摘 要

随着我国工业生产建设步伐的不断加快，现有的传统生产线设计模式已难以满足工业发展和实际生产的需要。三维设计软件辅助烧结焊剂生产线总体设计模式将更精确、更直观的三维软件设计技术引入烧结焊剂生产线的总体设计，在未来必然越来越多的应用于包括烧结焊剂生产线在内的各种工业生产线。

基于此，本研究从烧结焊剂本身特点、国内外发展历程以及未来可能发展方向的角度进行了烧结焊剂生产线总体设计的基础研究。同时，本研究选取相关企业烧结焊剂生产线为背景案例，通过对该项目的分析，结合传统烧结焊剂生产线设计的有益经验，分析了相关企业烧结焊剂生产线的主要内容及存在的问题。在上述工作的基础上，本研究详细分析了烧结焊剂生产线的工艺流程，并完成了生产线总体设计。在设计完成的生产线中，配好的粉料在造粒机中与加入的水玻璃反应形成烧结焊剂颗粒，经传送带输送至干燥机。烧结焊剂颗粒在干燥机200℃的环境下蒸发上一工序引入的湿分，进一步运送至焙烧炉。在焙烧工序中，初步脱水的焊剂颗粒在900℃的温度下进一步完成结晶水的蒸发，并通过提升机送至振动筛。筛分工序中大小在10~60目的焊剂颗粒筛选合格并被送至打包机进行包装，颗粒过大的焊剂则被送至破碎机破碎，最终与颗粒过小焊剂一同送至造粒机充当造粒原料。该生产线完全满足项目任务书中的设计要求。

本研究对三维设计软件辅助设计下烧结焊剂生产线总体设计的研究，不仅能够为焊材制造企业烧结焊剂生产线设计环节提供可参考的设计样本，同时也有助于为三维设计软件更广泛地应用于各类工业生产线设计项目的实践提供支持，另外也将为后续设计项目积累经验。

关键词：三维设计软件；烧结焊剂；生产线设计；辅助设计

Abstract

Along with the accelerating pace of industrial production and construction, the existing traditional production line design model has been difficult to meet the needs of industrial development and the actual production. The 3D design software assisted sintering flux lines overall design pattern brings the more accurate, more intuitive 3D software design technology to the overall design of the sintered flux line. And in the future it will be more and more applied in all kinds of industrial production line, including sintered flux production line.

Based on this, this study analyze the 3D design software assisted sintering flux lines overall design pattern from the characteristics, the development and the perspective of future development of sintered flux. At the same time, this study selected a related businesses sintered flux line as the background, through analyzing the project, combined with the traditional sintering flux of beneficial experience in production line design, analyzes the main content of the sintered flux production line and the existing problems of the related enterprises. On the basis of the above work, this study analyzed the process of sintering flux line and completed the overall design of production line. In the design of production line, the powder material cause reaction sintered flux particle formation, the conveyor to the drying machine. Sintered flux particles at 200 ℃ under the environment of the moisture, introduced on the evaporation process, further to the roaster. Preliminary dehydration in the roasting process, the flux of particles under the temperature of 900 ℃ to further complete crystallization water evaporation, and through the elevator to the vibrating screen. Screener order size in 10 ~ 60 qualified purpose flux particle filter and was sent to the packing machine for packaging, particles too large flux has been sent to the crusher, eventually sent to the granulator with small particle flux as granulation material. The production line fully meet the design requirements of project specification.

This study of the 3D design software assisted sintering flux lines overall design pattern, not only can be a example for welding materials manufacturing enterprises may refer to the design of the sample from production line design steps, at the same time also help for the 3D design software is more widely used in all kinds of industrial production line design practice to provide support of the project, the other will also experience for subsequent design projects.

Keywords：3D design software；Sintered flux；Production line design；Aided design

目录

第1章 绪 论 1

1.1 研究背景 1

1.1.1烧结焊剂相比熔炼焊剂具有突出的优点 1

1.1.2国内烧结焊剂的研究发展良好 2

1.1.3烧结焊剂的研究有如下方向 2

1.2研究目的及意义 2

1.2.1研究目的 2

1.2.2研究意义 2

1.3研究内容和方法 3

1.3.1研究内容 3

1.3.2研究方法 3

第2章 相关企业生产线现状分析 5

2.1 相关企业生产线概况 5

2.1.1 相关企业生产线的基本情况 5

2.1.2 相关企业的基本情况 5

2.1.3 相关企业生产线的建设情况 5

2.2 相关企业生产线存在的问题 5

2.2.1项目设计阶段存在的问题 6

2.2.2项目采购阶段存在的问题 6

第3章 三维设计软件辅助烧结焊剂生产线总体设计的构建 7

3.2 三维设计软件辅助烧结焊剂生产线总体设计的主要内容 7

3.2.1三维设计软件辅助烧结焊剂生产线相关设备的选型 8

3.2.2三维设计软件辅助烧结焊剂生产线自动化控制系统的比较 12

3.2.3三维设计软件辅助烧结焊剂生产线总体布局方式的选取 13

第4章 结论展望及社会影响分析 19

4.1 研究结论 19

4.2 本文的不足 19

4.3 建议及展望 19

4.4 相关社会问题影响分析 20

致 谢 21

参考文献 22

第1章 绪 论

本章开篇就立足于国内外烧结焊剂的发展以及烧结焊剂相比熔炼焊剂在能源消耗、环境保护、化学稳定性及使用效能等方面的优势以及存在的问题，提出了烧结焊剂生产线研究（总体设计）的相关理论以及现实背景，分别分析了该研究在理论和实践二者上的意义，并以精炼的语言概括性描述了本文的研究过程，奠定了设计方案研究的基调。

1.1 研究背景

埋弧焊是一种与20世纪40年代发展兴起的新型焊接技术。从埋弧焊焊接材料的分类上来进行区分，主要可分为埋弧焊丝和埋弧焊剂两种^[1]。其中的埋弧焊剂对焊缝金属起着机械保护、改善焊接性能和冶金处理的重要作用。

1.1.1烧结焊剂相比熔炼焊剂具有突出的优点

熔炼焊剂是把按照一定配比混合后的原材料经过电弧或火焰加热熔炼后制成的。烧结焊剂又被称为非熔炼焊剂，其制作流程可简单划分为粉料干混、加水玻璃湿混、筛选粒度、干燥成型，在400~500℃的低温下或700~900℃的高温下进行烧结^[2]。由于制备过程中未经融化，在在烧结焊剂中可以根据需要加入适量的铁及其它合金来改善焊缝性能和组织。表1.1对两类焊剂的性能特点进行了对比。

表1.1 熔炼焊剂与烧结焊剂性能比较

通过对熔炼焊剂和烧结焊剂的性能特点进行对比，可以得出烧结焊剂相比熔炼焊剂，在以下方面具有突出的优点：

（1）烧结焊剂生产过程所需的能耗较少，熔炼焊剂的生产则要耗费大量的能量；

（2）烧结焊剂生产产生污染较少，而进行熔炼焊剂生产会产生大量氟气等有害气体，造成环境污染；

（3）烧结焊剂所焊焊缝对抗锈性能不敏感，但熔炼焊剂却比较敏感^[3]；

（4）烧结焊剂产生的熔敷金属其低温冲击韧性远高于熔炼焊剂熔敷金属的冲击韧性，选用烧结焊剂有利于对各种高冲击韧性要求的焊接结构进行焊接，并且具有优良的焊接工艺性能；

1.1.2国内烧结焊剂的研究发展良好

自引入埋弧焊以来，在埋弧焊剂的选择上我国大多选用熔炼焊剂，直到70年代才对烧结焊剂开始研制^[4]。现阶段，国内具备生产烧结焊剂的大规模企、事业单位对许多新品种进行了独立开发，并取得了成果。

1.1.3烧结焊剂的研究有如下方向

随着我国社会的高速发展，近年来烧结焊剂的生产应用蓬勃发展，烧结焊剂研究的重要价值主要由以下几个方面：

（1）对适用于高级别钢线管焊接的新型烧结焊剂进行研究和开发。该课题目前看来仍有难度，应该从熔渣系统的分析、焊缝金属组织的演变等方面进行研究。

（2）对于特殊钢种需要焊缝组织为奥氏体的埋弧焊，要求焊剂作为焊接过程中的过渡，起到改善焊缝性能的作用。

（3）碱性渣系对烧结焊剂埋弧焊的扩散氢含量的影响规律目前尚待研究^[5]。

1.2研究目的及意义

1.2.1研究目的

虽然国内在研究、生产烧结焊剂上已经经过30多年的不断实践与发展，但如何高效设计出一条实用烧结焊剂生产线等问题仍然具有深入研究的价值。本研究正是立足于以上问题，针对当下工业环境中生产线的设计，分析我国烧结焊剂生产线的现状及关键点，并结合国外自动化生产线设计的有益经验，探讨自动化烧结焊剂生产线的总体设计。

本文研究目的主要体现在以下几个方面：

（1）通过梳理生产线设计的研究脉络，结合工业生产中的实际条件探讨烧结焊剂生产线设计的内容、特点及任务，使对整个设计方案的研究系统化、科学化。

（2）根据本项目任务书中提出的具体要求，采取实地考察和资料分析等方式，了解一般工业生产线设计的现状，更进一步探讨目前生产线设计存在的问题及原因。

（3）在分析本项目设计的任务目标以及相似生产线设计案例影响因素的基础上，更进一步开展设备选型，提出了满足项目任务书要求同时符合时代工业建设需求的烧结焊剂生产线设计，旨在为当下类似研究项目提供生产线设计模式。

1.2.2研究意义

依托项目任务书开展的烧结焊剂生产线设计研究，既可以为更好地利用相关设计软件完成符合现代制造业管理要求的设计提供理论依据，也可以具体指导类似相关的生产线建设项目开展，故本研究实际意义可分为理论和实践两个方面。

(1)理论意义

从整个软件辅助烧结焊剂生产线设计角度分析，国内外学者对于利用三维设计软件完成整条烧结焊剂生产线的研究则少之又少。与之相反，三维设计软件功能强大，在建模复杂造型上具有突出优势，早已经成为模具行业三维设计的一个主流应用。为了更好地保证项目设计的质量，本文对三维设计软件辅助烧结焊剂生产线设计的相关研究做探究。

(2)实践意义

从实践角度分析，国内外焊接技术领域的从业者对于利用三维设计软件辅助烧结焊剂生产线设计的相关应用仍在发展中，并没有太多应用实例。本文对利用三维设计软件辅助完成烧结焊剂生产线设计的探究，有助于为三维设计软件在传统焊接技术领域各类项目的实践提供支持。宏观层面分析，应用三维设计软件辅助完成烧结焊剂生产线设计有助于我国烧结焊剂生产企业管理生产水平的提高，项目设计人员与施工人员专业素养的提高。

1.3研究内容和方法

1.3.1研究内容

本设计处于中国制造2025的关键时期，采用一般解决问题“三步走”的经典模式，围绕三维设计软件辅助烧结焊剂生产线设计的相关设备选型，自动化控制系统建立以及生产线布局等问题，从理论和实践统一结合的角度对烧结焊剂生产线总体设计开展了相关研究。

（1）提出问题：整理分析与烧结焊剂生产线、生产线设计相关的参考资料，得出我国应用三维设计软件辅助完成烧结焊剂生产线设计的相关研究仍处在初级阶段的结论。

（2）分析问题：一方面，结合项目任务书的具体要求，确定了三维软件辅助设计烧结焊剂生产线的内容、流程以及要求；另一方面，通过对目前焊材生产企业生产线现状的调查，归纳梳理出了烧结焊剂生产线设计中存在问题及产生原因。

（3）解决问题：在任务书提出的具体要求下，分析影响影响三维软件辅助生产线设计的主要因素，从设备选型、自动化系统控制、生产线布局等角度构建了烧结焊剂生产线的总体设计，为新时代下焊材制造业的相关生产线设计方法提供了更为直观、精确的可行路径。

本文研究的框架如图1.1所示。

1.3.2研究方法

本研究中运用到的研究方法主要有以下三种：

(1)文献研究法

文献是各领域专家学者的心血结晶，文献研究法具体是指阅读与梳理与选题相关的

图1.1 本论文研究的框架图

国内外文献。本文研究中查阅、收集并整理了与国内外学者对生产线设计、三维软件应用及烧结焊剂生产制造有关的资料，同时阅读了生产线布局等方面的书籍，对本人更好地理解设计任务、提出设计思路提供了很大的帮助。

(2)案例分析法

为了增强本研究的针对性和实践性，本文通过分析类似生产线设计案例中存在的问题以及原因，结合烧结焊剂生产线设计的实际，提出了解决的具体思路和办法，以期能够顺利完成三维设计软件辅助完成烧结焊剂生产线总体设计。

(3)实地访谈法

该方法与上述方法的显著区别在于着力点在人身上，而不是机器，通过访谈相关人员获得资料。本研究在对相关焊材生产企业烧结焊剂生产线的实地调查中，对生产线上的具体操作工人、对生产线运行维护进行管控的工程师进行访谈，主要围绕已投产生产线在实际生产中存在问题等相关内容进行展开，以此来更好地了解三维设计软件辅助完成烧结焊剂生产线总体设计存在的问题及其影响因素，同时也收集对加强项目设计质量有益的建议。

第2章 相关企业生产线现状分析

为了增强研究的针对性，本文选取相关焊材生产企业烧结焊剂生产线作为背景案例，在对该项目整体情况作分析的基础上，重点探讨了烧结焊剂生产线存在的问题及原因。

2.1 相关企业生产线概况

该企业生产线建成时间较早，设计方案采用CAD制图，其生产管理现状与目前我国广大焊材生产企业基本保持一致，故具有一定的代表性。

2.1.1 相关企业生产线的基本情况

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