多工艺方案

多工艺方案（精选九篇）

多工艺方案 篇1

1多站库优化数学模型

1.1目标函数建立

根据输油管道的水力、热力特性, 对于南一外输管道来说, 提高管道起点温度时, 沿线油温升高, 油品黏度降低, 管道摩阻损失减少, 需要的出站压力降低, 泵耗电量相应减少, 但加热炉燃料消耗量却增加。相反, 降低起点温度, 泵耗电量增加, 加热炉燃料消耗量减少。

对于北油库外输管道, 当起点温度升高时, 相应的泵耗电量会减少, 加热炉燃料消耗量增加, 但北油库所输送的原油进入南三油罐的油温也会随之升高, 需要的维温热能将会减少。相反, 降低起点温度, 泵耗电量增加, 加热炉燃料消耗量减少, 维温热能消耗增加。

同时, 南一、南三、北油库所输送的原油会在总外输起点进行掺混, 三者各自的输油温度也将影响到总外输起点温度。总外输起点温度较高时, 动能损耗相应减少, 但过高的油温将会造成不必要的热能浪费。

因此, 对多油库系统生产运行方案进行优化, 其目的是在保证安全输送的前提下, 合理地确定各油库最佳起点温度和起点出站压力, 使得多油库系统总能耗最小, 从而使总能耗费用最低[2]。

多油库生产运行总能耗费用包括南一、南三、北油库各自消耗的动力费用和热力费用。南一和北油库的动力费用就是泵运行所消耗的电能费用, 热力费用就是加热炉运行消耗的燃料油费用;南三油库的动力费用是泵运行所消耗的电能费用, 热力费用是储油罐维温所消耗的费用。以南一、南三、北油库管道的出站压力以及南一和北油库的出站温度为决策变量, 以总能耗费用最小为目标函数 (min S) , 建立数学模型如下式:

目标函数为单位时间内多油库系统总能耗费用, 表达式中第一项为北油库总能耗费用, 第二项为单位时间内南一油库总能耗费用, 第三项为单位时间内南三油库总能耗费用。

1.2约束条件建立

随着季节和输量的变化, 输油管道的运行工况发生变化, 为了满足管道输送的生产要求, 管道的运行参数和设备运行参数必须在允许的范围之内, 也即满足一定的约束条件[3]。多油库系统优化运行所需满足的约束条件包括输量约束、油库库容约束、设备运行能力的约束以及进出站温度和压力的约束。

1) 输量约束。根据管道输量情况来确定各油库的启泵情况以及启泵台数。如果管道输量较大, 需要启用多台输油泵并联运行才能满足输送要求, 各台并联运行泵的流量之和等于各油库外输管道流量, 各油库外输管道流量之和为总外输管道流量即有以下约束条件:

4) 加热炉加热能力约束。各油库内每台加热炉的热负荷要在其加热能力范围之内, 即

5) 锅炉热负荷约束。锅炉的热负荷要在其加热能力范围之内, 即

6) 管道压力约束。为了保证管道内管输介质顺利输送到终点, 各管道进入总外输点的进站压力必须大于总外输出站压力要求, 且进站压力不能大于终点站最高进站压力许用值, 即

7) 管输介质进站温度约束。为了防止输送过程中不凝油, 保证管输介质能够从起点顺利进入到终点, 进站温度不能低于管输介质最低进站温度许用值, 即

8) 管输介质出站温度约束。为保证输送油品的物性稳定, 同时受到加热炉热负荷以及管道热变形的限制, 出站温度应该低于管输介质出站最高温度许用值, 即满足

1.3完整数学模型

生产运行方案优化数学模型可由下式表示:

2数学模型求解算法

数学模型中决策变量为出站温度和出站压力, 目标函数及约束条件都带有非线性项, 该问题属于非线性最优化问题。根据模型的结构特点, 采用两级递阶优化方法将原优化模型分解成最优管道出站压力模型和出站温度优化模型两个子模型, 两者之间通过迭代进行求解。由于该优化问题求解过程的复杂性, 为了高效求解该问题, 在本项目中采用C#语言进行编程求解。

2.1管道出站压力优化子模型

该模型是在管线各站出站温度给定的前提下, 确定最优出站压力模型pout*。该模型可由下式表示:

该优化问题属于非线性最优化问题, 采用隐枚举法和动态规划法来求解。

2.2出站温度优化子模型

该模型是在出站压力方案一定的基础上确定各站管输介质的最优出站温度Tout*。该模型可由下式表示:

该优化问题属于非线性规划问题, 采用罚函数法将模型转化为无约束优化问题, 再用由Powell提出经Zangwill改进的方向加速法来求解。算法框图如图1所示。

3多站库优化运行方案

按照本项目建立的优化方法, 对多油库系统进行优化, 在最高、最低、平均3种流量情况下, 分别对多站库系统的工艺运行方案进行了优化, 其中, 北油库和南一油库全年不同月份、不同环境温度及输量工况下的优化外输起点温度和外输压力如表1和表2所示。根据优化结果, 对于南三油库, 由于采用热油循环加热方法对储罐内原油进行加热, 而储罐的加热维温能耗较高, 其优化运行方案为充分利用来油温度, 储罐的热油循环主要以维持罐内油温为主, 不建议对罐内原油进行加热升温。

摘要：将储运系统的南一油库、南三油库和北油库作为一个整体考虑, 以系统总能耗费用最低为目标, 建立了多站库优化数学模型, 根据模型的结构特点, 采用两级递阶优化方法将原优化模型分解成最优管道出站压力模型和出站温度优化模型两个子模型, 两者之间通过迭代进行求解。应用该模型对大庆油田多油库生产调度工艺进行了优化, 制定了不同油库的优化工艺参数, 包括优化的外输温度、压力等。结果表明, 优化方案与原方案相比可节约能源10.38%, 具有显著的节能效果。

关键词：多油库,生产工艺,优化,外输温度,压力

参考文献

[1]张劲军, 何利民, 宫敬, 等.油气储运理论与技术进展[J].中国石油大学学报, 2013 (5) :151-162.

[2]隗英博.基于油气储运环节分析及优化措施分析与研究[J].化工管理, 2014, 30:26.

大腔体多工位层压工艺技术研究 篇2

摘要:层压工艺技术是多层陶瓷外壳生产过程中不可缺少的一道重要工序。多层陶瓷外壳产品采用上、中、底三层生瓷膜片印刷金属浆料之后先分别等静层压,然后再将上、中、底三片叠加在一起并在芯腔体内填充可塑性良好的硅胶,经等静层压处理使三片粘附成整体。运用该工艺技术很好地解决了多工位、大腔体尺寸多层陶瓷外壳生瓷片层压中出现的塌腔、开裂、倒角、腔体不对称等问题,提高生产效率。

关键词:多工位;大腔体;层压工艺

层压工艺技术是多层陶瓷外壳生产过程中不可缺少的一道重要工序。早期多层陶瓷外壳生产工艺采用的是单体层压工艺,其工艺为手工喷胶后叠片,由平板机对生瓷片进行层压。应用该层压工艺,生产效率低,对位准确度差,不适用于高密度多层陶瓷封装外壳高质量要求和大批量生产的要求。

为提高产品精度和生产效率,降低生产成本开展了多层陶瓷外壳大批量生产工艺技术的研究,包括大批量生产工艺路线和大批量生产工艺1优化的研究:我们采用在127mm×127mm标准生瓷片上,用一模多位的生产工艺技术,即在每大版上进行多工位生产加工。大版多工位生产工艺技术主要包括大版精细印刷技术、大版层压技术、大版生坯压痕、大版烧结技术和大版装配钎焊技术、产品分离等。为此,在多层陶瓷外壳生产工艺技术研制过程中,开展了大版层压的工艺技术研究,对于小腔体系列的陶瓷外壳产品,由于其外形的尺寸和芯腔的尺寸相对较小,每一大版要分布40～100多个产品,经过工艺试验,结合小腔体系列产品结构特点,小腔体系列产品大版多工位生产层压工艺采用上、中、底三层生瓷膜片印刷后先分别等静层压,然后再将上、中、底三片叠加等静层压的生产工艺方式。对于高密度大腔体封装用的陶瓷外壳产品,考虑到其腔体大且深的形状结构,我们设计了两种实施方案,一种是上、中、底三片先分别多面等静层压后,再将上、中、底三片叠加等静层压。另一种是上、中、底三片先分别等静层压,再用喷胶的办法,再对上、中、下三片做叠加板压。采用上、中、底三层叠层等静层压方式,由于大腔体外壳其腔体面积比较大且深,中片键合指区布线密度大,键合指的线条较窄,尤其是多引线(300条引线以上),有时内部键合指的布局要为二层,在层压过程中,未填腔,加层压定位板,在加压过程中,当产品腔体内空气被挤出时,腔体产生一定的变形,经过等静压之后,产品出现塌腔、开裂、倒角现象。这将给芯片的键合带来困难,对键合的强度和可靠性也造成影响。采用了喷胶的办法,对上、中、下三片做叠加板压,并要调整合适的粘接剂喷涂量,板压温度(℃),板压压力(Pa)和板压时间(t),能克服层压时出现塌腔、开裂、倒角现象的问题。但此层压方式也存在两点不足的地方,一是采用喷胶平板热压方式,由于生瓷片在喷胶之后,胶体的粘度比较大,在叠片过程中,很难对位准确,造成产品三层瓷片不能完全同心对称,表现为常说的腔体不对称。二是大腔体中腔内无填充物,平板层压时压力不容易均匀地传递到腔底,有时会造成中腔腔底翘边。在开展高密度大腔体封装用的陶瓷外壳产品的研究时,我们分析了等静压和平板压两种层压工艺的长、短处,结合高密度大腔体封装用的陶瓷外壳腔体大且深的特点,又开展了大腔体层压的工艺试验,采用可塑性良好的硅胶(该材料可随腔体形状的改变而改变,与膜片基体不粘附,很容易分离开)在产品腔体内填充硅胶,使其在等静压加压过程中,硅胶高的塑变性能使其能很容易充填腔体,从而保证外壳的腔体不会变形,即使层压过程中的压力增加了许多,有效地解决了塌腔、开裂、倒角、腔体不对称等问题。在工艺试验的初期,在加热层压过程中出现印刷金属浆料易被塑料膜带起的现象,造成印刷图形缺浆现象,后经过反复工艺试验,采用在层压塑料膜上涂上保护层,很好解决了印刷金属浆料易被塑料膜带起的问题。

多工艺方案 篇3

在企业实际生产制造中,一方面由于工艺设计原则的复杂性和多态性;另一方面由于制造资源的动态性和多样性。因此,企业在设计零件加工工艺方案时,往往会产生几种不同的加工工艺方案[1]。好的加工工艺方案能够合理安排零件的制造工艺、优化和节约制造资源、 缩短零件制造周期、降低制造成本、提高零件质量,并能促进制造业的发展[2]。传统的机械加工工艺方案优选主要依靠单因素和经验,不能综合考虑各种影响因素对加工工艺方案选择的影响,往往会出现片面的加工工艺方案评价结果[3,4]。论文对影响加工工艺方案优选的因素进行了综合考虑,建立了包括加工时间、加工成本、加工质量、环境影响四个优化指标在内的工艺方案优选综合评价指标体系。针对传统层次分析法很难保证判断矩阵的一致性问题,提出了模糊层次分析法用于叶片机械加工工艺方案的优化选择[5～9]。为方便复杂高阶判断矩阵求解权重,给出了MATLAB算法。通过对某航空制造企业发动机叶片机械加工工艺方案优选的案例验证了该方法的可行性和有效性。

1模糊层次分析法(FAHP)

1.1 FAHP基本理论

FAHP是基于模糊数学知识结合层次分析法来构建的模糊一致关系和模糊一致矩阵[10]。

定义1:设矩阵A=(aij)n×n,i,j=1,2,…,n,对于任意i、j,均有aii=0.5,i=1,2,…,n,0<aij<1,aij+aji=1,则称A为模糊互补判断矩阵。

对于模糊互补判断矩阵A=(aij)n×n,若k,1≤k≤n, 有aij=aik-ajk+0.5,则称A为模糊一致性判断矩阵。

定理1:由模糊互补判断矩阵构建模糊一致性判断矩阵的方法。

对于模糊互补判断矩阵A=(aij)n×n按行求和,记为实施如下数学变换:

即通过公式(1)可使模糊互补判断矩阵得到模糊一致性判断矩阵。

定理2:设A=(aij)n×n是一个模糊互补判断矩阵, W=(w1, w2,…, wn)T是A的权重向量,则W满足:

1.2基于FAHP多加工工艺方案优选分析

针对零件机械加工工艺方案优选的问题,在分析影响工艺方案优选因素的基础上,建立了工艺方案优选的综合评价指标体系,提出并设计了基于FAHP用于加工工艺方案优选的评价算法。零件加工工艺方案优选的具体步骤如下:

1)零件加工工艺方案优选综合评价指标体系的建立

首先应建立加工工艺方案优选的评价指标体系。现代切削加工工艺中,加工工艺在保证零件加工质量和生产效率的基础上,还要充分考虑其绿色性。基于此,工艺方案优选目标体系把零件加工时间、加工成本、加工质量、环境影响作为重要因素加以综合考虑。影响工艺方案选择的四个优化层指标之间存在着密切联系,共同构成了工艺方案优选的综合评价指标体系,如图1所示。

2)构造模糊互补判断矩阵及其指标之间权重的求解

在建立递阶层次结构模型后,上下层元素间的隶属关系就被确定,以某一层一个元素为依据,下层与之相关的元素通过两两比较的方法得出模糊比较判断矩阵A=(aij)n×n。为使决策评价定量化,应该引入适度的重要性标度值对元素间相对权重进行度量,通常aij采用如表1所示的0.1~0.9标度法给予数量标度[11,12]。

可以看出按照上述标度构成的判断矩阵A=(aij)n×n具有以下性质:aij+aji=1;aii=0.5;0<aij<1;i,j=1,2,…,n, 因此判断矩阵称为模糊互补判断矩阵。

检验模糊互补判断矩阵A的一致性,如果满足一致性定义的条件,则按照公式(2)求解指标权重,若不满足一致性的条件,则利用公式(1)将模糊互补判断矩阵进行一致性调整,将得到的一致性模糊互补判断矩阵再次利用公式(2)求解指标权重。

3)基于隶属度的各评价指标数据无量纲化处理及模糊综合评价

基于各项评价指标包含多种单位和量纲,并且对不能直接进行定量描述的评价指标,不能直接进行它们之间的比较计算。在加工工艺方案优选综合评价指标体系中,组成优化指标加工时间T的最底层指标值越小,则零件加工效率越高;组成优化指标加工成本C的最底层指标值越小越节约成本;组成优化指标加工质量Q的尺寸公差E10、形位公差E11、表面粗糙度E12越小,则零件的加工质量越好;组成优化指标环境影响E的噪声污染E13越小对环境影响越低。以上评价指标属于定量评价指标,评价的隶属度可以采用成本型计算公式(3)。 设vj Ei为第j(j=1,2,…,N)个工艺方案的最底层指标Ei (i=1,2,…,13)的定量实验值,则工艺方案j的最底层指标Ei的隶属度rj Ei的计算公式为:

对于不能直接进行定量描述的评价指标空气污染E14、液体污染E15、清洁程度E16属于定性评价指标, 评价的隶属度可分为{很差、差、一般、好、很好}五级,量化为评估值为{0.2,0.4,0.6,0.8,1},采用专家评价加权计算获得。假设定性评价指标有M个专家进行评价,评价值为{F1,F2,…,FM},专家的权重为: {a1,a2,…,aM},则定性评价指标的隶属度为:

最后将最底层各指标相对目标层指标的综合权重和最底层各指标的隶属度值通过线性加权的方法获得综合评价值,为决策者做出合理的选择。

2实例验证

以某航空发动机制造企业的某型号模锻钛合金压气机转子叶片机械加工工艺路线优选为例,来验证基于FAHP用于工艺方案优选的可行性和有效性。压气机转子叶片零件各加工工序、每道工序所能选择的主要加工方法、制造特征的精度等级和表面粗糙度如表2所示。 叶片一道工序所对应的制造特征可能由多种可选的加工方法完成,而该特征对应的某种加工方法由于制造资源的动态性和多样性可能通过多个可选设备来实现,因此可以形成多个加工工艺方案,表3提供了该叶片每道工序加工方法所对应可选的加工设备以及该设备的动态参数[13]。由于文章篇幅所限,只以该叶片零件部分工序为例进行说明。

由表3可知由于该叶片加工方法的多种选择和与加工方法相匹配的制造资源的多样性使得该叶片零件获得多个可选工艺方案得到4条可选工艺方案。方案1:10→7→14→13;方案2:10→7→14→15;方案3:12→7→14→13;方案4:12→7→14→15。采用基于FAHP评价排序四条工艺方案,优选出该叶片最佳的机械加工工艺路线。具体步骤如下:

步骤一:通过对该叶片各机械加工工艺方案实验结果的对比,得出各工艺方案定量评价指标的检测结果如表4所示。

通过利用隶属函数公式(3)对表4所示的四种工艺方案的定量评价指标检测结果进行无量纲化处理,则可以得到表5所示的四种工艺方案定量评价指标的隶属度值。

对于定性评价指标空气污染E14、液体污染E15、清洁程度E16则利用公式(4)确定其隶属度。评价等级划分为{很差、差、一般、好、很好}五级,量化为评估值为{0.2,0.4,0.6,0.8,1},请五个专家进行等级评价,专家的相对权重为{0.2,0.5,0.3,0.4,0.6},则专家的评价等级及隶属值如表6所示。

通过对定性定量评价指标进行无量纲化处理,就得到了各工艺方案参数的隶属度矩阵R16×4。

步骤二:利用模糊层次分析法确定各评价指标的相对权重。

相对于目标层指标零件最优加工工艺方案的模糊互补判断矩阵A,通过公式(1)转化为模糊一致性判断矩阵B:

由计算公式(2)可得相对于目标层指标零件最优加工工艺方案,加工时间T、加工成本C、加工质量Q、环境影响E的权重为W1=(0.25,0.35,0.225,0.175);为方便计算,相应的MATLAB程序为:

B=[0.5,0.4,0.525,0.575;0.6,0.5,0.625,0.675;0.475,0.37 5,0.5,0.55;0.425, 0.325,0.45,0.5];%将判断矩阵B输入程序界面

b=ones(4,1);%生成一个4行1列的单位矩阵

w=1/4*(B*b+b-4/2*b);%求取判断矩阵B权重向量

同理可以求得相对加工时间T的评价指标E1、E2、 E3、E4的评价指标权重为WT=(0.625,0.175,0.134,0.066), 相对于加工成本C的评价指标E5、E6、E7、E8、 E9的评价指标权重为WC=(0.525,0.125,0.176,0.145, 0 . 0 2 9 ) ,相对于加工质量Q的评价指标E 1 0 、 E 1 1 、 E 1 2的权重为WQ= ( 0 . 2 4 5 , 0 . 2 7 5 , 0 . 4 8 ) ,相对于环境影响E的评价指标E13、E14、E15、E16的权重为WE=(0.35,0.27,0.24,0.14)。

因此可以得出最底层各评价指标相对于目标层指标的相对权重,计算方法和结果如表7所示。

则由此可得出最底层评价指标相对目标层叶片零件最优加工工艺方案A评价指标的相对权重为:

Wz=(0.1563, 0.0438, 0.0335, 0.0165, 0.1838, 0.0438,0.0616, 0.0508, 0.0102, 0.0551, 0.0619, 0.1080, 0.0613,0.0473, 0.0420, 0.0245)。

步骤三:利用模糊综合评价法计算各工艺加工方案的综合评价值。

航空发动机叶片四种机械加工工艺方案的综合评价值为:

C=WZ×R16×4=(0.2585,0.2823,0.2635,0.2629)

最终结果为:按照最大隶属度原则,对于叶片机械加工工艺方案优选而言,工艺方案的优化排序为:工艺方案2>工艺方案3>工艺方案4>工艺方案1,即经过综合评价排序后工艺方案2为叶片机械加工最佳加工工艺方案路线。在某航空发动机制造企业的叶片机械加工实际生产工作中,所用的工艺方案和论文所优选的工艺方案一致,因此验证了所提出方法的可行性和有效性。

3结论

为了使制造企业能够优化选择最佳的工艺方案指导实际生产,以航空发动机某叶片机械加工过程工艺方案优选为例,把加工时间、加工成本、加工质量以及环境影响作为评价指标建立多目标优化数学模型算法。针对传统层次分析法很难保证判断矩阵的一致性问题,提出了模糊层次分析法用于叶片机械加工工艺方案的优化选择。通过对航空发动机叶片机械加工工艺方案优选案例的分析研究,解决了传统选择工艺方案仅凭单因素及经验的缺陷,从而为技术工作人员优化选择工艺方案提供了技术支持。实践证明,基于模糊层次分析法所建立的评价模型和评价算法用于航空发动机叶片机械加工工艺方案优选是是可行的和有效的。

摘要：针对零件多个加工工艺方案优选的问题,分析了影响工艺方案选择的约束因素,建立了一种两级结构的多目标工艺方案优选模型,以加工时间、加工成本、加工质量、环境影响为主要优化指标;为解决传统层次分析法(AHP)在评价层次模型求解时很难保证判断矩阵一致性的问题,提出并设计了基于模糊层次分析法(FAHP)进行求解工艺方案优选的层次分析模型算法,在评价指标标准化阶段,采用隶属度函数进行数据标准化处理,为方便复杂高阶判断矩阵求解权重,给出了MATLAB算法。以某航空制造企业叶片机械加工工艺方案优选为例进行了试验验证,结果表明:该方法具有良好的工程应用价值,满足多工艺方案优选的实际要求,验证了该方法用于工艺方案优选是可行的和有效的。

环保创意多活动方案 篇4

主题活动：环保创意多

活动目标：

1、能运用组合、剪插、粘贴等方法，尝试将废旧物品制作成各种小动物，增进对变废为宝的理解。

2、能大胆想象、创新，喜欢动手参与制作。

活动准备：

1、经验准备：了解各种小动物的外形特点，欣赏过用废旧物制作的物品。

2、物质准备：各种废旧物，美工材料及森林背景。

活动过程：

一、以谈话导入，激发幼儿的兴趣。

1、师：(出示废旧物品)最近我们一起收集了一些废旧的东西，有------我们能开动脑筋，想想办法把这些废旧物品做成一些可爱的小动物，我们快动动脑筋想一想，怎么把这么废旧物品变成可爱的小动物吧!

二、师幼讨论：如何将废旧物品制作成小动物?

提问：1、你最喜欢什么小动物呢?它是什么样子?

2、你想用我们收集来的什么废旧物品来制作它呢?怎么做?

三、幼儿自由创作，教师指导。

师：现在我们就一起动手来做一做我们喜欢的小动物吧。小朋友要先想好你想做的小动物是什么样子的`，然后再选择合适材料制作，制作完了之后可以把你的作品放在森林背景图上。

指导要点：

1、启发幼儿根据自己的兴趣自由选择不同的废旧物，如易拉罐、纸盒、纸杯等，进行设计、制作。

2、鼓励幼儿尝试运用组合、剪插、粘贴等方法，制作自己喜欢的小动物。

3、提醒幼儿遇到困难时主动请教师、同伴帮助，合作制作。

四、幼儿作品赏析及评价。

多工艺方案 篇5

关键词：多工作台,精度一致性,精密灌胶工艺,交换重复定位精度

0 引言

FMS1600和FMS1000柔性制造系统是齐重数控装备股份有限公司订购昆明机床股份有限公司(以下简称昆机)两条卧式加工中心柔性生产线的合同订单项目,是国内规格最大、承载最重和精度最高的用于精密箱体类零件加工的集光、机、电、液、控制、信息和网络的集成应用,实现了多品种零件的混流加工、几种工艺路线并行、作业计划制定和任务分配等功能,满足用户对FMS精度、质量、生产率、可靠性、自动化及设备柔性、生产柔性和工艺柔性等的需求。该柔性制造系统于2009年初在齐重数控装备股份有限公司安装调试完毕交用户使用,主要用于用户方数控立车系列产品的垂直进给箱体、垂直升降箱体和变速箱体类零件的批量精加工。

因FMS1600和FMS1000柔性制造系统的结构特点相似,工艺流程和要求也类似,因此本文以承重和规格较大的FMS1600柔性制造系统做阐述。根据用户要求,FMS1600柔性制造系统由7台双工位卧式加工中心TH6513B/2、30块高精度大规格工作台(1600×1800mm)、有效行程大于50米的物流运输线、24个缓冲存储站等组成,如图1所示。

为了充分发挥柔性制造系统高精度、高加工效率和高自动化的特点,实现随机加工调度需求,把装夹有需加工零件的工作台,交换到柔性系统根据当时各台主机情况指定的主机上加工,必须有任一块工作台交换到任一台主机上的全部精度合格且稳定为前提,因此30块工作台的尺寸精度和形位公差精度及其一致性成为实现的关键。

1 大规格高精度多工作台精度一致性的制造难点分析

工作台部件是柔性制造系统的主机(加工中心)完成回转功能,实现连续精确分度,实现工作台交换精确定位的部件,由滑座、转台和交换工作台三层组成。因FMS1600柔性制造系统的交换工作台规格大,承载重(8吨),采用“一面两销”的定位方式,如图2所示。因此,多工作台定位套和转台定位销之间的孔距精度、配合精度及其相关精度成为保障工作台交换重复定位精度的关键。

1.1 柔性制造系统多工作台精度要求及难点分析

FMS1600柔性制造系统的关键精度要求是:30块工作台(三维模型如图3所示)中任一块交换到7台主机中任一台的两侧基准面和大面的交换重复定位精度为±0.005mm;30块工作台中任一块交换到7台主机中任一台后所有几何精度合格。要保证多工作台交换到任一主机上的±0.005mm交换重复定位精度,须保证多工作台两定位孔的孔距精度及其一致性和两定位孔至两侧基准面的尺寸精度及其一致性;要保证多工作台交换到任一主机上的几何精度,须保证多工作台大面的平面度及其一致性和大面与下导轨面的尺寸、平行精度及其一致性。

要保证多工作台±0.005mm的交换重复定位精度,按公差分配原理,其工作台两定位孔的孔距精度一致性须控制在±0.002mm内,7台精密卧式加工中心转台的两定位销之间的尺寸精度也必须控制在±0.002mm内,且为满足工作台频繁交换后精度保持性高的要求,工作台的定位套和定位孔须有高硬度要求,因此在结构上必须有高精度、高硬度的定位套组装在工作台定位孔中后,其孔距度精度须控制在±0.002mm内,但国内不能生产制造加工如此高精度零件的加工设备,因此用传统的工艺方法是难以保证工作台定位孔的加工精度和尺寸一致性要求。

1.2 柔性制造系统多工作台的加工工艺流程

在传统的工作台加工工艺的基础上,工艺根据柔性制造系统多工作台的精度要求和7台精密卧式加工中心总装配精度的要求,分析最终工艺精度,并根据尺寸链的原理和昆机现有制造条件,把这些精度合理分配到多工作台的加工工艺和精密卧式加工中心装配工艺上进行保证,采用新的工艺流程和新的灌胶工艺方法保证多工作台的高精度要求及其一致性。

保证多工作台精度及其一致性要求的工艺流程如下:

2 保证多工作台精度一致性的工艺措施及工艺创新

2.1 保证多工作台两定位孔孔距精度及其一致性的工艺措施及创新

因加工设备精度的原因,用传统的精加工孔的方法难以保证工作台两定位孔极高的尺寸精度及其一致性要求,经工艺认真分析和研究,采用制作精密灌胶夹具,对工作台定位孔和定位套进行精密灌胶的创新工艺方法,保证了工作台组装定位套后2定位孔的孔距精度一致性要求。

1) 通过对定位胶的流动性、胶层厚度、灌胶方式、排气方式和零件的结构形式及相关要求反复进行多次工艺试验攻关后,确定了灌胶相关工艺参数、流程和方法。工作台定位套灌胶局部结构如图4所示。

2) 通过设计制作精密灌胶夹具如图5所示,以灌胶夹具上的两定位销作为多工作台两定位套的公共定位基准,对多工作台两定位套进行灌胶,保证多工作台两定位孔的孔距精度一致性要求,如图6所示。工作台定位孔灌胶工艺技术取得的重大突破和创新,为昆机柔性制造系统多台精密卧式加工中心和多工作台的精确定位提供了可靠技术支撑。

2.2 保证多工作台两定位孔与两侧基准面尺寸精度及其一致性的工艺措施

为保证工作台两定位孔与两侧基准面尺寸精度及其一致性要求,在精磨工作台大面、下导轨面和两侧基准面后,按工艺实验确定的灌胶流程对工作台两定位孔实施灌胶,如图6所示,在灌胶夹具右上角设计有固定测量柱作为多工作台两侧基准面与灌胶夹具两侧基准面的尺寸测量基准,在夹具中心设计有测量工作台中心跳动的装置,按下述流程进行工作台两定位孔的精密灌胶,保证了多工作台两定位孔与两基准侧面的尺寸精度及其一致性。

多工作台定位孔灌胶流程如下:

1) 校正工作台两侧基准面与夹具两侧基准面平行;

2) 校正工作台中心孔跳动;

3) 以夹具上的固测量基准面作为测量基准,测量第一块工作台两侧基准面与夹具固定侧量基准面的尺寸作为后续工作台灌胶的基准尺寸;

4) 固定两定位套于工作台上;

5) 进行工作台两定位孔灌胶。

2.3 保证多工作台大面和下导轨面高精度及其一致性的工艺措施

工作台平面度是保证精密卧式加工中心整机的关键基础精度,要保证每块工作台交换到主机上后所有的几何精度达到要求,工作台大面的平面度及其与下导轨面的尺寸和相互平行精度及其一致性成为实现的关键。工艺上采取了和以往单件工作台完全不一样的保证措施,以大面和导轨面互为基准,经过多次精密加工,最后采用精密刮研技术确保多工作台大面的平面度及其一致性要求,又以其为基准,在高精度数控导轨磨床上对工作台下导轨面进行精密磨削,保证多工作台下导轨面与大面间的尺寸、平行精度及其一致性要求。

3 结束语

通过优化工艺流程,以大面和导轨面互为基准,采用精密刮研技术,保证多工作台大面的平面度及其一致性,再以其为基准,对下导轨面进行精密磨削,确保其尺寸和平行精度的一致性;采用精密灌胶工艺技术,研制专用精密灌胶夹具,保证工作台两定位孔的孔距精度一致性及其至工作台两侧基准面间的尺寸精度一致性,满足了多工作台的高精度及其一致性要求。该精密加工方法和流程同时在FMS1600和FMS1000两条柔性制造系统的多工作台上应用,取得了较好的运用效果,也为柔性制造系统多工作台的精密制造提供了一种实用可行的工艺解决方案。

参考文献

[1]俞圣梅,杜陀.我国FMS技术的发展现状[J].制造技术与机床,1994.02.

[2]赵晓波,张鸣,罗振壁,等.可重组FMS中缓冲区容量的优化配置问题[J].系统工程学报,2000.02.

苹果多酚的提取工艺探讨 篇6

关键词：苹果多酚,植物多酚,儿茶素,提取

0 引言

多酚类是具有苯环并结合有多个羟基化学结构的总称,包括有黄酮类、单宁类、酚酸类以及花色苷类等。植物多酚一般是作为二次代谢产物,广泛存在于植物的组织中,不同品种其构成的多酚种类有所不一样。

1 材料与方法

1.1 材料市售苹果

食用级酒精,分析纯级盐酸,福林试剂(自制),Vc(分析纯)

1.2 器材

722-可见分光光度计上海欣茂仪器有限公司

M-1000真空旋转蒸发器ETELA上海爱明仪器有限公司

JJ-1精密增力电动搅拌器常州国华电器有限公司

SS250-A食物粉碎机佛山市方胜电器有限公司

H-H-2恒温水浴锅金坛市杰瑞尔电器有限公司

AL 204电子天平梅特勒-托利多仪器有限公司

全塑不锈钢循环水真空泵

1.3 方法

1.3.1 有机溶液提取法

将苹果清洗干净,放入高速搅拌器中,加入适量Vc和蒸馏水,组织捣碎,并分装于三角瓶(250ml)中,用塑料膜封口,放入水浴锅中搅拌提取。多次过滤,所得上清液于旋转蒸发中浓缩,回收酒精。所得浓缩物为粗提取物。

1.3.2 多酚类物质总量的测定

原理:过量酒石酸铁在多酚溶液中与多酚反应生成稳定的紫褐色络合物,溶液颜色的深浅与溶液中多酚的含量成正比。因此可通过比色法定量测定多酚。

试剂:(1)酒石酸铁溶液:称取硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)1g和含4个结晶水的酒石酸钾钠(C4H4O6NaK·4H2O)5g,混合后加蒸馏水溶解,定容到1000mL。(2)pH值7.5的磷酸盐缓冲液:称取磷酸氢二钠(Na2HPO4·12H2O)60.2g和磷酸二氢钠(NaH2PO4·2H2O)5.00g,混合后加蒸馏水溶解,定容到1000mL。

操作方法:吸取样品试液1mL放在25毫升容量瓶中,加入蒸馏水4mL和酒石酸铁溶液5mL,摇匀,再加入pH值7.5的磷酸盐缓冲液稀释至刻度,以蒸馏水代替样品试液,加入同样的试剂作空白,选择540nm波长和1cm的比色杯测定吸光值。

2 结果与分析

2.1 有机溶液萃取法的单因子提取条件

2.1.1 提取剂的选择

准确称取粉碎的苹果糊状物三份,每份50g,分别加入浓度为70%的甲醇、乙醇、丙酮,在50℃下浸提两小时,过滤并收集浸提液,于真空旋转蒸发器上回收有机溶液,浓缩样品。定容到100mL,测定总酚含量,使用不同提取溶剂的结果见图1所示。

2.1.2 乙醇浓度对吸光值的影响

2.1.3 准确称量粉碎的苹果糊状物10份,每份50g,分别加入

不同浓度乙醇各150mL,在50℃条件下浸提6h,过滤并合并提取液,真空条件下旋转蒸发回收有机溶剂,浓缩样品,定容100mL,乙醇浓度对吸光值的影响,其测定结果见图2。

实验结果表明浓度为40%时,多酚类物质处于游离状态又增加了组织的通透性,浸提得率最高。当高于此浓度后醇溶性杂质、色素、亲脂性强的成分溶出量增加,这些成分与多酚类化合物竞争同乙醇-水分子结合,同时组织的通透性下降,从而导致多酚的提取得率下降。

2.1.4 料液比对提取得率的影响

精确称取50g苹果糊置于250 mL三角瓶中加入不同体积的乙醇-水溶液,浸提、过滤、合并浸提液真空条件下于旋转蒸发器上回收酒精,浓缩样品并定容至100mL,用福林法测定苹果多酚的含量。料液比对吸光值的影响结果见图3。

实验结果表明,随着料液比的增加,乙醇水混合体系对苹果多酚的提取得率先呈上升趋势,然后又下降。在料液比为1:10时提取得率达到最高。植物多酚与植物组织中的蛋白质,生物碱,多糖等物质复合形成复合物,这给多酚的提取造成了一定的困难。而有机溶剂是这种结合反应的有效抑制剂。有机溶剂与水的混合液可打断多酚类物质与蛋白质、多糖等物质的结合键,有利于多酚的浸提。所以随着料液比的增加苹果多酚浸提率也增加。当料液比增加到一定比例时,酚类物质的提取得率达到最高,随后又有减小的趋势,可能是由于酚类物质易于氧化,随着料液比的增加,势必造成浸提液的用量增加,乙醇的回收时间长,在高温下多酚的稳定性下降,引起多酚的氧化,致使浸提得率下降。同时料液比过大也会造成溶剂和能源的浪费,并给后续工作带来困难。

2.1.5 浸提时间对提取得率的影响

精确称取50g苹果糊状物于250ml三角瓶中,加入乙醇水溶液,充分混匀,于50℃下浸提,每隔一段时间,过滤合并浸提液,回收乙醇,定容至100ml,用福林法测定苹果多酚的含量。浸提时间对吸光值的影响,结果见图4。

实验结果表明,在8h,10h的提取得率达到最高。但随着时间的延长,苹果中多酚提取得率又有所下降。可能是由于酚类物质本身的还原性所致。酚类物质都含有酚羟基,多酚分子中的多个酚羟基可以作为H供体,如没食子酸和儿茶素的B环的结构其还原性更强,易于被空气中的氧气所氧化。另外在苹果组织水溶液状态下易于在多酚氧化酶催化下加速氧化,其机理是酚羟基离解,生成氧负离子,多酚分子进一步失去氢,生成邻醌。多酚在直接或间接的日光作用下黄烷醇及其聚合物A环发生醌甲基化,此反应反复进行,使多酚氧化。在氧气及光照条件下,随着浸提时间的增长,多酚提取得率先增加后减少。因此苹果多酚的浸提最佳时间为4-10h为宜,且添加NaHSO3等化学物质,保护多酚类物质,避免其氧化。

2.1.6 浸提次数对吸光值的影响

精确称取50g苹果糊状物4份于250mL三角瓶中加入乙醇水溶液,浸提次数分别为1,2,3,4次,过滤合并浸提液,回收乙醇,定容至100mL,用福林法测定苹果多酚的含量。浸提次数对吸光值的影响,其结果见图5。

实验结果表明,苹果中酚类物质的提取得率随着提取次数的增加而增加,经三次提取后其提取得率不再增加,并趋于定值。表明用乙醇水混合液对苹果多酚经3次提取后可溶性多酚及部分结合多酚已完全提出。在第一次浸提时,苹果组织内外多酚浓度达到扩散平衡后,组织中的多酚不再外渗,更换浸提液后,再次达到平衡,从而降低苹果组织液中多酚的浓度,提高了提取得率.但随着浸提次数的增加,多酚浸提得率不再增加。

2.1.7 浸提温度对吸光值的影响

精确称取4份苹果糊状物,每份50g,置于250mL三角瓶中,加入适量水与乙醇混合液,分别在30℃、55℃、70℃、90℃下进行浸提。过滤合并浸提液,真空旋转蒸发回收乙醇,将浓缩液定容至100mL,用福林法测定多酚的含量。浸提温度对吸光值的影响,其实验结果如图6。

不同浸提温度对苹果多酚浸出率的影响如图6所示。整体上来说,苹果多酚的浸出率随着温度的升高而提高,但超过50℃后,苹果多酚的浸出率提高的速度明显减缓。这可能是因为苹果多酚的浸出属固-液萃取,是一个动态平衡过程,苹果多酚从苹果中解离出来需要吸收一定的能量来克服化学作用力的束缚,所以总的来说温度高有利于苹果多酚的浸出,随着温度的升高,苹果多酚在溶剂中的溶解度及扩散系数均会增大。但由于高温同样会加速苹果多酚的氧化,所以当浸提温度超过50℃后,苹果多酚浸出率的提升速度明显减缓。因此可以认为苹果多酚的浸提温度不宜超过50℃。

2.2 有机溶剂浸提条件的优化

2.2.1 浸提工艺设计

根据以上的分析,在单因素实验的基础上,选取四个因素条件进行正交实验。以苹果多酚的率为指标,研究浸提时间(A),浸提温度(B),浸提料液比(C),乙醇浓度(D)四因素对苹果多酚提取得率的影响。因素水平安排见表1

2.2.2 提取工艺

精确称取苹果糊状物9分,每份50g,置于250mL三角瓶中,按正交设计实验浸提条件,提取过滤合并滤液,于真空条件下浓缩回收酒精,浓缩样品,定容,福林法测定苹果多酚的含量。结果见表2。

2.2.3 正交实验分析

在正交实验中,可以用极差大小来判断,凡极差大的就是主因素。由极差分析的结果可知,各因素的主次顺序为C>D>B>A,即料液比>乙醇浓度>浸提时间>浸提温度,最佳浸提条件为A1B3C3D2,即浸提温度为55℃,浸提温度为3小时,浸提料液比为1:5,乙醇浓度为40%。在此条件下浸提得率最高。

2.2.4 优选浸提工艺的重复性试验

为了进一步考察上述优选条件和提高实验结果的准确性,将理论上得到的最优处理组合进行了3次重复试验。结果如表3,从表中我们可以看到在最优条件下,苹果多酚有着较高的浸提率。

2.3 讨论与结论

水虽是植物多酚的良好溶剂,但并非最适合多酚的提取。因为多酚类物质在植物组织中通常与蛋白质、多糖以氢键和疏水键形成稳定的化合物,多酚分子间也如此,单宁类化合物尤其如此,所以在多酚提取时提取试剂不仅要求对多酚具有很好的溶解性,而且具有断裂氢键的能力,有机溶剂的提取能力顺序为:丙醇<乙醇<甲醇<丙酮。其中最多的应用浸提体系是丙酮-水体系。根据国内外研究表明,提取介质有水、丙醇、乙醇、甲醇,有些介质中加入酸来调节介质的pH,从而提高浸提得率。通过单因素及正交实验得出了最优化工艺条件:浸提温度为55℃,浸提温度为三小时,浸提料液比为1:5,乙醇浓度为40%.在此条件下浸提得率为0.77%,浸提三小时基本可以浸提出游离多酚和部分结合多酚。料液比为1:5时,多酚浸提得率达到最高值,高于此比例,在工业生产中不经济。乙醇作为浸提溶剂可以除去一些亲水性的蛋白质、粘液质、果胶、淀粉和部分多糖及其他水溶性杂质;另外乙醇有防腐作用,乙醇在40%浓度条件下能延缓多种物质的水解作用,增强溶质的稳定性。食用酒精价格便宜,来源方便,毒性小,回收方便。因此,选用食用酒精作为苹果多酚浸提剂,并优化了工艺参数。

参考文献

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[4]杜中军.苹果多酚HPLC测定方法.优秀硕博士论文,2002.

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[9]裘爱泳,刘军海,张海晖.植物多酚提取和应用.粮食与油脂,2003,6.

基于PLC的多工艺调度实现方法 篇7

某企业的阳极氧化生产线产品多样、工艺复杂,现存的生产方式不能实现自动化控制,只能采用单工艺生产,这不仅增加了人力的投入,而且造成现场资源闲置,降低了生产率。解决这一实际问题的关键就是如何提高自动化程度,实现多工艺并行。在自动化控制过程中,PLC由于具有可靠性高、运行稳定、功能齐全、并且程序编写相对简单等优点而被广泛应用。本文在分析了生产需求和现场条件后,开发了基于PLC的多工艺调度方法,降低了控制系统的成本,实现了较高程度的自动化生产。

1 多工艺调度需求分析

1.1 现场设备及工艺简介

根据阳极氧化工艺流程及对该企业产品的需求,现场生产设备共有28个槽位,1 个挂件位,1 个卸件位,共30个工位。在生产过程中,工件的移载是由两个行车完成,行车上装有吊钩负责工件的起降运动,行车的前后运动和吊钩的升降运动分别由两个电机拖动。行车的行程范围及现场槽位的布置如图1所示。

由于产品的多样性,该生产线可实现4套工艺:硬质氧化1、硬质氧化2、普通氧化和铬酸氧化。各工艺所经过的工位号各不相同,但是各工位所需处理时间确定,各工艺流程如表1所示。其中,括号前的数字代表工位号,括号里的数字代表该工位的处理时间,单位为min。1#工位和30#工位是手工操作位,时间不计入自动控制系统。

1.2 自动控制系统硬件结构

该自动控制系统选用PLC作为现场控制设备,上位机作为中央控制系统实现工艺参数的输入、数据采集和现场监控。根据工艺参数的复杂性、行车的工艺流程、多工艺并行的要求,对PLC的现场控制设备采用PROFIBUS-DP通信建立主从站结构,PLC S7-300作为主站,两个PLC S7-200作为从站,分布于两个行车上。

2 调度方法设计

2.1 调度流程

多工艺调度是依靠PLC程序实现的,调度流程可描述为:通过上位机选择工艺并输入工艺参数,工艺开始后,上位机将工艺指令下达给主站PLC S7-300,由主站PLC作出工艺调度运算,再将指令下发到相应的从站PLC S7-200,执行工艺生产。

主站PLC的调度运算包括现场资源抢占分析、多工艺指令存储和调取等关键问题。

2.2 资源抢占分析

依据阳极氧化生产线的现场设备和工艺特点,多工艺同时运行时须确保各工艺相互不冲突。由于各工艺运行时行车和处理槽为共用设备,因此在多工艺生产时将有可能出现公共资源抢占的问题,如两工艺同时调用同一个行车,或者两工艺同时占用同一个工位,这必将造成工艺冲突,使生产无法正常进行,这是多工艺调度所要解决的关键问题。

为解决资源抢占问题,需要在工艺开始之前进行资源抢占分析,做好预判,防止在多工艺运行中发生冲突。

2.2.1 行车资源抢占分析

行车作为工件的移载工具,是整个系统中调用最为频繁的,当新指令下发后,需要行车将工件调往相应的指令工位;工件开始处理时,行车闲置,此时其他工艺可以调用行车。为实现预判,将行车资源以时间轴上延拓展开的方式进行算法设计,该算法设计包括时间轴的建立、时间轴的推移和时间轴与运算。

(1)时间轴的建立。每个工艺都将调用两个行车,而两个行车的调用是相对独立的,因此在进行行车资源分析时需将这两个行车分别分析,即要建立对应行车1和行车2的两条时间轴。时间轴是一条连续的资源占用时间节点轴,因此在PLC S7-300的位存储区(M区)开辟了连续的存储区域,各工艺时间轴存储区域如表2所示。

时间轴采用了0和1变量用以区别行车的占用与闲置状态,设计方法如下:各工艺的时间单位均为min,行车每次调用时间为1min,那么在相应的时间轴M区域内,以1个位代表1 min,该位的状态为1,则表示这1min行车被占用;该位的状态为0,则表示这1min行车闲置。

时间轴的建立过程:当上位机完成参数设定、选定工艺并开始该工艺后,该工艺的参数将下发到主站PLC S7-300,自动生成时间轴。以硬质氧化1 为例,当参数下发,以12#工位为界,12#工位前的时间参数建立行车1时间轴,12#工位后的时间参数建立行车2的时间轴。行车1的时间轴输入是按11#工位至2#工位的顺序,先把M300.0置1,再采用右移指令输入,如11#工位时间为n,则时间轴向右移动n+1位,移出的空位用0补充,再次将M300.0置1,以此循环,直至将2#工位时间参数输入。那么行车1的时间轴就为:

行车2的时间轴输入顺序是从29#工位到13#工位,前12个工位时间全部输入为0。那么行车2的时间轴为:

(2)时间轴移动。随着该工艺的执行,时间轴应该跟随实际情况动态变化。以硬质氧化1为例,当行车1被调用时,行车1和行车2时间轴即向左移动一位,当工件进入指令工位后,在PLC程序中设置一个计时器,每过1min,行车1和行车2时间轴向左移动一位,移出的空位用0补充,当工件进入12#工位,行车1自动回到挂件位,行车1 的时间轴就全部为0。行车1调用时,行车2时间轴的移动过程与行车1一样,行车2调用时,行车1的时间轴已经为0,不再左移,只有行车2时间轴移动。该工艺执行完成,行车1和行车2的时间轴均为0。

(3)时间轴与运算。时间轴作为行车资源抢占分析是通过与运算实现的,即当新工艺开始时,如果已有工艺正在执行,那么就将该工艺的时间轴与已在执行工艺的时间轴逐位进行与运算,若结果全为0,则行车资源不冲突,可以开始新工艺;若结果存在1,则行车资源冲突,不能开始新工艺。

2.2.2 工位资源抢占分析

工位的抢占情况即为两个工艺需要使用该工位的时间有重叠部分,为解决这一问题,则每个工位需要两个整数型数据(4个字节)记录该工艺各工位占用的起止时间,为留有一定的裕度,在PLC S7-300 M区各工艺的时间节点存储区域为:硬质氧化1,MW900~MW1056;硬质氧化2,MW1100~ MW1256;普通氧化,MW1300 ~ MW1456;铬酸氧化,MW1500 ~MW1656。

以硬质氧化1为例,各工艺工位起止时间存储方式如下:2#工位为第一个自动处理工位,处理时间为1min ,则其开始时间为0,存储于MW900,结束时间为1,存储于MW902;3#工位的处理时间为1min,则其起止时间为1 和2,分别存储于MW904 和MW906;若该工位处理时间为0,则其起止时间都存为0,以此类推。与时间轴一样,起止时间也是随时间变化的,当工件进入某一工位开始处理时,每过1min,该工艺所有工位起止时间均减1,直至为0。

工位资源抢占分析就是用各工位起止时间作交集运算实现的,当新工艺开始时,若已有工艺正在执行,就将各工位对应起止时间求交运算,若全为空集,则没有工位冲突,可以开始新工艺;若存在交集,则有工位冲突,不能开始新工艺。

2.3 多工艺指令存储和调取

2.3.1 指令存储

在上位机上设定指令参数并下载到主站PLC中,必须确保各工艺指令相互独立,因此,应用堆栈的数据结构特性存储多工艺指令。堆和栈是两种数据结构,但都是数据项按序排列的数据结构。在该运算中所应用的并非原本意义的堆栈,而只是堆栈按序排列的数据特性,即在PLC S7-300 M区开辟连续的存储区域按序存储各工艺指令:硬质氧化1,MW500~MW579;硬质氧化2,MW600~MW679;普通氧化,MW700~MW779;铬酸氧化,MW800~ MW879。将各工艺从2#到29#工位时间参数指令按顺序分别存储于各自的存储区域,该方式的优点是各工艺指令互不影响并且各自连续,在多工艺并行时,既不会造成误操作其他工艺指令,也保证了该工艺指令执行的连续性,避免发生遗漏指令的错误。

2.3.2 指令调取

在多工艺并行时,各工艺指令的调取也应该相互独立,当满足工艺指令调取条件时,则调取该工艺相应的指令,并记录该指令位置,再次调取该工艺指令时能准确调取下一指令,而其他工艺指令不被调取,保持记录状态。

在各工艺执行程序中各设置一个指针变量,工艺开始时,指针变量指向该工艺初始指令地址,当调取条件满足时,就把地址中的指令下发,指针变量通过运算,自动指向下一指令地址,并保持记录,直到该工艺调取指令条件再次满足,以此循环。当该工艺执行完毕后,指针变量又重新指向初始指令。 这个过程的PLC程序段如下:

3 结束语

全面分析了生产系统的现有资源和生产需求情况,开发了基于PLC的多工艺调度方法,降低了控制系统的成本,且实现了较高程度的自动化生产。基于该调度方法的生产控制系统已投入使用,极大地提高了生产效率。

参考文献

[1]潘全科,朱剑英.多工艺路线的批量生产调度优化[J].机械工程学报,2004,40(4):36-39.

[2]何霆车.车间生产调度问题的研究[J].机械工程学报,2000,36(5):36-41.

[3]王世文.多工艺流程胶管生产线控制系统[J].橡塑技术与装备,2014,40(6):44-47.

[4]刘远娟.PLC与变频器在电镀生产线控制系统改造中的应用[J].机械工程与自动化,2015(3):179-181.

牛蒡根中多酚类物质的提取工艺研究 篇8

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.1.1 原料

牛蒡根, 采自陕西省太白山区, 经陕西中医学院胡本祥教授鉴定为牛蒡根。

1.1.2 试剂

乙醇, 甲醇, 石油醚, 盐酸, 亚硝酸钠, 硝酸铝, 氢氧化钠, 磷钼酸, 钨酸钠, 磷酸, 没食子酸, 国产分析纯试剂。

1.1.3 主要仪器

RE-52CS型旋转蒸发器, 巩义市予仪器有限责任公司提供;SB-3200D型超声波清洗机, 宁波新芝生物科技有限公司提供;UV1102型紫外分光光度计, 上海天美科学仪器有限公司提供;FA1004N型电子天平, 常州市衡正电子仪器有限公司提供。

1.2 实验方法

1.2.1 实验工艺流程

牛蒡根undefined提取液undefined浓缩液undefined脱脂浓缩液undefined干燥药粉

1.2.2 正交设计

为系统考察水煎提取的工艺参数, 设计的因素与水平见表1。选用正交表L9 (33) 安排试验, 见表2。

1.2.3 确定实验方案

1.2.3.1 总多酚的提取

取原药材30.0g粉碎, 粒度40目, 干燥保存备用, 按正交表L9 (34) 中每个实验号要求条件进行实验。每组煎煮两次, 合并滤液, 抽滤。滤液转移至烧瓶中蒸发浓缩回收乙醇至无醇味[2], 根据最后蒸发出的药液量, 使最后药液量控制在25mL左右。制成悬浮液, 用约10mL石油醚脱脂三次。组后转入蒸发皿中水浴蒸成稠膏[3]。

1.2.3.2 稠膏的处理

间隔一定时间搅拌, 防止稠膏表面变硬影响蒸发效果, 稠膏体积基本不变时放入烘箱内调80℃鼓风干燥, 烘至粉末取出, 用自封袋保存。标号, 称重, 备用[4]。

1.2.3.3 供试品的制备

取约0.5g浸膏干粉, 加4mL乙醇溶解, 加水溶解到40mL, 调PH至3, 吸取1mL至10mL容量瓶中。每组按照标准品的处理方法处理。并测定吸光度, 根据线性回归方程求出所吸入溶液中多酚的质量, 再根据开始制备溶液的体积, 以及之前所取的干浸膏粉末的质量和总干浸膏质量之间的比例求出每组所提取的多酚总质量[5]。

2 结果与分析

2.1 标准品的制备及标准曲线的绘制

用10 mL 乙醇溶液溶解50mg没食子酸, 蒸馏水定容至10mL, 分别移取0.0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、1.0mL到10mL容量瓶中, 加入0.1mL福林试剂 (0.5～8min) 和0.2mL10%的碳酸钠溶液, 用蒸馏水定容.置于45℃水浴5min后在765nm波长下测定吸光度。每个浓度做3平行试验, 取平均值, 绘制标准曲线。得到吸光度值A与没食子酸标准溶液所含没食子酸质量 (M, mg) 之间的回归方程为:A=0.0692M+0.237 R2=0.9992标准曲线图:

2.2 实验结果及方法学检验

实验结果:

由表2 K值及R值直观分析, 以总多酚含量为考察指标时, A3>A2>A1, B3>B2>B1, C1>C3>C2, B因素影响最大, A、C因素次之, 所以各因素作用主次亦为B>A>C, 因此提取工艺应为A2B3C1。

综合上述分析, 考虑到本工艺的目的旨在提取药材中的有效成分, 同时从溶剂选取, 降低毒性, 步骤简单, 节约能源等因素出发, 故有机溶剂提取最佳工艺优选为A2B3C1, 即药材加溶剂提取2次, 乙醇浓度为50%, 每次加入8倍量的提取溶剂, 各煎煮60min。

2.3 结论

实验表明:药材粉碎至40目, 取30.0g药粉加溶剂提取2次, 煎煮完后合并提取液, 过滤, 浓缩回收乙醇, 回收后所留下悬浮液用10mL石油醚脱脂3次。最后干燥成粉末, 溶解后在PH=3条件下测吸光度算出多酚含量。最终确定的最佳提取工艺条件为:每次煎煮60min, 乙醇浓度为50%和1:8的料液比, 总多酚提取率为5.03%。

3 讨论

以乙醇作为提取溶剂提取牛蒡根中多酚类物质, 便于工业应用, 观察乙醇浓度, 提取时间和料液比这三个主要影响提取率的因素做正交试验选取相对平均的提取工艺, 以没食子酸为标准品, 应用福林试剂显色, 溶液在765nm处测定吸收度计算出每组提取含量, 从而确定最佳提取工艺, 可以作为工业生产工艺的参考。

摘要：目的 优选提取牛蒡根中总多酚的最佳工艺条件。方法 运用正交试验, 考察了乙醇提取时间, 乙醇浓度, 料液比三个因素。提取液经浓缩后用石油醚脱脂, 干燥, 得到总多酚。以没食子酸为对照品, 应用紫外-分光光度法测定总多酚的含量。结果 最佳工艺条件为乙醇浓度在50%, 料液比为1:8, 提取时间60min, 提取两次。最后得多酚粗提物得率29.78%。多酚得率为5.03%。结论 提取条件对牛蒡根多酚得率有影响。

关键词：牛蒡根,总多酚,正交试验,提取工艺

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北五味子多酚提取工艺的研究 篇9

1 材料与方法

1.1 主要试剂

五味子、维生素E,吉林市华鹏大药房提供;没食子酸、DPPH·自由基、活性炭、维生素C、无水乙醇、硫酸亚铁、酒石酸钾钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、甲醇,均为天津市福晨化学试剂厂生产。

1.2 主要仪器

电子分析天平,上海舜宇恒平科学仪器有限公司生产;可见分光光度计,上海菁华科技仪器有限公司生产;高频超声波清洗器,上海冠特超声仪器有限公司生产;离心机,上海安亭科学仪器厂生产;组织捣碎机,上海精密仪器仪表有限公司生产。

1.3 工艺流程

北五味子→清洗→烘干→粉碎→超声提取→离心分离→浓缩→粗多酚。

1.4 没食子酸标准曲线的绘制

准确移取没食子酸储备液(2.018 mg/m L)0,2,4,6,8,10,12,14 m L,分别置8个50 m L容量瓶中,加60%乙醇溶液定容至50 m L,制得8个不同浓度的标准溶液;而后分别移取1 m L标准液于25 m L的比色管中,加入4 m L水和5 m L酒石酸亚铁溶液,以p H值为7.5的KH2PO4-Na2HPO4缓冲溶液定容至25 m L,室温条件下静置5 min,在540 nm波长处测定吸光度值,以吸光度值为纵坐标,标准液浓度为横坐标,绘制没食子酸标准曲线,见图1。得到的标准曲线方程为y=0.650 9x+0.005 9,r=0.999 8。

1.5 五味子中多酚提取率的计算

移取适量试验所得的北五味子粗多酚提取液,并计算多酚提取率。计算公式:粗多酚提取率=C×V×D/m×100%。式中:C为根据标准曲线计算出的样品溶液粗多酚浓度(mg/m L),V为样品溶液的总体积(m L),D为样品溶液的稀释倍数,m为北五味子样品质量(g)。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

选取超声温度、超声时间、超声功率、料液比4个考察因素,以提取率为考察目标,通过散点折线图进行分析,初步探索提取工艺。

2.1.1 超声温度对北五味子多酚提取率的影响

精密称量研磨后的北五味子3 g,共5份,在超声时间10 min,超声功率500 W,料液比1∶14的条件下,设超声温度分别为30℃、40℃、50℃、60℃、70℃,研究不同超声温度对北五味子粗多酚提取率的影响。根据北五味子粗多酚提取率的大小选择最优的超声温度,结果见图2。

由图2可知:超声温度在40℃至60℃时,北五味子多酚的提取率呈依次上升状态,这是由于随着超声时间的延长,多酚的溶出度升高,多酚提取率上升至最大值;再继续升高超声温度直至70℃时,北五味子多酚的提取率反而不断下降,其原因可能是由于北五味子中多酚类化合物在高温条件下不稳定,易受到破坏;过高的温度也易导致溶剂挥发损失,过低的温度不利于超声波的空化作用,因此也会降低北五味子多酚的提取效果。故初步确定最优的超声温度为60℃,选择50℃、60℃、70℃进行正交试验。

2.1.2 超声时间对北五味子多酚提取率的影响

精密称量研磨后的五味子样品3 g,共5份,在超声温度60℃,超声功率500 W,料水比1∶14的条件下,设超声时间分别为4 min、6 min、8 min、10 min、12 min,研究不同超声时间对北五味子多酚提取率的影响。根据北五味子多酚提取率的大小选择最优的超声时间,结果见图3。

由图3可知,超声时间为4~8 min时,北五味子多酚的提取率呈上升状态,随着超声时间的延长,将有利于多酚充分溶解,使多酚的提取率上升至最大值,再继续增加超声时间直至10分钟时,北五味子多酚的提取率下降,导致多酚提取率下降的原因可能是长时间超声波提取使多酚分解,超声时间太长会破坏多酚的结构及生物活性,也使杂质的溶出量增加,同时还增加了能量消耗。因此,初步确定最优的超声时间为8 min,选择6 min、8 min、10 min进行正交试验。

2.1.3超声功率对北五味子多酚提取率的影响

精密称量研磨后的北五味子3 g,共5份,在超声温度60℃,超声时间8 min,料液比1∶14的条件下,设超声功率分别为300 W、400 W、500 W、600 W、700 W,研究不同超声功率对北五味子多酚提取率的影响。根据北五味子多酚提取率的大小选择最佳的超声功率,结果见图4。

由图4可知,在超声功率为300~500 W时,通过提高超声功率有利于溶剂分子的渗透,从而有利于酚类物质的溶出,使得北五味子多酚提取率不断增加,当超声功率大于500 W时,提取效果随着超声功率的升高而下降,可能是由于当超声功率超过一定限度时,破坏了多酚物质的结构、生物活性,从而使提取率降低。因此,初步确定最优的超声功率为500 W,选择400 W、500 W、600 W进行正交试验。

2.1.4 料液比对北五味子多酚提取率的影响

精密称量研磨后的北五味子3 g,共5份,在超声温度60℃,超声时间8 min,超声功率500 W的条件下,设料液比分别为1∶10,1∶12,1∶14,1∶16,1∶18,研究不同料液比对北五味子多酚提取率的影响。根据北五味子多酚提取率的大小选择最佳料液比,结果见图5。

由图5可知,随着料液比的增大,原料中的多酚逐渐溶解出来,提取率逐渐升高。其中料液比在1∶10~1∶16之间时,提取率效果明显。当料液比为1∶16时,北五味子多酚的提取率最大;当料液比大于1∶16时,多酚的提取率反而下降,可能是由于提取溶剂的增加、乙醇含量的增加破坏了多酚的结构。因此,初步确定最优的料液比为1∶16,选择1∶14,1∶16,1∶18进行正交试验。

2.2 正交试验

对超声温度(A)、超声时间(B)、超声功率(C)、料液比(D)4个因素进行正交试验,采用L9(34)正交设计,研究北五味子多酚提取率的最优提取工艺参数。试验因素与水平的设计见表1,正交试验结果见表2。

由表2可知,影响北五味子多酚提取率的主次因素是A﹥B﹥D﹥C,即主要因素是超声温度,其次是超声时间、料液比,而超声功率的影响因素最小。故北五味子多酚的最佳工艺参数为A2B2C3D3,与正交试验中提取率最高的一组试验不吻合,为了确定最优的提取工艺条件,需进行验证试验,结果见表3。

由表3可知,选择最佳工艺参数为A2B2C3D3多酚的提取率为5.62%,大于5.53%。因此确定最佳工艺条件为超声温度60℃,超声时间8 min,超声功率600 W,料液比1∶18,在此条件下提取的北五味子多酚提取率最高为5.62%。

3 结论

在使用超声波法提取北五味子多酚的过程中,选用超声温度、超声时间、超声功率、料液比作为考察因素进行正交试验,结果发现,影响北五味子多酚提取率的主要因素是超声温度,其次是超声时间、料液比,而超声功率影响最小。确定最佳提取工艺条件为A2B2C3D3,即超声温度为60℃,超声时间为8 min,超声功率为600 W,料液比为1∶18,在此条件下提取北五味子多酚的提取率最高,为5.62%。

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