基于BP神经网络算法的316L不锈钢极薄带热处理力学性能预测 被引量：7

1

作者 张志雄 付永伟 +3 位作者 王涛 王彬 熊晓燕 王天翔 《精密成形工程》 北大核心 2023年第2期68-77,共10页

目的 为了预测不锈钢极薄带热处理后的力学性能、优化热处理工艺以及实现热处理工艺的智能控制,构建基于BP算法的神经网络模型。方法 以316L不锈钢极薄带为研究对象,进行热处理试验和拉伸试验,通过以热处理的退火温度、保温时间和取样... 目的 为了预测不锈钢极薄带热处理后的力学性能、优化热处理工艺以及实现热处理工艺的智能控制,构建基于BP算法的神经网络模型。方法 以316L不锈钢极薄带为研究对象,进行热处理试验和拉伸试验,通过以热处理的退火温度、保温时间和取样方向作为输入层参数,以屈服强度、抗拉强度、断后伸长率作为输出层参数,采用BP算法构建了316L不锈钢极薄带力学性能预测的思维进化算法优化BP神经网络模型,并进行模型的预测和应用验证,考虑不同隐含层节点数及不同BP神经网络模型对性能的影响。结果 思维进化算法优化的BP神经网络模型测试集的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率的平均相对误差分别为8.92%、5.21%和9.28%,训练集相关系数为0.980 94。思维进化算法优化BP网络单、双隐含层误差总和最低分别为0.578 6和0.546 9,BP网络与思维进化算法优化的BP网络误差总和最低分别为0.579 9和0.546 9。结论 思维进化算法优化BP神经网络模型具有较好的预测能力和泛化能力,以及较高的预测精度。与企业现用生产工艺相比,采用模型优化后热处理工艺的综合力学性能有显著提高。 展开更多

关键词 BP神经网络 思维进化算法(MEA) 316L 极薄带 热处理 综合量化

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不锈钢极薄带在拉伸弯曲中曲率的精细化计算 被引量：1

2

作者 赵剑 周存龙 +3 位作者 魏东 王天翔 廖席 赵永顺 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第10期160-166,共7页

针对在由力学挠曲特性推导的拉弯矫直弯曲曲率公式中存在理论计算值与实验测量值误差较大的问题,将弯曲单元中的带材曲线假设为抛物线,推导出带材张力切向角度与张力和矫直辊压弯量之间关系的计算公式,对原曲率计算方法进行了优化。并以... 针对在由力学挠曲特性推导的拉弯矫直弯曲曲率公式中存在理论计算值与实验测量值误差较大的问题,将弯曲单元中的带材曲线假设为抛物线,推导出带材张力切向角度与张力和矫直辊压弯量之间关系的计算公式,对原曲率计算方法进行了优化。并以304不锈钢为研究对象进行了弯曲曲率测试实验,通过对带材下表面的弯曲曲线进行多项式拟合,分析出弯曲曲率实验值,并与理论计算值对比分析。结果表明,原公式计算结果与实验值误差在2.1%~127.0%,优化公式计算结果与实验值误差在2.3%~21.6%,优化曲率计算结果的最大误差比原公式计算结果最大误差小105.4%,说明该公式计算的弯曲曲率与实际拉伸弯曲更吻合。 展开更多

关键词 拉弯矫直 张力 压弯量 最大弯曲曲率

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带钢拉伸弯曲矫直表面残余应力预测模型

3

作者 孙世杰 周存龙 +4 位作者 魏东 李国栋 王天翔 廖席 赵永顺 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期116-123,共8页

基于弹塑性弯曲变形理论建立了带钢在拉伸弯曲矫直后长度方向上残余应力的预测模型,并通过Abaqus大型有限元模拟软件及相关试验对该理论模型进行验证。结果表明:在带钢试样表面初始应力在-192.95~182 MPa范围内且呈“W”型分布的情况下... 基于弹塑性弯曲变形理论建立了带钢在拉伸弯曲矫直后长度方向上残余应力的预测模型,并通过Abaqus大型有限元模拟软件及相关试验对该理论模型进行验证。结果表明:在带钢试样表面初始应力在-192.95~182 MPa范围内且呈“W”型分布的情况下,设置矫直工艺为张力比为0.2、压下量为5 mm,经过一次拉伸弯曲矫直后试样表面残余应力均降低到-100 MPa以下,且在宽度方向上分布幅值平均值降低至42.98 MPa;预测模型计算结果与试验结果、模拟结果的平均误差分别为17.79%和11.18%。 展开更多

关键词 带钢 拉伸弯曲矫直 残余应力

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张力作用下304不锈钢箔材的轧制变形模拟 被引量：9

4

作者 王天翔 高祥明 +4 位作者 赵永顺 廖席 范婉婉 任忠凯 王涛 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期164-170,共7页

为了分析张力对304不锈钢箔材轧制过程中微观塑性变形行为的影响,通过率相关的晶体塑性有限元方法和Voronoi多晶体模型,模拟了304不锈钢箔材的轧制变形过程,得到了介观尺度上304不锈钢箔材不均匀变形和滑移系的运动状态。结果表明,增大... 为了分析张力对304不锈钢箔材轧制过程中微观塑性变形行为的影响,通过率相关的晶体塑性有限元方法和Voronoi多晶体模型,模拟了304不锈钢箔材的轧制变形过程,得到了介观尺度上304不锈钢箔材不均匀变形和滑移系的运动状态。结果表明,增大张力可以有效促进不锈钢箔材的塑性变形,明显降低所需的轧制力,减少轧制变形区内与上下轧辊相接触的晶界个数,同时,各位置处的剪切变形量随张力的增大略有减小。在相同张力作用下,由于晶粒形貌和取向的差异,晶界处和晶粒内的接触位置都可能是接触压力和摩擦应力最大的位置;受相邻晶粒协调作用的影响,各晶粒的变形量不同,微观应力应变分布存在集中区域;轧辊对表层晶粒和内部晶粒的滑移约束不同,造成表层晶粒和内部晶粒启动滑移系的种类以及滑移状态的差异。 展开更多

关键词 晶体塑性有限元 304不锈钢箔材 轧制变形 张力

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热轧带钢出口凸度数据驱动建模及智能化预测分析 被引量：17

5

作者 刘元铭 王振华 +2 位作者 王涛 刘文礼 熊晓燕 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第22期2728-2733,共6页

提出一种基于热轧现场生产数据和智能算法的新型带钢出口凸度预测模型,该模型采用差分进化算法对支持向量机的惩罚因子和核函数宽度进行优化。确定了支持向量回归模型的最佳参数组合,采用大量实际生产数据对模型进行训练并将其用于带钢... 提出一种基于热轧现场生产数据和智能算法的新型带钢出口凸度预测模型,该模型采用差分进化算法对支持向量机的惩罚因子和核函数宽度进行优化。确定了支持向量回归模型的最佳参数组合,采用大量实际生产数据对模型进行训练并将其用于带钢出口凸度预测。该模型结构简单、容易实现,其整体性能用平均绝对误差(MAE)、平均绝对百分误差(MAPE)、均方根误差(RMSE)和决定系数R2来评价。预测值和实际值的比较验证了所提出模型的可行性。 展开更多

关键词 凸度预测 差分进化算法 支持向量机 生产数据 热轧

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超声能场对SUS 304精密极薄带轧制表面形貌的影响规律 被引量：1

6

作者 王祖贵 赵永顺 +3 位作者 李宁 张睿祺 郭昊 任忠凯 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第10期79-89,共11页

为了解决不锈钢极薄带表面形貌在轧制后存在明显的轧制纹理以及较低的粗糙度等级等问题,将超声能场集成到精密极薄带轧制过程中,利用超声软化现象改善轧制过后极薄带的表面质量。在轧制实验研究基础上,利用形状测量激光显微系统表征了... 为了解决不锈钢极薄带表面形貌在轧制后存在明显的轧制纹理以及较低的粗糙度等级等问题,将超声能场集成到精密极薄带轧制过程中,利用超声软化现象改善轧制过后极薄带的表面质量。在轧制实验研究基础上,利用形状测量激光显微系统表征了传统冷轧和超声辅助轧制后极薄带表面形貌,并且利用轧向线粗糙度Ra、幅度参数S_(q)和S_(a)和混合参数S_(dq)和S_(dr)技术指标评价了精密极薄带表面几何特性。在9.1%的压下率和21μm振幅下,超声辅助轧制后极薄带表面的轧向线粗糙度、幅度参数和混合参数均下降;相比于原始带材,超声辅助轧制后的极薄带表面形貌得到明显的改善。 展开更多

关键词 SUS 304极薄带 精密轧制 超声能场 表面形貌 表征参数

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基于分子动力学研究纳米孔洞对多晶FeO/Fe中FeO断裂的影响

7

作者 龚建雄 周存龙 +3 位作者 郭瑞 柴泽琳 孟钰峰 王天翔 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2025年第5期81-89,共9页

孔洞缺陷是影响表面氧化皮断裂失效的重要因素.本文结合分子动力学软件Lammps和Atomsk软件建立了半径相同位置不同(模型1)和孔洞位置相同半径不同(模型2)两种模型,为了探究两者对FeO/Fe多晶模型拉伸失效的影响,文章从抗拉强度、断裂韧... 孔洞缺陷是影响表面氧化皮断裂失效的重要因素.本文结合分子动力学软件Lammps和Atomsk软件建立了半径相同位置不同(模型1)和孔洞位置相同半径不同(模型2)两种模型,为了探究两者对FeO/Fe多晶模型拉伸失效的影响,文章从抗拉强度、断裂韧性、中心对称参数(CSP)三方面进行了分析,模拟结果表明:1.当孔洞位于晶界和三叉点时,模型1和2的抗拉强度随着孔洞半径的增大而减小,断裂韧性在抗拉强度降低的同时增强.2.孔洞位于晶内时,模型2的抗拉强度呈现“先下降-后上升-再下降”的变化趋势,断裂韧性整体降低;模型1既增强了模型的抗拉强度,又降低了断裂韧性.3.裂纹扩展受孔洞半径影响较大,半径达到1 nm以上时,模型2的裂纹扩展速度加快,模型1的裂纹扩展速度减慢.本研究为进一步认识氧化皮的断裂过程提供了帮助. 展开更多

关键词 分子动力学 多晶FeO/Fe 预制孔洞 抗拉强度 断裂韧性

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含裂纹多晶FeO/Fe拉伸力学性能的分子动力学研究

8

作者 龚建雄 周存龙 +3 位作者 郭瑞 孟钰峰 李兴玉 王天翔 《材料科学与工艺》 北大核心 2025年第4期43-50,共8页

针对机械除鳞工艺中因氧化皮结构复杂,其破裂机理及力学性能难以掌握、除鳞工艺参数难以精确设定的问题,本文采用分子动力学模拟方法,建立多晶FeO/Fe模型,设置裂纹缺陷,模拟单轴拉伸下应变率和裂纹位置对多晶FeO/Fe断裂变形的影响。研... 针对机械除鳞工艺中因氧化皮结构复杂,其破裂机理及力学性能难以掌握、除鳞工艺参数难以精确设定的问题,本文采用分子动力学模拟方法,建立多晶FeO/Fe模型,设置裂纹缺陷,模拟单轴拉伸下应变率和裂纹位置对多晶FeO/Fe断裂变形的影响。研究表明:从中心对称参数可得原子紊乱程度不同,其由高到低的区域依次为裂纹缺陷>原始晶界>原始FeO/Fe界面>原始多晶内部;当应变率一定时,多晶FeO/Fe断裂行为有差异,完美模型(即无缺陷)及裂纹位于晶内、晶界时,失效方式为沿晶断裂;裂纹位于FeO/Fe界面时,失效方式为界面断裂。裂纹位于相同位置时,随着应变率从1×10^(9)s^(-1)增大到1×10^(10)s^(-1),位错总数量从51条增至105条,总长度从58.78nm增至112.11nm,模型塑性变形更强,抗拉强度逐渐升高,由2.21GPa增大到3.25GPa,且裂纹断裂程度逐渐减小。研究结果可对掌握氧化皮的破裂机理提供理论帮助,为精确除鳞工艺参数提供指导。 展开更多

关键词 多晶FeO/Fe 分子动力学 应变率 裂纹位置 位错 断裂

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金属复合极薄带制备工艺研究进展 被引量：5

9

作者 罗超 刘晓 +2 位作者 任忠凯 王涛 王天翔 《材料导报》 CSCD 北大核心 2023年第12期197-202,共6页

随着电子工业、微型机器人等相关产业向智能化、微型化发展,工业产品对金属复合材料厚度提出了更高要求,研发性能优良的金属复合极薄带具有重要意义。金属极薄带轧制过程受到最小可轧厚度的限制,这增加了异种金属复合极薄带的制备难度... 随着电子工业、微型机器人等相关产业向智能化、微型化发展,工业产品对金属复合材料厚度提出了更高要求,研发性能优良的金属复合极薄带具有重要意义。金属极薄带轧制过程受到最小可轧厚度的限制,这增加了异种金属复合极薄带的制备难度。目前,制备金属复合极薄带的主要方法有喷射沉积法、磁控溅射法、扩散焊接法和轧制复合法。喷射沉积法和磁控溅射法工艺复杂,成本较高,通过扩散焊接法得到的金属复合极薄带结合强度较低,难以大规模生产。轧制复合法可分为“先复合后减薄”和“先减薄后复合”组合工艺。“先复合后减薄”组合工艺在较为成熟的异种金属中厚板轧制复合技术基础上进行后续减薄过程,但此工艺复杂,成本较高;“先减薄后复合”组合工艺直接采用极薄带材作为原料,复合工艺较简单,但对设备要求较高。本文归纳了金属复合极薄带的制备方法,重点评析了轧制复合组合工艺在金属复合极薄带材制备的应用,综述了金属复合极薄带材制备过程方面的研究新进展,并预测了金属复合极薄带材制备工艺研究的发展方向。 展开更多

关键词 金属复合极薄带 轧制复合法 先复合后减薄 先减薄后复合

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脉冲电流辅助SUS304极薄带拉伸变形研究 被引量：6

10

作者 范婉婉 刘奇 +2 位作者 刘文文 王涛 王天翔 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期475-480,489,共7页

为了研究脉冲电流对SUS304极薄带拉伸变形的影响,进行了室温拉伸、通电拉伸以及通电空冷拉伸试验,分析了热效应和非热效应对宏观力学性能与微观组织的影响。结果表明,脉冲电流辅助SUS304极薄带拉伸变形过程中热效应和非热效应同时存在,... 为了研究脉冲电流对SUS304极薄带拉伸变形的影响,进行了室温拉伸、通电拉伸以及通电空冷拉伸试验,分析了热效应和非热效应对宏观力学性能与微观组织的影响。结果表明,脉冲电流辅助SUS304极薄带拉伸变形过程中热效应和非热效应同时存在,热效应导致材料流变应力减小,非热效应抑制TRIP效应,促进TWIP效应,改变了材料的塑性变形机制;没有高强度马氏体协调塑性变形,导致试样过早发生失稳断裂,其中试样的抗拉强度降低12.2%,断裂延伸率下降44.7%;同时,非热效应使试样在较低温度下发生了回复和再结晶现象;脉冲电流诱导了SUS304极薄带由韧性断裂向韧脆性断裂模式的转变,并且促进了变形织构生成。 展开更多

关键词 电流辅助加工 SUS304极薄带 拉伸变形 TRIP效应

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超声振动辅助SUS304薄带塑性变形的Johnson-Cook本构模型 被引量：2

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作者 李宁 廖席 +4 位作者 段浩杰 李赫 刘文文 赵利平 任忠凯 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期162-168,共7页

通过超声能场辅助SUS304薄带拉伸试验发现,薄带塑性变形过程中的流动应力明显下降,体现了超声的软化效应。硬化指数和硬化系数随着超声能量的增加呈指数增加,且伸长率也发生了明显的下降,说明超声能场的加入对材料产生了硬化作用。相较... 通过超声能场辅助SUS304薄带拉伸试验发现,薄带塑性变形过程中的流动应力明显下降,体现了超声的软化效应。硬化指数和硬化系数随着超声能量的增加呈指数增加,且伸长率也发生了明显的下降,说明超声能场的加入对材料产生了硬化作用。相较于常规拉伸,施加超声能场后薄带的应变速率也发生了明显的提升,说明超声提高了薄带的应变速率敏感性。基于Johnson-Cook本构模型,建立了超声能场作用下SUS304薄带塑性变形的本构模型,用于定量分析超声能场振幅对SUS304薄带塑性变形的影响。 展开更多

关键词 Johnson-Cook本构模型 超声能场 304不锈钢薄带 软化效应

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SUS304极薄带拉伸过程中的褶皱试验

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作者 陈志鑫 周存龙 +3 位作者 赵剑 王天翔 廖席 赵永顺 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期162-167,共6页

针对不锈钢极薄带在弹塑性拉伸过程中出现的褶皱现象,对数字图像相关技术采集的厚度为0.02 mm的SUS304极薄带拉伸试验数据进行了分析,探讨了褶皱形成机理。结果表明,SUS304极薄带产生纵向褶皱主要是由横向应变超过10.104%时,两侧产生的... 针对不锈钢极薄带在弹塑性拉伸过程中出现的褶皱现象,对数字图像相关技术采集的厚度为0.02 mm的SUS304极薄带拉伸试验数据进行了分析,探讨了褶皱形成机理。结果表明,SUS304极薄带产生纵向褶皱主要是由横向应变超过10.104%时,两侧产生的内部横向压应力促使试样向中间挤压运动导致的。其表面不断有新褶皱产生,原有褶皱不断向两端扩展变化,皱曲程度加深,表面褶皱数量不断增多,纵向褶皱纹理越加明显,且纵向褶皱波长远大于波峰到波谷的垂直距离;SUS304极薄带拉伸断裂形式为从边部撕裂并逐渐向内扩展。 展开更多

关键词 不锈钢极薄带 拉伸试验 褶皱 数字图像相关

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轧制压下率对镍涂层复合板界面微观结构和力学性能的影响 被引量：1

13

作者 吕家东 王潇洒 +4 位作者 陈鹏 马晓宝 王涛 王向宇 黄庆学 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期52-60,共9页

针对镁/铝复合板在轧制过程中接触界面极易生成镁/铝金属间化合物,导致界面结合强度降低的问题,采用“冷喷涂镍中间层+热轧”工艺制备出铝/镁/铝复合板。研究不同压下率对复合板界面微观结构和力学性能的影响。结果表明,“冷喷涂镍中间... 针对镁/铝复合板在轧制过程中接触界面极易生成镁/铝金属间化合物,导致界面结合强度降低的问题,采用“冷喷涂镍中间层+热轧”工艺制备出铝/镁/铝复合板。研究不同压下率对复合板界面微观结构和力学性能的影响。结果表明,“冷喷涂镍中间层+热轧”工艺可有效抑制轧制过程中镁/铝金属间化合物的生成。随着压下率的增加,复合板界面原子扩散层厚度增加,界面结合强度随之增加。当压下率为45%时,界面结合强度达到最高为33.03 MPa。当压下率为35%时,复合板的极限抗拉强度和断裂伸长率达到峰值,分别为328.1 MPa和8.6%,呈现出最优的拉伸性能。当压下率为25%时,由于界面结合强度较低,镁/铝复合板界面在拉伸断裂后出现较严重的分层现象。 展开更多

关键词 镁/铝复合板 冷喷涂 热轧 界面微观结构 力学性能

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冷喷涂层对镁/铝复合板界面微观结构和力学性能的影响 被引量：1

14

作者 陈鹏 吕家东 +3 位作者 王潇洒 马晓宝 王向宇 王涛 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期150-158,共9页

针对镁/铝复合板在轧制过程中存在界面极易氧化和析出脆性金属间化合物的问题,采用冷喷涂技术在镁合金基体表面分别制备镍涂层、铝涂层以及镍+铝涂层,按照Al/Mg/Al形式组坯轧制,轧制温度为400℃,压下率为35%。研究了不同冷喷涂层对复合... 针对镁/铝复合板在轧制过程中存在界面极易氧化和析出脆性金属间化合物的问题,采用冷喷涂技术在镁合金基体表面分别制备镍涂层、铝涂层以及镍+铝涂层,按照Al/Mg/Al形式组坯轧制,轧制温度为400℃,压下率为35%。研究了不同冷喷涂层对复合板界面微观结构和力学性能的影响。结果表明冷喷涂3种涂层后,镁合金基体表面粗糙度降低,显微硬度升高。镍涂层复合板表面粗糙度最高,为13.29μm;镍+铝涂层复合板显微硬度最高,为125.23 HV。3种涂层复合板的界面结合强度和抗拉强度均高于无涂层。冷喷镍涂层复合板的综合力学性能最优,结合强度和伸长率最高,分别为19.73 MPa和8.6%,抗拉强度为328.1 MPa,仅次于铝涂层复合板的335.23 MPa。 展开更多

关键词 镁/铝复合板 冷喷涂 界面微观结构 力学性能

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轧制速度对铜/铝复合板结合强度的影响 被引量：4

15

作者 王天翔 胡尚举 武显斌 《热加工工艺》 北大核心 2019年第3期179-182,186,共5页

基于复合板结合强度计算模型,用数值模拟和实验研究了轧制速度对铜/铝复合板结合强度的影响。结果表明,随着轧制速度的增加,组元金属的应变均小幅度增加,变形区正应力峰值则基本保持不变。轧制速度为125 mm/s时,铜铝结合界面上节点速度... 基于复合板结合强度计算模型,用数值模拟和实验研究了轧制速度对铜/铝复合板结合强度的影响。结果表明,随着轧制速度的增加,组元金属的应变均小幅度增加,变形区正应力峰值则基本保持不变。轧制速度为125 mm/s时,铜铝结合界面上节点速度的一致性较好,在不考虑金属复合时间对结合强度影响时,轧制速度125 mm/s最有利于组元金属的结合。随着轧制速度的增加,铜/铝复合板的结合强度先增大后减小,且轧制速度为125 mm/s时,结合强度达到最高。 展开更多

关键词 数值模拟 轧制速度 结合界面 结合强度

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应用六西格玛提高光亮退火线的设备开动率 被引量：3

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作者 胡尚举 吕坚 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2018年第6期114-120,126,共8页

通过六西格玛改进流程,对内部和外部的需求进行收集,针对影响光亮设备开动率的关键输入因子:炉区通信、3#张力辊、4#张力辊和电源供电进行分析控制。通过DOE实验设计找出PID控制积分值和比例值的最优值,改良关键部位的硬件和软件,提高... 通过六西格玛改进流程,对内部和外部的需求进行收集,针对影响光亮设备开动率的关键输入因子:炉区通信、3#张力辊、4#张力辊和电源供电进行分析控制。通过DOE实验设计找出PID控制积分值和比例值的最优值,改良关键部位的硬件和软件,提高电气方面和机械方面设备运行的稳定性,保证设备完善的功能精度,从而降低了故障时间,有效实现了设备开动率的提升。 展开更多

关键词 六西格玛 开动率 因子 质量控制

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