热卷箱
热卷箱的主要特点如下：
(1)是中间坯保温的最好选择
为减少中间坯在中间辊道上的温降，一般采用保温罩，但其会影响操作工观察粗轧来料板形，因此通常保温罩不会全部盖上。而热卷箱能将整条中间坯卷在一起，使其散热面积只有原平摊开时散热面积的1／20~1／30，保温效果得到极大提高。
(2)起到中间卷均热的作用
中间坯经热卷箱卷取后，可将其在粗轧中冷却不均匀的表面进行良好的均热，从而改善了中间坯表面温度的不均匀性。
(3)解决了中间坯头尾温差大的问题
使用热卷箱后，中间坯的头尾温度基本可达到一致，提高了产品纵向性能的稳定性和轧制稳定性。
(4)中间坯边部温降明显减少
中间坯经热卷箱卷取后，边部暴露的散热面积减少2／3左右，中间坯边部温度比不使用热卷箱时至少提高3O℃以上，使产品边裂、横向性能和厚度不一致、及因轧辊边部磨损大产生的辊面圆周凹槽，进而影响轧辊的轧制公里数和产品边部出现细条状凸埂等质量问题基本得到解决。
(5)有利于根本解决氧化铁皮压人质量问题
中间坯在热卷箱成卷和开卷过程中，实际上等于增加了2次除鳞机会，因此提高了除鳞效果；另外，使用热卷箱解决了中间坯尾部温降100℃左右的问题，因而可将加热温度降低8O℃左右。由此，常见的间断竹叶状的一次氧化铁皮和弥散水波纹状的二次氧化铁皮及钢坯头部二次氧化铁皮压人的常见缺陷得以杜绝。
(6)奠定了传统常规热连轧工艺恒速轧制的基本条件
采用第3代热卷箱后带来的恒速轧制优势，为精轧机组的稳定轧制创造了条件，大大减少了甩尾、轧废和非计划换辊时间，提高了有效作业率，增加了单位时间的轧制块数和单位小时产量。恒速轧制有利于精轧出口温度和卷取温度控制精度的提高，有利于带钢性能的稳定。
(7)有利于大批量稳定生产超薄、超强带钢
采用第3代热卷箱的传统常规热连轧机，同样具备了薄板坯连铸连轧中间坯头尾、断面温度均匀一致和精轧机两侧压力偏差小，负荷均匀一致的优势条件，具备了薄板坯连铸连轧擅长轧制极薄带钢的特点；热卷箱的保温均热效果降低了精轧机组的负荷，其作用似增加1台精轧机，增加了精轧机组的轧制负荷能力。因此可比没有热卷箱的精轧机组轧得更薄，产品极限规格可向深度拓展。如梅钢1422mm 机组原只能生产3．0 mm×1185mm 的集装箱板，采用热卷箱后，能大批量稳定生产1．6mm×1185mm 的高强度超薄集装箱板，且钢板表面和板形都非常好。另外，从原只能用短坯料、小批量生产1．8mm×1150mm带钢提升为大批量稳定生产大卷重1．2mm×1200mm的超薄带钢。因市场要求，梅钢实现了连续轧制厚度≤2．0mm、占计划产量83 %的极薄规格产品的稳定生产，大大拓宽了产品品种和规格，提高了产品的竞争力。
(8)提高了厚规格产品的产量和质量
为弥补中问坯头尾温差大的问题，传统常规热连轧线将出炉温度提高100℃左右，从而也就提高了入精轧的中间坯温度。在轧制强度等级较高的尤其是J55、X60、X65等钢种时，厚规格的穿带、轧制速度慢，纯轧时间长，轧至尾部时，因温降大，而轧制负荷较大；同时也影响了精轧卷取温度控制的命中率和产品性能。采用第3代热卷箱后，精轧入口温度降低，提
高了穿带、轧制速度，从而缩短了纯轧时间，产量可提高40 %左右。另外，中间坯的恒温及精轧的恒速轧制，既解决了带钢轧至尾部时精轧负荷大的问题，又有利于精轧和卷取温度控制，并有助于产品纵向性能的稳定。
(9)提高了薄规格产品的卷重
为了适应市场对薄规格产品的需求，没有热卷箱的生产线通常采用减短板坯长度及减轻成品带钢卷重的办法来组织生产，选择原料坯长为正常坯长的2／3，卷重仅为正常坯的2／3。采用热卷箱后，中间坯尾部温度低、温度不均问题得到解决，薄规格产品的生产可以实现卷重最大化。
(10)有利于生产高附加值的产品
热卷箱的使用提供了精轧恒速轧制的条件后，可以考虑在精轧末机架出口和卷取夹送辊前增设“超快冷却”装置，以实现对带钢冷却过程中的相变控制，以及最终相变产物的精确控制，可大批量、低成本、稳定生产高强、高延伸、高扩孔性能的热轧钢卷，例如，可生产高性能、高附加值的双相DP钢、多相MP钢、相变诱导塑性TRIP钢。
(11)节能的重要措施
使用热卷箱后，加热炉的出炉温度比不使用热卷箱时下降50～80℃，燃料消耗下降9kg左右标准煤；使用热卷箱后随着精轧的废钢大幅度下.
(12)提高成材率的有效措施.
由于热卷箱对中间坯的均热作用，使中间坯头尾温差大幅减小，亦使精轧机压力偏差减少，轧制稳定，精轧跑偏、甩尾、轧碎造成的废钢大幅度减少，使成材率有了明显提高。．(13)进一步提高了机时产量和轧机效率
“双工位无芯卷取”热卷箱可以实现中间坯卷取和中间卷开卷轧制同时进行，解决了“单工位”热卷箱因增加开卷动作时间而延长纯轧时间，从而影响轧线产量的问题。又因“无芯卷取”热卷箱可使中间坯纵、横向温度均匀，进一步使精轧机减小了两侧压力偏差、减少了跑偏、甩尾、轧碎断带事故，实现了精轧的稳定轧制，进而加快了轧制节奏，提高了机时产量。因此采用“双工位无芯卷取”热卷箱恒速轧制的传统常规热连轧工艺的生产线．产量不但不会降低，反而比不使用热卷箱的传统常规热连轧机提高15% 左右。
四、热卷箱位于粗轧与精轧前飞剪之间,工艺过程有卷取开卷方式和直通方式2种。
1 卷取开卷方式
当由PassThrough模式切换到CoilBox模式时，下列设备必须已经动作到位。
入口辊抬起
成型辊抬起反转
液压缸1A动作降到轧制水平线以下
液压缸1B动作到抬起三辊卷取位置
1#稳定器开度调整为带钢开度加上穿带偏置(150mm每边)
开卷臂和起落臂抬起到等待位置
液压缸2S动作将运卷板移到200mm位置
辊2C抬起
辊2L降到轧制水平线以下20mm
2#稳定器完全打开
定位销完全打开
定位辊在起始位置
上夹送辊抬起
保温罩降下
热卷箱卷取：当粗轧R2轧制最后一个道次，中间坯头部从粗轧机经过中间辊道到达热卷箱人
口侧导板，经过导向辊并继续以设定的速度经过上下弯曲辊后，带钢的头部形成1个预先设定的钢卷弧。这个钢卷弧继续前行，进入三辊卷取单元,头部撞击到成形辊上，继续沿顺时针方向旋转，形成中间卷的内圈。在随后的卷取过程中，中间卷卷径不断增大，1A辊速度降并下降到轧制水平线为止, 1B辊和钢卷之间没有接触同时保持大概50mm距离直到中间坯全部卷完，完成卷取过程。在中间坯尾部离开R2前，辊道、弯曲辊、成形辊的速度控制以R2轧机为基准。在卷取过程中和卷取结束后，利用液压伺服式稳定器拍击中间卷的两侧，使其边部保持平齐，获得好的卷形。
热卷箱开卷：当中间坯尾部到达热卷箱入口的导向辊道时，成形辊开始慢速旋转将中间坯的尾部定位到开卷位置，随后开卷臂铲刀下落至中间卷尾部的切线方向，此时中间卷开始沿逆时针方向旋转，将中间坯的尾部通过2#托卷辊、夹送辊，送往飞剪切头和F0前除鳞后，进入F0～F6轧机进行轧制。FO轧机咬钢后，托卷辊以FO轧机的速度进行开卷。开卷过程中，利用FO轧机的牵引作用，将中间卷拖到2号工位继续进行开卷，此时1号工位恢复到卷取状态，开始卷取下一块中间坯。当开卷至还剩3圈左右时，平尾销自动插入中间卷的内圈，避免钢卷尾部折叠进入轧机。
2 直通方式
热卷箱直通方式就是粗轧R2轧机轧制的中间坯不经过热卷箱卷取，而是直接经过飞剪切头后，送入7机架精轧机组进行轧制的方式。在此方式下，在R2抛钢前，要保证热卷箱进口的入口偏转辊、成形辊、1号工位和2号工位的辊道、托辊、矫直辊等均处于轧制线水平位置，速度以R2轧机速度为基准。
输出辊道和入口导槽上辊子在穿带时, 其速度应较R2 轧机速度有0～10 %的超前率, 在带尾离开R2 轧机时应较下弯曲辊速度有0～10 %的滞后率。这样, 可维持头尾带坯在R2 轧机与热卷箱间的张力。穿带后,为维持卷取过程中热卷箱与R2 轧机间的张力,以R2 轧机速度为准,弯曲辊、1 # 托卷辊、成型辊速度均较其有0～10 %的超前率。为保证卷取过程中成卷,应使弯曲辊间速度平衡,上弯曲辊速度较下弯曲辊速度超前0 ～5 %。在开卷过程中, 速度基准取自精轧前的立轧机E2 轧制速度, 1 # 托卷辊、2 # 托卷辊、成型辊速度较其有0～5 %的滞后率
五、热卷箱的设备组成及其作用
- 入侧侧导板
- 对中带钢防止轧件跑偏并引导带钢进入入口导槽.
- 入口导槽及入口偏转辊
-在卷曲模式下托起轧件，将其导入弯曲辊。直通模式时，与辊道作用相同——运输轧件。- 带辊缝调节的弯辊单元弯曲辊的标定
- 对中间带坯头部进行弯曲，形成大约600mm的内径,保证带坯实现无芯卷取。
- 成形辊
在卷曲模式下与1A,1B组成三辊卷取单元,实现带钢的无芯卷取. 直通模式时，下降作为辊道运输轧件。
- 1#卷取托辊（卷取站）
- 在卷曲模式下托辊正转对带钢进行无芯卷取,完成卷取后,定尾,在铲头作用下反转开卷. - 稳定器
- 在卷取过程中对带钢进行对中,完成卷取后对带钢进行拍打.(带宽大于1.2米的只动作两次,最后不拍打)
- 开卷臂单元
-
- 带稳定器的开卷托辊（开卷站）
- 输送辊
- 带定位辊、定位销和保温罩的夹送辊单元
定位辊(等待位置,起始位置)减振,剥离. 定位销防止尾部折叠进入夹送辊.
六、热卷箱操作模式
热卷箱主要操作是在精轧操作台或HMI上实现
各操作模式下的操作严格按照中间坯从粗轧机到热卷箱的动作过程定义，操作人员可以选择模式。
1运行（RUN）
此模式通过在HMI上选择运行。选择此模式后热卷箱控制处于准备好状态。当主电源投入后，所有设备处于准备好状态并置为运行（RUN）模式，同时发送信号到控制计算机或HMI请求下装数据。当数据到达后通过计算将给定送至各装置。当给定完成后热卷箱入口准备好信号（ READY）会送至粗轧机以及轧机节奏控制系统。通过选择正常停车（ NORMAL STOP ）模式可以切除此模式。
如不选择运行模式（RUN）其他三个子模式将无法选择。
运行－卷取（RUN, Coilbox）
此模式下热卷箱投入卷取，热卷从卷取到开卷的主动传送通过液压设备动作实现。热卷
的被动传送不使用液压设备。
运行－空过（RUN, Pass Through）
此模式下热卷箱作为辊道使用
运行－模轧（RUN, Simulation）
此模式下各部件可以进行模拟运行。仅限于操作调试人员使用。
2正常（NORMAL）
此模式在 HMI上选择。
3停车（STOP）
从 RUN模式切换到 NORMAL STOP：当选择此选项后热卷箱禁止接收下一中间坯。然后检查热卷箱状态。完成后才进行下一动作。
当（卷取、开卷区域）无钢时，零速设定送到热卷箱传动装置。同时零速设定送到液压控制系统使各设备退回起始位置（或保持当前位置）。到位后，截至阀关闭伺服阀。电磁阀失电关闭所有气、水、油的控制。当所有设备停止、控制关闭后热卷箱处于准备停机状态。
停机以及故障之后的恢复：当电控系统上电后， RELEASE HYDRAULIC 信号送至液压系统控制系统。当液压系统状态正常时，系统将READY（准备好）信号送至热卷箱自动过程的控制系统。它是一个热卷箱液压系统允许运行信号。此时伺服阀可以上电。
电机允许运行的必要条件是润滑运行及压力正常信号。
此时热卷箱自动过程控制系统的信号控制系统等待Release信号，信号到达后，电机以及伺服阀的当前值作为新的给定给出，同时打开截至阀。
当选择RUN（运行）模式时此模式复位。
七、热卷箱操作状态
操作状态与操作模式不同。其定义是：对系统的干涉。
1废钢COBBLE
当液压、润滑出现故障时本状态自动选择。
2停止STOP
通过操作室内操作台上的按钮按下实现。之后热卷箱禁止接收下一块钢。同时液压伺服阀的
给定值锁定。截至阀不关闭。所有油压以及水压控制系统立即关闭。根据实际的热卷箱操作条件电机会停转。
1) 热卷箱内无钢:所有电机在电流限幅内分别减速到零速。
2) 热卷箱卷取位置有钢(以及粗轧机内)：所有正在卷取中间坯的电机以可变斜率减速。斜率由热卷箱给出 (当粗轧机内也有钢时由粗轧机给出)。它不断增强直至达到某一（或多个）电机的电流限幅。然后所有电机按照此斜率停车。(例如热卷箱内起套,翘头)
2) 热卷箱开卷位置有钢 (或精轧机内)：所有正在进行开卷的电机以可变斜率减速。斜率由热卷箱给出(当精轧机内也有钢时由精轧机给出)。它不断增强直至达到某一（或多个）电机的电流限幅。然后所有电机按照此斜率停车。
所有设备停车后，清除废钢（COBBLE）状态之后允许对单个设备或全体进行点动。此外它还允许通过单点液压设备以达到指定位置。
当在HMI上选择RELEASE CONTROL后COBBLE STOP复位。然后操作状态自动切换到 STOP模式。
3急停（E-STOP ）
此状态由操作室内操作台上的红色按钮直接启动。所有热卷箱电机转速分别减速到零。其减速台阶由试车时设定。其斜率限定在每台电机的电流限幅内。某一时间后 (大约 3秒)电机电源切断。急停（ E-STOP）停止除了为保证下一道工序或生产需要不能停车的所有电机。同时切断所有液压部件电源，所有液压站或润滑站停车，所有管路卸压。当急停（ E-Stop）按钮按下后需要通过复位（ RESET）按钮复位。之后液压、润滑系统可以重新启动。
热卷箱的所有子系统与COBBLE STOP 复位后处于RELEASE CONTROL下的等待状态时一样，操作模式会自动切换到按下E-STOP之前的模式。
操作人员必须明白在 E-STOP条件下系统并不自动切除COBBLE 状态。所以此时若热卷箱内有钢则需要操作人员在系统复位后选择 COBBLE STOP。
4空过操作 PASS THROUGH
当热卷箱不投入卷取时，必须选择 RUN, PASS THROUGH 作为操作模式。
此模式只和电机有关。热卷箱作为辊道使用,参数设定与轧机节奏控制系统一致。中间坯跟踪以及模式选择和粗轧机、飞剪、精轧机相同。
一旦其选择同时热卷箱内无钢，下列动作会立即执行。
- 入口辊降低
- 成形辊降低并正转
- CR1A液压缸位置动作到卷取站内轧制水平线以下的内骨架
- CR1B 液压缸位置动作到卷取站内轧制水平线 20mm以上
- 卷取托辊（CR1）的稳定器完全打开
- 开卷臂和起落臂抬起
- CR2S液压缸将开卷站内的移卷板动作到后退结束位置
- CR2C辊抬起。
- CR2L液压缸将开卷站降至轧制水平线以下 200 mm
- 开卷托辊（CR2）的稳定器完全打开
- 定位销动作到最外圈停止位置
- 定位辊退回起始位置
- 上夹送辊抬起
- 保温罩顶板抬起
- 保温罩侧板在起始位置
- 热卷箱和飞剪的侧导板开度快速调整到下一块钢的宽度加上(弹跳)热宽
八、热卷箱操作规程
(一)启动准备
1、急停(E-STOP)复位
2、液压CLP系统正常
3、水系统正常；其状态确认：冷却水可以正常打开
4、电控系统上电
(二) 设备启动
1、COIL BOX所有辊子合闸；其状态确认：包括从I8-TBL到除鳞箱所有辊道正常运转
2、SPEED MODE选AUTO方式；其状态确认：现场确认辊子正常运转
(三) COILING AUTO
1、CR1A辊打倒0mm位置
2、CR1B辊打倒130mm位置52~54位置开卷
3、开卷臂打倒-100mm位置
4、起落臂打倒597mm位置；其状态确认：画面确认起落臂显示兰色
5、点击All In Auto键；其状态确认：确认该键处于Yes状态
6、COILING MODE选AUTO方式；其状态确认：画面确认AUTO按钮显示绿色
(四) UNCOILIN GAUTO
1、2L缸打倒416mm位置
2、2S缸打倒200mm位置
3、2C辊打上升位；其状态确认：画面确认上升按钮绿色
4、夹送辊打倒250mm位置
5、定位辊打倒250mm位置
6、保温罩打上升位；其状态确认：画面确认上升按钮绿色
7、点击All In Auto键；其状态确认：确认该键处于Yes状态
8、UNCOILING MODE选AUTO方式；其状态确认：画面确认AUTO按钮显示绿色
(五)空过操作
1、SPEED MODE选AUTO方式
2、COILING MODE选AUTO方式
3、UNCOILING MODE选AUTO方式
4、COILBOX MODE选Bypass方式；其状态确认：
1)确认入口辊道在下降位(下降按钮绿色)
2)确认成型辊在下降位(下降按钮绿色)
3).确认2#稳定器在最大开度(1750mm位)
4)确认定尾销在最大开度(1900mm位)
5)现场确认所有辊子正向转动
(六)投用操作
1、SPEED MODE选AUTO方式
2、COILING MODE选AUTO方式
3、UNCOILING MODE选AUTO方式
4、COILBOX MODE选In Service方式；其状态确认：
1)此方式只能在Bypass方式下选择
2)确认入口辊道在上升位(上升按钮绿色)
3)确认成型辊在上升位(上升按钮绿色)
4)弯曲辊辊缝确认
5)确认CR1B辊在上升位(814mm位)
6)确认1#稳定器在最大开度(板宽+220mm位)
7)确认2#稳定器在最大开度(1750mm位)
8)确认定尾销在最大开度(1900mm位)
9)确认夹送辊辊缝(板厚+25mm位)
10)确认入、出口Tracking在Off方式
11)确认入、出口SG开度在板宽+150mm位
5、SEQ回退到Set Up状态
(七)停机操作
1、COILBOX MODE选Bypass方式；其状态确认：确认工位辊全部到位
2、SPEED MODE选OFF方式
3、COILING MODE选MANU方式
4、UNCOILING MODE选MANU方式
5、COILBOX MODE选OFF方式
6、点击All Off键；其状态确认：手动定尾
（八）手动定尾操作
1、手动控制CR1操作把手，重新定尾；其状态确认：
1).该操作只在自动定尾不准时使用
2).观察操作把手时开卷臂有没有立即停止,没有则手动抬起
2、COILING MODE选AUTO方式；其状态确认：该步骤在观察现场定尾准确后执行
（九）卷废钢操作
1、CR1A辊打上升
2、CR1B辊打下降
3、2L缸打上升
4、操作把手控制工位辊反转
5、用C型钩吊走废卷；其状态确认：拍快停后COILING及UNCOILING MODE应在
MANU方式；卷废钢时,如卷不动,可以把夹送辊下降后再卷
九? 热卷箱顺控
在选择卷取模式时,液压系统和润滑系统电源投入并处于准备好状态。下一块钢的数据送达热卷箱自动过程控制系统。此外由数据计算出的给定必须送到各子设备并做出相应调整。数据可以从HMI手动输入或从上位机自动下发。
数据必须包括以下内容：
? 板坯号
? 材料数据 (钢种)
? kF 值 (Hot Yield Strength) 屈服长度
? 厚度 (热值)
? 长度 (热值)
? 宽度(热值)
? 温度
? 粗轧出口速度
一旦各设备按给定参数调整完成后，热卷箱处于准备好状态。
以下是各设备动作细节：
- 热卷箱前侧导板开度按板坯宽度加上偏置量加上短行程进行调整。
- ? 入口辊
? 弯辊单元
? 卷取托辊
上述电机按同一线速度运转，以热卷箱主速度加上一个超前量作为卷取速度。卷取时，速度与粗轧机架后的带钢速度同步。不过必须对每台电机给出单独的速度给定。
- 入口辊抬起
- 弯辊辊缝按预设值完成调整
- 成型辊抬起
- 液压缸1B动作抬起卷取站到三辊卷取位置
- 开卷臂移动到等待位置
- 冷却喷水系统上电，至多喷1分钟.
此时开卷托辊单元 (开卷站)和助卷辊单元可以同时对前一卷进行开卷或者准备接受下一卷。一旦所有条件满足，则允许中间坯进入热卷箱。
热卷箱卷取Wrapping of a coil
当中间坯头部到达入口辊前的HMD时，下列动作若未完成将立即动作：
- 中间坯减速(正常情况)或加速到穿带速度 (斜率接近 0.7 m/s2)
如果中间坯长度（xxxx米）大于热卷箱与粗轧机架之间的距离，则热卷箱速度设定与粗轧机架后的中间坯一致。
- 关闭卷取区域的外部冷却水阀。
- 入侧侧导板快速打开（短行程）
当中间坯到达弯辊单元时（此信号可由弯辊力控制系统给出），同时结合中间坯速度和HMD 与弯辊单元之间的距离:
- 启动中间坯定位跟踪系统并开始卷径计算。
当第一圈成形后，下列动作开始：
- 粗轧机抛钢后开始加速过程。热卷箱主速度控制系统加速到预定卷取速度，最大可到xxxx m/s。加速过程以及加速度都是可调的。必要时可以手动切断加速过程。
当在卷取过程中，钢卷卷径达到某一定值时，下列动作开始：
- 当成形室随着钢卷卷径的增大而增大时，卷取托辊（ CR1）速度降低，并下降到轧制水平线为止。在这个过程中，CR1B 辊和钢卷之间应该没有物理接触同时保持大概 50 mm的距离。
热卷箱卷取区域各辊同步减速，并下降。减速过程本身以及减速度值必须是可调的。
- 弯辊的辊缝随着卷径的增大不断增大。
- 稳定器快速夹紧。
当中间坯尾部到达入口辊前的HMD时，下列动作开始：
- 启动中间坯尾部跟踪系统。
- 当中间坯尾部到达此位置时，抬起弯辊使辊缝达到最大，以防止卷尾太紧。
- 当卷尾到达5点钟位置时停止电机转动，误差允许范围从4点钟到5点钟位置。带尾减速度大约为 1.5 m/s2。为完成带尾定位，电机切换到爬行速度。
当卷尾到达最终位置时，卷取托辊停止动作，热卷箱卷取过程结束。当钢卷最终停止后，通过卷取托辊稳定器的自动位置调整过程完成对中，操作人员可以选择或者不选对中过程。
开卷Unwrapping of a coil
为了接受下一卷到开卷位置，则此位置必须为空且处于准备好状态。需要动作的电机有：
? 开卷托辊 CR2电机
? 输送辊 TR1 and TR2电机
? 定位辊电机
? 夹送辊电机
? 飞剪剪前辊道电机
当中间坯头部移向飞剪时，这些电机停转或者以大概 1.0 m/s的切头速度转动。
开卷托辊的液压系统动作如下：
- 通过2S 液压缸的动作将开卷托辊的运卷板移动到后退结束位置
- 通过2L液压缸的动作将开卷站降到轧制水平线以下 20 mm
- CR2C辊抬起
- 开卷托辊的稳定器打开
- 定位销打开
- 上夹送辊抬起
- 定位辊到达起始位置
- 剪前侧导板开度值调整到热宽加短行程加偏置
- 保温罩关闭
当热卷箱卷取结束后，起落臂以2点钟的位置接触钢卷，下移接触到钢卷，并将钢卷尾部压到一个水平的位置。为了减少热量损失，起落臂应该在卷取结束时已经完成下移。下移自动过程由带尾跟踪系统启动，从而使得当起落臂接触到钢卷时，带尾已经过2点钟位置。
卷尾的定位是与开卷臂的下移同时进行的。当这个过程进行时，开卷臂以一个恒定的速度下移，而起落臂则是以一个较低的值动作。当开卷臂到达最终停止位置时，动作停止，截至阀关闭，开卷用的起落臂压力给定。
现在卷取托辊以及所有线上用于开卷的辊加速到开卷速度，从而将中间坯头部送向F0方向，以0.7 m/s2的加速度加速到 1.0 m/s的速度 (在试车过程中此值可以调整)。开卷区域的冷却喷水系统最迟此时关闭。
当中间坯头部通过夹送辊时，上辊压下，夹送操作采用压力控制。现在用于开卷过程的张力建立起来，在开卷过程中使得中间坯更平整。当张力建立后，开卷臂立即抬起。此外开卷托辊的稳定器夹紧。当中间坯头部通过飞剪前侧导板时，侧导板夹紧。
当F0咬钢后，夹送辊单元由压力控制模式切换到位置控制模式进行矫直操作。
主动及被动传送Active/Passive Transfer
主动传送准备Preparation for Active Transfer
当选择主动传送时，系统已经对当前卷径是否够大进行了检查，若够大且钢卷头部已经进入了夹送辊单元则进行主动传送，太小则用被动传送来替代主动传送。如是后者的情况，则主动传送禁止使用。当开卷臂从钢卷上抬起时，是否允许主动传送已经检查完毕。
- 定位辊移动到等待位置
- 2C辊降低
- 2L液压缸抬起代轧制水平线以上200 mm
- 当2C辊降低后2S液压缸前推 200 mm
主动传送Active Transfer
当所有上述准备动作到位后，液压缸将进行特定的动作。通过1A液压缸将卷取托辊的内骨架抬起，并将其位置定位到轧制水平线以上的最大位置。开卷站处于一个较低的位置，并处于一定的速度控制下，通过2L液压缸动作到一个特殊的位置，以将钢卷从 1B直接移到开卷托辊的内部。
当开卷站到达底部位置（2L液压缸）下列动作将会开始：
- 通过2L液压缸在再次抬起开卷站
- 通过1B液压缸将开卷站抬起100 mm
- 开卷托辊的稳定器开度增大50 mm
当钢卷卷径小于一定值时，由于张力，带钢会被拉向定位辊，在此种状况下定位辊处于等待状态，此位置称为等待位置。定位辊会对钢卷产生减震作用①，之后定位辊会在控制下退回原始位置。
当钢卷被拖离开卷站后，现在处于被动传送控制了，此时钢卷会与处于起始位置的定位辊接触。定位辊再次对钢卷进行减震②。之后定位辊将会回退到位，在移动过程中压力会不断增大。从而使钢卷平稳的移送到位（被动移送条件下）。
当定位辊到位后，其转向反转。当定位辊离开起始位置时，定位销以一个钢卷宽度加上一定偏置进行定位。当卷径大概是 840mm时(可调整值)开卷销插入内圈。
当钢卷只有一圈时，定位辊帮助完成最后的开卷③。当卷尾通过夹送辊后，所有液压设备已经处于开卷位置或者在等待下一卷中。冷却喷水系统开始工作。冷却系统工作时应给其他设备一个较低的可调运转速度，防止因温度引起的辊子变形。
卷取前的摆钢①操作
如果热卷箱没有准备好接受中间坯，中间坯会被以大约 +/-0.5 m/s的速度摆动，范围可以由辊道上的HMD检测得知。
当摆动结束后 (热卷箱产生一个准备好信号)，中间坯进入热卷箱同时入侧速度设定为 2.5 m/s。此种操作仅限于长度短于粗轧机架与热卷箱之间长度的中间坯卷取过程。（穿带前加速到穿带速度）
开卷前的摆钢②操作
如果一卷已经卷取完成，而开卷站或精轧机组没有准备好接受来料，则在开卷之前会自动开始摆动操作（大约 0.5 m/s）。在钢卷倒转之后开始摆动，其幅度可以由安装在卷取托辊上的脉冲发生器测得 (作为部件随电机正反转)。
当精轧机组准备好之后，摆动操作将钢卷尾部自动定位在5点钟位置。然后开卷站开始开卷过程。
十. 热卷箱操作
1、准备
（1）检查热卷箱的各设备是否具备卷取条件；（液压、机械设备、液压润滑冷却系统是否到位）
（2）确定所有设备正常标定完成;(画面显示各液压缸在正常位置）
（3）确定顺控程序是否正确。（如果不正常点击下面的调整按纽及时调整）
开机
（1）在模型画面点击开关（OFF）;
（2）在操作画面中投入所有的自动；（确定所有的辊在自动位置）
（3）在热卷箱的主传动上点击开(ON) ；（确定主传动按纽变灰）
（4）选择投入使用按纽;（确定使用按纽变灰）
（5）选择速度自动按纽；（确定自动按纽变灰）
（6）在卷取模式上（1#位）选自动；（确定自动按纽变灰）
（7）在开卷的模式上（2#位）选自动；（确定自动按纽变灰）
（8）在摆钢的功能选关；（确定不摆钢按纽变灰）
（9）在开卷的模式选主动开卷；（确定主动开卷按纽变灰）
备注：第（8) (9)条可以在轧钢的实际过程中根据具体的情况选择。
2、异常停车后开机
主要指的是处理完废钢后的开机
（1）、确认快停按钮复位；
（2）、处理完废钢后对现场设备进行认真检查；
（3）、根据工艺要求做标定清零；
（4）确定头尾跟踪系统的信号变灰；
（5）按照正常的步骤开机。
3、停车（正常）
(1)在人机画面操作
1)在模式画面上点击手动卷取按钮和开卷手动按钮；（确认手动按钮变灰）
2）在模式画面里的速度方式上点击手动按钮；（确认手动按钮变灰）
此时，在操作画面中，所有的辊的方框颜色变成黄色。
（2）在热卷箱操台上操作
1）把1#位的速度操作手柄停在停止位置；
2) 把2#位的速度操作手柄停在停止位置；
如果工艺要求进行检修或者排除故障，需要长时间的停机，在上面的基础上，必须要做到以下两条：
1）把所有辊的自动关闭（点击ALL OFF);
2) 把热卷箱的主传动电器关闭（点击Drive OFF)
此时，在操作画面中，所有的辊的方框颜色变成红色。
4、快停
通过操作室内操作台上的按钮按下实现。之后热卷箱禁止接收下块钢（1#位和2#位分别为两个按钮， 1#位和粗轧机组连锁、2#位和精轧机组、飞剪、除鳞连锁）如果1#位有故障拍1#位的按钮，反之也相同拍了快停按钮后，有三种情况，分别如下：
1）热卷箱内无钢:所有电机分别减速到零速。
2) 热卷箱卷取位置有钢(以及粗轧机辊道上)：所有正在卷取中间坯的电机停车。(拍了1#位的快停，不影响2号位的运行，反之也相同）
3）热卷箱开卷位置有钢 (或精轧机内)：所有正在进行开卷的电机停车。所有设备停车后，清除废钢时允许对单个设备或全体进行点动。进行废钢处理。（卷取位的钢卷卷好后吊走）5、急停
这种操作方式在操作台上的红色按钮直接启动,所有热卷箱电机转速分别减速到零。当急停按钮按下后需要通过复位按钮复位,,之后液压、润滑系统可以重新启动。(一般不选择这种方式）操作人员必须在按了急停按钮后系统并不自动切除废钢状态。所以此时若热卷箱内有钢，则需要操作人员在系统复位后选择废钢按钮。
6、空过操作
通过将入口导槽和带卷成型辊降到轧制线的位置；将所有的托辊定位到轧制线位置；将夹送辊升到升起位置；完全打开稳定器和开卷侧导位并且缩回开尾辊，使得热卷箱可以执行直通轧制工艺。
当工艺要求或者热卷箱有故障时，热卷箱不投入卷取，必须在正常的卷取条件下选择空过按钮（确认空过按钮变灰)作为操作模式。现场确认各设备是否到位。
注意事项：
1）空过操作时操作工必须注意轧制计划；
2）控制合理的轧制节奏；
3）考虑正确的中间坯长度；（合理的中间坯厚度）
4）时刻注意中间坯的温降。（头和尾的温度）
7、主动开卷操作（主动传送）
在操作画面中当选择主动传送开卷（确认按钮变成灰色），系统已经对当前卷径是否够大进行了检查，若够大且钢卷头部已经进入了夹送辊单元则进行主动传送，太小则用被动传送来替代主动传送。
8、摆钢操作
如果热卷箱没有准备好接受开卷系统，通过操作台的摆钢按钮确定开始摆钢。要通过现场确定，（完成之后要恢复过来）
9.模拟轧制
十一. 热卷箱的日常点检:
热卷箱的日常点检:
热卷箱日常点检
点检项目点检标准
点检时间点检周期
热卷箱侧导板1、动作时序正常接班后每班两次
2、磨损≤5mm 检修
3、对中偏差≤±5mm
4、开度偏差≤±5mm
热卷箱偏转辊1、辊面无缺损接班后每班两次
2、投用、空过时处于正常上升、下降位接班后每班两次
3、辊径磨损≤20mm 检修（配合机械）
4、辊身水平
弯曲辊1、上下弯曲辊辊面无缺损接班后每班两次
2、动作时序正常
3、辊径磨损≤5mm 检修（配合机械）
4、辊身水平
成型辊1、辊面无缺损接班后每班两次
2、投用、空过时处于正常上升、下降位接班后每班两次
3、辊径磨损≤5mm 检修（配合机械）
4、辊身水平
1#Stab 1、动作时序正常接班后每班两次
2、磨损≤5mm 检修
3、对中偏差≤±5mm
4、开度偏差≤±5mm
CR1 1A 1、动作时序正常接班后每班两次
2、辊面无缺损接班后每班两次
3、卷取最低位置正常接班后每班两次
4、辊径磨损≤5mm 检修（配合机械）
5、辊身水平
1B 1、动作时序正常接班后每班两次
2、辊面无缺损接班后每班两次
5、开卷位置与现场标记平齐接班后每班两次
3、辊径磨损≤5mm 检修（配合机械）
4、辊身水平
Peeler 1、动作时序正常接班后每班两次
2、最大位置正常接班后每班两次
3、铲头大小压轮转动正常接班后每班两次
CR2 2A 1、辊面无缺损接班后每班两次
2、辊径磨损≤20mm 检修（配合机械）
3、辊身水平
2B 1、辊面无缺损接班后每班两次
2、辊径磨损≤20mm 检修（配合机械）
3、辊身水平
2#Stab 锁定在最大位置接班后每班两次
2C 1、辊面无缺损接班后每班两次
2、处于上升位接班后每班两次
3、辊径磨损≤20mm 检修（配合机械）
4、辊身水平
2L 1、动作时序正常接班后每班两次
2、水平位与现场标记平齐接班后每班两次
2S 锁定位置与现场标记平齐接班后每班两次
定位辊1、动作时序正常接班后每班两次
2、辊面无缺损接班后每班两次
3、辊径磨损≤5mm 检修（配合机械）
4、辊身水平
平尾销1、动作时序正常接班后每班两次
2、缩回最大位置正常接班后每班两次
3、销头无松动检修（配合机械）
夹送辊1、动作时序正常接班后每班两次
2、上下夹送辊辊面无缺损接班后每班两次
3、辊径磨损≤5mm 检修（配合机械）
4、辊身水平
注：各班人员点检完之后，把点检具体情况及时填写到《精轧点检记录本》中十二. 热卷箱的标定
3.1 PEELER
3.1.1操作人员将设备切换到MAINT模式
3.1.2开卷臂完全抬起到极限位并现场确认
3.1.3在标定值输入框中输入-100
3.1.4点击CALIB按钮5秒，在弹出对话框中点OK
3.1.5操作设备降下，确认低位位置31度
3.2 TUCKARM
3.2.1操作人员将设备切换到MAINT模式。
3.2.2操作设备完全降下并现场确认
3.2.3在标定值输入框中输入600 （597）3.2.4点击CALIB按钮5秒，在弹出对话框中点OK
3.2.5操作设备抬起，确认位置0mm
（TUCKARM目前采用压力环控制，不需要标定）
3.3 STAB1
3.3.1开度标定：
3.3.1.1操作人员将设备切换到MAINT模式
3.3.1.2操作设备打开到适中开度，测量衬板间距
3.3.1.3在标定值输入框中输入测量值
3.3.1.4点击CALIB按钮5秒，在弹出对话框中点OK
3.3.1.5操作设备到另一开度，再进行测量，确认测量开度与反馈数值一致3.3.2对中确认：
3.3.2.1操作人员将设备切换到MAINT模式
3.3.2.2操作设备打开到适中开度，测量衬板与机架内侧间距
3.3.2.3两侧间距差值大于10mm时，联系设备处理
3.4 STAB2
3.4.1操作人员将设备切换到MAINT模式
3.4.2操作设备完全打开，测量衬板间距
3.4.3在标定值框中输入测量值
3.4.4点击CALIB按钮5秒，在弹出对话框中点OK
3.4.5操作设备关闭后打开，确认最大开度
（STAB2目前没有投用，一直锁定在最大位置1800mm，不需要标定）
3.5 CR1A
3.5.1操作人员将设备切换到MAINT模式
3.5.2操作设备完全降下并现场确认
3.5.3在标定值输入框中输入0
3.5.4点击CALIB按钮5秒，在弹出对话框中点OK
3.5.5操作设备降下，确认最大位置808mm
3.6 CR1B
3.6.1操作人员将设备切换到MAINT模式
3.6.2操作设备完全降下并现场确认
3.6.3在标定值输入框中输入-5（度）
3.6.4点击CALIB按钮5秒，在弹出对话框中点OK
3.6.5操作设备抬起，确认高位位置800mm
（实际最高可到817mm，-5（度）的标定值为目前建议值）
3.7 CR2L
3.7.1操作人员将设备切换到MAINT模式
3.7.2操作设备动作到水平位置416mm并现场确认
3.7.3在标定值输入框中输入416
3.7.4点击CALIB按钮5秒，在弹出对话框中点OK
3.7.5操作设备降下，确认最高位置594mm
（现在CR2L在水平位标定，2L水平位距地面115mm）
3.8 CR2S
3.8.1操作人员将设备切换到MAINT模式
3.8.2操作设备完全关闭并现场确认
3.8.3在标定值输入框中输入0
3.8.4点击CALIB按钮5秒，在弹出对话框中点OK
3.8.5操作设备横移，确认位置200mm
（CR2S缸锁定在200mm，每次检修需要现场确认其位置）
3.9 Retention Pin
3.9.1操作人员将设备切换到MAINT模式
3.9.2操作设备完全缩回并现场确认
3.9.3自动标定
3.9.4确认最大位置1800
3.10 Position Roll
3.10.1操作人员将设备切换到MAINT模式
3.10.2操作设备完全降下并现场确认
3.10.3在标定值输入框中输入255
3.10.4点击CALIB按钮5秒，在弹出对话框中点OK
3.10.5操作设备抬起，确认最大位置0
3.11 Bending Roll
3.11.1操作人员将设备切换到MAINT模式
3.11.2操作设备压靠到3吨
3.11.3调平辊缝及压力（压力偏差≦0.3吨，辊缝偏差≦0.01mm）3.11.4点击CALIB按钮5秒，在弹出对话框中点OK
（实际调平辊缝及压力时按压力偏差为基准）
3.12 Pinch Roll
3.12.1操作人员将设备切换到MAINT模式
3.12.2动作液压缸杆伸出380mm，测量确认
3.12.3在标定值输入框中输入60
3.12.4点击CALIB按钮5秒，在弹出对话框中点OK
3.13 CB前侧导板
3.13.1操作人员调出侧导板标定画面
3.13.2到现场测量侧导板的实际开口度
3.13.3在标定值输入框中输入测量值
3.13.4点击CALIB按钮，在弹出对话框中点OK
4附则
4.1本管理文件解释权归轧钢车间。
4.2本管理文件于下发之日起生效。
十三. 热卷箱使用过程中遇到的事故:
翘头.起套,
零件参数的优化设计 摘 要 本文建立了一个非线性多变量优化模型。已知粒子分离器的参数y 由零件参数)72,1( =i x i 决定，参数i x 的容差等级决定了产品的成本。总费用就包括y 偏离y 0造成的损失和零件成本。问题是要寻找零件的标定值和容差等级的最佳搭配，使得批量生产中总费用最小。我们将问题的解决分成了两个步骤：1.预先给定容差等级组合，在确定容差等级的情况下，寻找最佳标定值。2.采用穷举法遍历所有容差等级组合，寻找最佳组合，使得在某个标定值下，总费用最小。在第二步中，由于容差等级组合固定为108种，所以只要在第一步的基础上，遍历所有容差等级组合即可。但是，这就要求，在第一步的求解中，需要一个最佳的模型使得求解效率尽可能的要高，只有这样才能尽量节省计算时间。经过对模型以及matlab 代码的综合优化，最终程序运行时间仅为3.995秒。最终计算出的各个零件的标定值为： i x ={0.0750,0.3750,0.1250,0.1200,1.2919,15.9904,0.5625}, 等级为：B B C C B B B d ,,,,,,= 一台粒子分离器的总费用为：421.7878元 与原结果相比较，总费用由3074.8（元/个）降低到421.7878（元/个），降幅为86.28%，结果是令人满意的。 为了检验结果的正确性，我们用计算机产生随机数的方式对模型的最优解进行模拟检验，模拟结果与模型求解的结果基本吻合。最后，我们还对模型进行了误差分析，给出了改进方向，使得模型更容易推广。
关键字：零件参数 非线性规划 期望 方差 一、问题重述 一件产品由若干零件组装而成，标志产品性能的某个参数取决于这些零件的参数。零件参数包括标定值和容差两部分。进行成批生产时，标定值表示一批零件该参数的平均值，容差则给出了参数偏离其标定值的容许围。若将零件参数视为随机变量，则标定值代表期望值，在生产部门无特殊要求时，容差通常规定为均方差的３倍。 进行零件参数设计，就是要确定其标定值和容差。这时要考虑两方面因素：一是当各零件组装成产品时，如果产品参数偏离预先设定的目标值，就会造成质量损失，偏离越大，损失越大；二是零件容差的大小决定了其制造成本，容差设计得越小，成本越高。 试通过如下的具体问题给出一般的零件参数设计方法。 粒子分离器某参数（记作y ）由7个零件的参数（记作x 1,x 2,...,x 7）决定，经验公式为： 7616 .1242 3 56 .02485 .01235136.0162.2142.174x x x x x x x x x x x Y ??? ? ????? ? ???????? ??--???? ? ??-????? ???=- y 的目标值（记作y 0）为1.50。当y 偏离y 0+0.1时，产品为次品，质量损失为1,000元；当y 偏离y 0+0.3时，产品为废品，损失为9,000元。 零件参数的标定值有一定的容许围；容差分为Ａ、Ｂ、Ｃ三个等级，用与标定值的相对值表示，Ａ等为+1%，Ｂ等为+5%，Ｃ等为+10%。7个零件参数标定值的容许围，及不同容差等级零件的成本（元）如下表（符号／表示无此等级零件）：
题目：机械零件的可靠性优化设计 课程名称：现代设计理论与方法 机械零件 自从出现机械，就有了相应的机械零件。随着机械工业的发展，新的设计理论和方法、新材料、新工艺的出现，机械零件进入了新的发展阶段。有限元法、断裂力学、弹性流体动压润滑、优化设计、可靠性设计、计算机辅助设计（CAD）、系统分析和设计方法学等理论，已逐渐用于机械零件的研究和设计。更好地实现多种学科的综合，实现宏观与微观相结合，探求新的原理和结构，更多地采用动态设计和精确设计，更有效地利用电子计算机，进一步发展设计理论和方法，是这一学科发展的重要趋向。 机械零件是指直接加工而不经过装配的机器组成单元。机械零件是机械产品或系统的基础，机械产品由若干零件和部件组成。按照零件的应用范围，可将零件分为通用零件和专用零件二类。通用的机械零件包括齿轮、弹簧、轴、滚动轴承、滑动轴承、联轴器、离合器等。 机械零件设计就是确定零件的材料、结构和尺寸参数，使零件满足有关设计和性能方面的要求。机械零件除一般要满足强度、刚度、寿命、稳定性、公差等级等方面的设计性能要求，还要满足材料成本、加工费用等方面的经济性要求。 机械零件优化设计概述 进行机械零件的设计，一般需要确定零件的计算载荷、计算准则及零件尺寸参数。零件计算载荷和计算准则的确定，应当依据机械产品的总体设计方案对零件的工作要求进行载荷等方面的详细分析，在此基础上建立零件的力学模型，考虑影响载荷的各项因素和必要的安全系数，确定零件的计算载荷;对零件工作过程可能出现的失效形式进行分析，确定零件设计或校核计算准则。零件材料和参数的确定，应当依据零件的工作性质和要求，选准适合于零件工作状况的材料;分析零件的应力或变形，根据有关计算准则，计算确定零件的主要尺寸参数，并进行参数的标准化。 所谓机械零件优化设计是将零件设计问题描述为数学优化模型，采用优化方法求解一组零件设计参数。机械零件设计中包含了许多优化问题，例如零件设计方案的优选问题、零件尺寸参数优化问题、零件设计性能优化问题等。国内机械设计领域技术人员针对齿轮、弹簧、滚动轴承、滑动轴承、联轴器、离合器等零件优化设计问题开展了大量的工作，解决了齿轮传动比优化分配、各种齿轮参数优化、各种齿轮减速器优化设计、各种齿轮传动的可靠性优化、齿轮传动和减速
零件参数设计 例8.5 (零件参数设计) 一件产品由若干零件组装而成，标志产品性能的某个参数取决于这些零件的参数。零件参数包括标定值和容差两部分。进行成批生产时，标定值表示一批零件该参数的平均值，容差则给出了参数偏离其标定值的容许范围。若将零件参数视为随机变量，则标定值代表期望值，在生产部门无特殊要求时，容差通常规定为均方差的3 倍。 粒子分离器某参数(记作y )由7个零件的参数(记作7 2 1 ,,,x x x ?)决定, 经验公式为 7 616 .1242 356 .024 85.012 35136.0162.2142.174x x x x x x x x x x x y ??? ? ????? ???????? ? ??--????? ??-???? ??=- 当各零件组装成产品时，如果产品参数偏离预先设定的目标值，就会造成质量损失，偏离越大，损失越大。y 的目标值(记作0 y )为1.50.当 y 偏离1.00 ±y 时, 产品为次品, 质量损失为1000(元); 当y 偏离3 .00 ±y 时,产品为废品,损失为9000(元). 问题是要求对于给定的零件参数标定值和容差，计算产品的损失，从而在此基础上进行零件参数最优化设计。 表8.2给定引例中某设计方案7个零件参数标定值及容差。 容差分为A ﹑B ﹑C 三个等级, 用与标定值的相对值表示, A 等为%1±, B 等为%5±, C 等为%15±。求每件产品的平均损失。
表8.2 零件参数标定值及容差 解：在这个问题中，主要的困难是产品的参数值y是一个随机变 量，而由于y与各零件参数间是一个复杂的函数关系，无法解析的得到y的概率分布。我们采用随机模拟的方法计算。这一方法的思路其实很简单：用计算机模拟工厂生产大量"产品"（如10000件），计算产品的总损失，从而得到每件产品的平均损失。可以假设7个零件参数服从正态分布。根据表8.2及标定值和容差的定义，x1～N(0.1, (0.005/3)2), x 2～N(0.3,0.0052), x 3～N(0.1, (0.005/3)2), x4～N(0.1,0.0052), x5～N(1.5,(0.225/3)2), x6～N(16,(0.8/3)2), x ～N(0.75,(0.0375/3)2), 下面的M脚本eg8_5.m产生1000对零件参数7 随机数，通过随机模拟法求得近似解约f=2900元。 %M文件eg8_5.m clear;mu=[.1 .3 .1 .1 1.5 16 .75]; sigma=[.005/3,.005,.005/3,.005,.225/3,.8/3,.0375/3]; for i=1:7 x(:,i)=normrnd(mu(i),sigma(i),1000,1);
A题零件的参数设计 摘要 零件的参数设计是工业生产中经常遇到的一个问题。本文通过题中具体例子给出一般零件参数设计的原则与方法。 模型一：蒙特卡罗模型。在确定各个参数标定值与容差的情况下，利用蒙特卡罗方法，尽可能模拟真实零件的生产状况。根据各个参数的分布，每个零件随机产生1000个实际值，代入公式算出每一个产品的Y值，根据其与目标值的关 系判断损失费用。运用MATLAB算出总费用= Q314.57万元 模型二：概率模型。此问题是一个关于概率的非线性规划模型。首先，将产 x的复杂的函数关系式运用泰勒级数展开成线性函数。一品参数Y关于零件参数 i x概率密度的情况下，易求出Y的概率密度，进而求出次品及废品方面，在已知 i 的概率。另一方面，本文引入选择矩阵与等级矩阵，统一零件损失费用，而不需讨论108种分配情况。以工厂损失总费用最小为目标，建立关于积分方程的非线性规划模型。并用lingo编程得到表1-1的结果： 表1-1 算出总费用为：128 = Q万元。节省的总费用为274.442万元。 40 . 由上述例题概括出参数设计的一般方法： S1：在误差范围内，线性化产品参数关于零件参数的函数（可运用泰勒公式）； S2：确定产品参数的密度函数； S3：计算不同等级产品出现的概率； S4：确定产品的质量损失费用函数（可利用期望求解）； S5：设计零件成本矩阵，计算总成本函数； S6：确保总费用最小，求解零件参数的组合（可运用非线性规划求解）。 关键词：蒙特卡罗、泰勒公式、非线性规划、正态分布、0-1变量
一、 问题重述 1、背景知识 机械零件作为组成机械和机器的不可拆分的基本单元，在制造业中至关重要。机械零件是从机械构造学和力学分离出来的。随着机械工业的发展，新的设计理论和方法、新材料、新工艺的出现，机械零件进入了新的发展阶段。对零件也有了更加严格的要求。有限元法、断裂力学、弹性流体动压润滑、优化设计、可靠性设计、计算机辅助设计（CAD ）、实体建模（Pro 、Ug 、Solidworks 等）、系统分析和设计方法学等理论，已逐渐用于机械零件的研究和设计。更好地实现多种学科的综合，实现宏观与微观相结合，探求新的原理和结构，更多地采用动态设计和精确设计，更有效地利用电子计算机，才能进一步发展设计理论和方法。 2、问题重述 一件产品由若干零件组装而成，标志产品性能的某个参数取决于这些零件的参数。零件参数包括标定值和容差两部分。进行成批生产时，标定值表示一批零件该参数的平均值，容差则给出了参数偏离其标定值的容许范围。若将零件参数视为随机变量，则标定值代表期望值，在生产部门无特殊要求时，容差通常规定为均方差的3倍。 零件参数的设计，就是要确定其标定值和容差。这时要考虑两方面因素： 一是当各零件组装成产品时，如果产品参数偏离预先设定的目标值，就会造成质量损失，偏离越大，损失越大； 二是零件容差的大小决定了其制造成本，容差设计得越小，成本越高。 粒子分离器某参数（记作y ）由7个零件的参数（记作x 1,x 2,...,x 7）决定，经验公式为： 7616 .124 2 3 56 .02485 .012 35136.0162.2142.174x x x x x x x x x x x Y ??? ? ????? ? ???????? ??--????? ??-????? ???=- y 的目标值（记作y 0）为1.50。当y 偏离y 0±0.1时，产品为次品，质量损失为1,000元；当y 偏离y 0±0.3时，产品为废品，损失为9,000元。 零件参数的标定值有一定的容许范围；容差分为Ａ、Ｂ、Ｃ三个等级，用与标定值的相对值表示，Ａ等为+1%，Ｂ等为+5%，Ｃ等为+10%。7个零件参数标定值的容许范围，及不同容差等级零件的成本（元）如下表（符号／表示无此等级零件）
景德镇陶瓷学院 第四组 钟哲卢彧文吴俊杰
粒子分离器零件参数设计的计算机仿真模型 摘要 本文建立起模型对离子分离器参数优化问题进行讨论。参照与原始的标定值选择区间，用lingo进行求解计算的到最佳标定值为[0.075 0.2993 0.075 0.125 1.125 12 0.5812]。然后需要对7个零件的加工等级进行讨论，综合考虑零件加工成本和由零件误差导致的离子分离器的质量损失与废品损失。 利用计算机仿真的优势，对粒子分离器参数设计进行计算机仿真模拟，并用计算机统计出20次（每次1000个零件）的仿真结果，从结果中找出统计规律来确定粒子分离器的参数选择，得到了【B B B C C B B】的零件容差等级选择方案。 使用该方案得到的平均总费用为495182元，而平均最小损失费用为220182 。并通过计算求得原始方案费用，总费用共减少了4391818元，可以得出结论：使用所得方案可获得较大的效益。 最后分析了模型的优缺点，并对模型进行了一定范围的推广，为其他同类问题提供相似的解决方案。 关键词：计算机仿真计算机统计统计规律
一、问题的重述 一件产品通常由若干零件组装而成，这些零件的参数决定着标志产品性能的某个 参数，进而影响到产品的合格率，产品的合格率低将会给企业造成一定的经济损失。零件参数包括标定值（即设计值）和容差（即最大允许误差）两部分，标定值有一定的容许变化范围：容差一般以相对于标定值的误差表示，分为若干个等级，零件参数的容差越小，则组装的产品的质量越高，即质量损失越小，但相应的零件加工成本越高，反之亦然。因此，合理地设计零件参数的标定值和容差等级，是降低生产成本及质量损失，提高企业经济效益的关键。 例如，粒子分离器的性能参数（记作y ）由7个零件的参数（记作x 1,x 2……，x 7）决定，经验公式为： y=174.427 616 .1242 /356.024*******.0162.21x x x x x x x x x x x ??? ? ?????? ???? ?? ?? ??--? ? ? ??-???? ???-0.85 y 的目标值（记作y 0）为1.50。当y 偏离y 0±0.1时，产品为次品，质量损失为1，000元；当y 偏离y 0 3.0±时，产品为废品，质量损失为9，000元。各零件参数的标定值范围、容差等级及其相应的加工成本如表1所示： 表1 各零件参数的标定值范围、容差等级及其相应的加工成本 标定值容许范 围 C 等 B 等 A 等 X 1 [0.075,0.125 ] / 25 / X 2 [0.225,0.375 ] 20 50 / X 3 [0.075,0.125 ] 20 50 200 X 4 [0.075,0.125 ] 50 100 500 X 5 [1.125,1.875 ] 50 / / X 6 [12,20] 10 25 100 X 7 [0.5625,0.93 5] / 25 100 现批量生产粒子分离器，每批1000个，在原设计中，7个零件参数的标定值为：x 1=0.1，x 2=0.3，x 3=0.1，x 4=0.1，x 5=1.5，x 6=16，..x 7=0.75；容差均取最便宜的等级。 现在问题是： 1、综合考虑y 偏离的y 0造成的损失和零件成本，为该粒子分离器设计出合理的零件参数，与原设计比较总费用降低了多少。 2、给出了一般产品的零件参数设计方法。
数学建模零件参数的优 化设计 Company number【1089WT-1898YT-1W8CB-9UUT-92108】
零件参数的优化设计 摘要 本文建立了一个非线性多变量优化模型。已知粒子分离器的参数y由零件 参数)7 2,1 ( = i x i 决定，参数 i x的容差等级决定了产品的成本。总费用就包括y 偏离y 造成的损失和零件成本。问题是要寻找零件的标定值和容差等级的最佳搭配，使得批量生产中总费用最小。我们将问题的解决分成了两个步骤：1.预先给定容差等级组合，在确定容差等级的情况下，寻找最佳标定值。2.采用穷举法遍历所有容差等级组合，寻找最佳组合，使得在某个标定值下，总费用最小。在第二步中，由于容差等级组合固定为108种，所以只要在第一步的基础上，遍历所有容差等级组合即可。但是，这就要求，在第一步的求解中，需要一个最佳的模型使得求解效率尽可能的要高，只有这样才能尽量节省计算时间。经过对模型以及matlab代码的综合优化，最终程序运行时间仅为秒。最终计算出的各个零件的标定值为： i x={,,,,,,}, 等级为：B B C C B B B d, , , , , , = 一台粒子分离器的总费用为：元 与原结果相比较，总费用由（元/个）降低到（元/个），降幅为%，结果是令人满意的。 为了检验结果的正确性，我们用计算机产生随机数的方式对模型的最优解进行模拟检验，模拟结果与模型求解的结果基本吻合。最后，我们还对模型进行了误差分析，给出了改进方向，使得模型更容易推广。
关键字：零件参数 非线性规划 期望 方差 一、问题重述 一件产品由若干零件组装而成，标志产品性能的某个参数取决于这些零件的参数。零件参数包括标定值和容差两部分。进行成批生产时，标定值表示一批零件该参数的平均值，容差则给出了参数偏离其标定值的容许范围。若将零件参数视为随机变量，则标定值代表期望值，在生产部门无特殊要求时，容差通常规定为均方差的３倍。 进行零件参数设计，就是要确定其标定值和容差。这时要考虑两方面因素：一是当各零件组装成产品时，如果产品参数偏离预先设定的目标值，就会造成质量损失，偏离越大，损失越大；二是零件容差的大小决定了其制造成本，容差设计得越小，成本越高。 试通过如下的具体问题给出一般的零件参数设计方法。 粒子分离器某参数（记作y ）由7个零件的参数（记作x 1,x 2,...,x 7）决定，经验公式为： y 的目标值（记作y 0）为。当y 偏离y 0+时，产品为次品，质量损失为1,000元；当y 偏离y 0+时，产品为废品，损失为9,000元。 零件参数的标定值有一定的容许范围；容差分为Ａ、Ｂ、Ｃ三个等级，用与标定值的相对值表示，Ａ等为+1%，Ｂ等为+5%，Ｃ等为+10%。7个零件参数标定值的容许范围，及不同容差等级零件的成本（元）如下表（符号／表示无此等级零件）：
零件参数设计 例8.5 (零件参数设计) 一件产品由若干零件组装而成，标志产品性能的某个参数取决于这些零件的参数。零件参数包括标定值和容差两部分。进行成批生产时，标定值表示一批零件该参数的平均值，容差则给出了参数偏离其标定值的容许范围。若将零件参数视为随机变量，则标定值代表期望值，在生产部门无特殊要求时，容差通常规定为均方差的3 倍。 粒子分离器某参数(记作y)由7个零件的参数(记作)决定, 经验公式为当各零件组装成产品时，如果产品参数偏离预先设定的目标值，就会造成质量损失，偏离越大，损失越大。y的目标值(记作)为1.50.当y偏离时,产品为次品, 质量损失为1000(元); 当y偏离时,产品为废品,损失为 9000(元). 问题是要求对于给定的零件参数标定值和容差，计算产品的损失，从而在此基础上进行零件参数最优化设计。 表8.2给定引例中某设计方案7个零件参数标定值及容差。容差分为A﹑B﹑C三个等级, 用与标定值的相对值表示, A等为, B等为, C等为。求每件产品的平均损失。 表8.2 零件参数标定值及容差 x1x 2x 3x 4x 5x 6x 7 标定值0.10.30.10.1 1.5160.75容差B B B C C B B 解：在这个问题中，主要的困难是产品的参数值y是一个随机变量，而由于y与各零件参数间是一个复杂的函数关系，无法解析的得到y的概率分布。我们采用随机模拟的方法计算。这一方法的思路其实很简单：用计算机模拟工厂生产大量"产品"（如10000件），计算产品的总损失，从而得到每件产品的平均损失。可以假设7个零件参数服从正态分布。根据表8.2及标定值和容差的定义，x1～N(0.1, (0.005/3)2), x2～N(0.3,0.0052), x 3～N(0.1, (0.005/3)2), x 4～N(0.1,0.0052), x 5～N(1.5,(0.225/3)2), x 6～N(16,(0.8/3)2), x7～N(0.75, (0.0375/3)2), 下面的M脚本eg8_5.m产生1000对零件参数随机数，通过随机模拟法求得近似解约f=2900元。 %M文件eg8_5.m clear;mu=[.1 .3 .1 .1 1.5 16 .75]; sigma=[.005/3,.005,.005/3,.005,.225/3,.8/3,.0375/3]; for i=1:7
零件参数的优化设计 摘要 本文建立了一个非线性多变量优化模型。已知粒子分离器的参数y由零件参数 )7 2,1 ( i x i 决定，参数 i x的容差等级决定了产品的成本。总费用就包括y偏离y0造 成的损失和零件成本。问题是要寻找零件的标定值和容差等级的最佳搭配，使得批量生产中总费用最小。我们将问题的解决分成了两个步骤：1.预先给定容差等级组合，在确定容差等级的情况下，寻找最佳标定值。2.采用穷举法遍历所有容差等级组合，寻找最佳组合，使得在某个标定值下，总费用最小。在第二步中，由于容差等级组合固定为108种，所以只要在第一步的基础上，遍历所有容差等级组合即可。但是，这就要求，在第一步的求解中，需要一个最佳的模型使得求解效率尽可能的要高，只有这样才能尽量节省计算时间。经过对模型以及matlab代码的综合优化，最终程序运行时间仅为秒。最终计算出的各个零件的标定值为： i x={,,,,,,}, 等级为：B B C C B B B d, , , , , , 一台粒子分离器的总费用为：元 与原结果相比较，总费用由（元/个）降低到（元/个），降幅为%，结果是令人满意的。 为了检验结果的正确性，我们用计算机产生随机数的方式对模型的最优解进行模拟检验，模拟结果与模型求解的结果基本吻合。最后，我们还对模型进行了误差分析，给出了改进方向，使得模型更容易推广。 关键字：零件参数非线性规划期望方差 一、问题重述 一件产品由若干零件组装而成，标志产品性能的某个参数取决于这些零件的参数。 零件参数包括标定值和容差两部分。进行成批生产时，标定值表示一批零件该参数的 平均值，容差则给出了参数偏离其标定值的容许范围。若将零件参数视为随机变量， 则标定值代表期望值，在生产部门无特殊要求时，容差通常规定为均方差的３倍。 进行零件参数设计，就是要确定其标定值和容差。这时要考虑两方面因素：一是 当各零件组装成产品时，如果产品参数偏离预先设定的目标值，就会造成质量损失，
毕业设计（论文）题目 学生姓名学号 专业班级 指导教师 评阅教师 完成日期年月日
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。（宋体小4号） 作者签名：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1、保密□，在_________年解密后适用本授权书。 2、不保密□。 （请在以上相应方框内打“√”） 作者签名：年月日 导师签名：年月日 目录
摘要 (1) 前言 (2) 1计算机测量与控制 (3) 1.1 (3) 2.2 (8) 2 虚拟仪器 (12) 2.1 (14) 2.2 (15) …………… 致谢 (27) 参考文献 (28) 附录 (30)
摘要：本文介绍了可拆卸手柄弹簧的优化设计，通过弹簧的设计方式提出圆柱螺旋弹簧优化的数学模型，该模型通过MA TLAB优化工具得以解决，并且提供了最优方案。运行结果表明了该方法的可行性。优化设计方法和MLTLAB软件的使用有助于提高设计精度和效率。关键词——圆柱螺旋弹簧；MA TLAB；优化设计；数学模型 一、简介 弹簧是机床中一个重要的机械零件，它被用于能量吸收，缓解冲击，隔离振动，提供弹性特征。它可以在很多工业产品中被发现，其性能直接影响产品的质量，尤其是可靠性方面。在本文中，主要设计的是用于索道的可拆卸手柄中的弹簧，可拆卸手柄的安全性和可靠性对于人们的生命财产安全显然是非常重要的，对于可拆卸手柄中的弹簧，可靠性相对于能量来源来说显得更为重要。弹簧必须具有足够的强度，刚度，更长的寿命，并且结构应该是紧凑的，也就是说质量要够轻。设计弹簧的传统方式过于复杂和低效率，这种方式经常通过一个实验或者错误的做法得出一个结论，并且往往是基于设计者的经验来选择主要尺寸参数进行校核，而该程序通过运算多次得到一个满足强度和刚度需要的可行的结论，尽管如此，它可能还不是最优设计。作为应用程序的优化设计和计算机技术的发展，优化设计方法被广泛应用于机械工程的结构设计，强度，全寿命分析，材料选择，故障分析等方面，它提高了设计效率和质量。机械零件优化设计通常将结构参数作为设计变量和功能参数的设计约束，优化设计的目标通常是低成本，轻质量，小体积和长寿命等，弹簧的性能要求一般是强度，刚度和最大变形等，其结构参数为线径和有效线圈等，许多参数和约束将被引入该设计中。对于机械来说，一个重要的部分就是安装的空间是有限的，所以在本文中，体积最小将作为优化设计的最终目标。优化设计的约束条件和非线性函数已被制定，并且优化设计的方法可以提高设计精度和效率，因此本文将通过建立圆柱螺旋弹簧的数学模型以及MALLAB程序的运用来解决数学模型的计算问题。 二、最佳数学模型 弹簧是可拆卸手柄的重要部分，它显示在图一中 图一.可拆卸手柄 弹簧在该机构上的安装如图一所示，弹簧推动夹紧钢丝绳的外颚并且固定在内额上，当钢丝绳松弛时，该机构移动固定端并且外颚通过弹簧的收缩回到主体端，弹簧提供力保持夹紧机构和钢丝绳的稳定性。可拆卸手柄弹簧的基本参数如下：