处理、磨削及仓储四大模块，对每一模块的工艺和设备进行了规划。基于面向对象理论，建立圆坯片生产线仿真模型，通过对比生产线各暂存区和工序工作参数，找出生产线运行瓶颈，制定优化方案，并重新建模运行验证，最终确定最优生产线方案。优化结果表明，优化后淬火工序的堵塞率完全消除，分片工序的堵塞率进一步降到4.5％，相比优化前，降低了88.4％。暂存区2的平均容量降为41.86，相比优化前降低了20.44％。暂存区6的平均容量为15.79，比优化前降低了63.94％.
　　结合有限元法和响应曲面法分析优化圆坯片淬火工艺参数。针对圆坯片淬火变形大的问题，对其淬火残余应力的分布特性，基于数值计算进行分析。分析结果表明:圆坯片淬火应力表现为拉应力，温度变化速率对淬火残余应力影响最为明显。残余应力以拉应力状态出现在中心孔边缘区域，后续加工中应避免该区域接触较高载荷。采用响应曲面优化方法，以淬火奥氏形成温度和保温时间为优化变量，以淬火残余应力为优化目标函数，对圆坯片淬火参数进行优化。优化后的淬火最佳工艺参数为:奥氏体形成温度836.62℃，保温时间5.02min，最低残余应力198.829MPa。
　　通过对圆坯片生产线的设计以及对其关键工艺的优化，圆坯片生产工艺及模式更加合理，有助于圆坯片企业提高应对市场变化的能力，提高生产效率和质量，促进石材行业的发展。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景

1．1．2 基于圆坯片半成品的小直径圆坯片生产模式转变

1．2 生产线设计研究现状

1．2．1 国内研究现状

1．2．2 国外研究现状

1．3．1 国内研究现状

1．3．2 国外研究现状

1．4 本课题研究内容和意义

1．4．1 研究内容

1．4．2 研究意义

第2章 小直径圆坯片生产线总体设计方案

2．1．1 圆坯片工艺分析

2．1．2 工艺模块划分

2．1．3 圆坯片生产节拍

2．2 开平下料模块

2．2．1 开平下料工艺流程

2．2．2 开平板材宽度

2．2．3 圆坯片最大冲裁力计算

2．3 热处理模块

2．3．1 圆坯片热处理工艺分析

2．3．2 淬火工艺计算

2．3．3 凰火工艺计算

2．4 磨削模块

2．4．1 磨削模块工艺流程

2．4．2 磨床设备数量计算分析

2．5 仓储模块

2．5．1 仓储模块具体工艺流程

2．5．2 仓容量计算

2．5．3 托盘设计

2．5．4 仓储货架货位尺寸

2．6 本章小结

第3章 小直径圆坯片淬火工艺参数优化

3．2 圆坯片淬火过程有限元模型

3．3 实验结果与讨论

3．3．1 响应曲面回归模型的建立

3．3．2 回归模型的显著性检验

3．3．4 圆坯片淬火过程应力分析

3．4 本章小结

第4章 基于Flexsim的圆胚片生产线优化

4．1 圆坯片生产线优化路线

4．2 系统描述

4．3 圆坯片生产线仿真模型建立

4．3．1 仿真实体设计

4．3．2 Fixsim模型建立

4．3．3 结果分析

4．4 圆坯片生产线优化分析

4．4．1 小直径圆坯片生产线优化分析

4．4．2 优化方案验证

4．5 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢