金属钾成型自动生产线设计注钾工位结构设计(2)
1.1.2 金属钾的应用 钾对于人体健康有着很重要的影响，钾被视为是人与动植物体的三大营养元素之一，参与着生物体的很多生理活动，例如：平衡体液的酸碱度和渗透压、参与细胞代谢、维持神经健康和心率正常，协调人体运动机能，是生物体的重要组成部分和影响生物体能否正常工作的重要因素。 金属钾在工业上的应用范围广泛，钾主要用于制造 KO2（生氧剂）和低熔点钠钾合金（通常为液体），钠钾合金与钠和钾一样，可被用来干燥有机溶剂或不与其其反应的气体。钠钾合金的比热容较高，因而可用作传热介质，如用作核反应堆的冷却剂［3］ 。钾盐可以用于制造化肥及肥皂，其他钾的化合物也被广泛应用在生产实践中。
1.1.3 选题意义 金属钾作为特种金属，在工业生产中的需求量很大，是制造超氧化钾等其他含钾化合物的重要原料。北京 HX 精细化工厂是我国最大的也是最主要的金属钾生产企业，目前该厂的金属钾成型生产技术水平还比较低，在整个生产过程中人工的参与度较高，生产环境比较恶劣，生产过程存在较大的安全隐患，并且这种生产方式的生产效率非常低，产品形状不规则，效益不高。本课题基于该企业委托项目设计金属钾成型自动生产线，在现有生产条件的基础上，对设备进行改造升级，利用机械结构实现生产自动化。要求整个生产过程处于无氧环境下，减少人工参与度，降低工人的劳动强度，改善生产环境和产品质量，提高生产效率和产品竞争力，降低生产成本，提高整个企业的竞争力。出钾工位作为整个钾自动生产线的关键部分，实现它的结构优化和生产节拍控制自动化对于整个产品生产线的优化具有着十分重要的意义。 1.2 相关技术的国内外研究现状 1.2.1 金属液态成型原理 液态金属成型理论所描述的是金属材料由液相向固相进行转变这一基本现象，因此其研究的对象是液态金属及处于液固相变过程中的金属。其内容包括液态金属的结构、性质及其成型性能；液态成型过程的流动、温度及其它外力场；液固相变的热力学、动力学等基本原理；宏观凝固组织的形成机制及其预测、控制等。液态金属成型理论研究常用的方法有数学解析方法、数值计算及数值模拟、实验研究方法、物理模拟方法等［4］ 。数值分析方法用来研究模具厚度，几何形状，冷却条件对冷却过程的影响［5］ 。 目前国内外特种金属加工成型的方法多采用人工浇铸法，这种方法人工参与的工作量很大，这是指将液态钾由气体压力压出后注入到一定形状的容器中，冷却后由人工将固体钾切成一定大小的块状，整个过程人工参与多，不仅效率低，而且存在着安全隐患，产品的形状也各式各样，毫不规则。为了提高生产效率改善生产条件，目前将自动化生产线技术应用到钾加工的趋势越来越明显。金属钾自动生产线的目前还处于开发阶段，这种技术有利于提高钾的生产效率，提供安全的操作环境，减少人工参与度，降低成本，提高经济效益，对促进金属钾产业的发展有着很重要的意义。 虽然国家加大了对于特种金属加工自动生产线开发的投入力度，但是目前相关研究还是非常少，可供参考的相关文献十分有限，我国在自动化生产方面的发展与国外发达国家还存在着较大的差距，这种情况在短时间内很难改善，但是特种金属生产自动化的趋势已经日益明显。
1.2.2 自动控制系统及生产线 自动控制系统是指在没有人工控制的条件下，由自动控制系统控制生产过程，使其按照既定的规则运作。自动控制系统是能实现自动控制目标的组合系统（机-电组合、机-光-电组合、机-电-液组合等） ［6］。自动生产线是按照产品生产过程，利用贮存，输送设备将生产过程中的各种机械联系起来形成一个自主控制，独立运作的生产线。当工件被运输到生产线上时，工件便按照一定的规则和生产步骤，利用输送设备在加工工位之间传输，最终变成成品［7］。自动生产线将机械技术和电工技术、计算机技术等技术有机系统的综合在一起，应用到产品的生产中，因而自动生产线是一个具有综合性，系统性的整体［8］。自动生产线生产适合于大规模大批量生产的产品，这些产品具有稳定的生产加工过程，生产工序和生产步骤都已经确定，不会轻易改变，具有较高的稳定性。将自动生产线应用于这类产品生产，可以在短时间内提高产品的产量，减低产品的生产成本，缩短生产周期，提高经济效益。在自动生产线上还可以采用先进的数字分析技术，如红外分析技术对生产进行自动检测，提高生产效率和产品质量［9］ 。采用传感器技术和计算机技术设计金属钾生产自动监控技术，能够提高生产的自动化程度，提高生产安全性，改善产品质量，并且可以有利于企业建立生产过程数据库，提高企业管理水平［10］ 。现在还发展出一种自动生产线的仿真技。这种技术搭建一个基于自动生产线的仿真系统，利用仿真建模技术对生产线的每个部分进行建模仿真，之后对仿真所出现的问题进行研究并且提出解决方案，这种方法可以降低生产线开发的成本，为开发自动生产线提供新的途径［11］ 。