1、制粒機優化方法
    從制粒工藝到環模本身的各因素來看，環模制粒機(也稱顆粒機)的工作性能受到各方面的影響，如果單從制粒質量的角度出發，我們通過試驗分析是可以達到想要的目標，對制粒質量的影響因素可以分出與各指標的相關性，如前制粒工藝參數的優化，對于飼料的調質溫度、調制水分、油脂添加量、飼料的粉碎粒度與生產率、粉化率、電耗之間的影響關系，進行了試驗分析，找到了各個因素不同水平的優化組合。
    環模制粒機的性能從制粒質量、生產率到電耗，這些都是環模制粒機設計廠家及用戶都非常關心的性能指標，但是就另一個指標環模的使用壽命問題也同樣是一個不容忽視的問題，對于這一指標在環模制粒機的整機性能也是十分重要的，因此綜合評價指標必須考慮環模的使用壽命。
    本課題旨在圍繞整機性能的提高和優化進行研究，不僅要對影響整機性能的工藝參數優化，還要通過對環模不同模型的有限元分析進行結構參數優化，實現整機性能優化的目的，為實現這一目的，本文通過ANSYS對核心部件環模結構動力學、結構靜力學、熱結構耦合分析，研究結構參數的變化而引起的環模平均應力的變化對綜合指標的影響，深層次研究調質后物料的特性對綜合指標的影響。
    把環模的開孔率、長徑比（模孔的長度與模孔的直徑之比）作為重要的參數，安排環模的開孔率、長徑比、正交試驗表的每組試驗三者作為因素，開孔率A 35%、30%、40%分別為1，2，3個三水平，長徑比B 5.78、6.22、6.67、7.11、7.56依次為五個水平，正交試驗表的每組試驗C9個水平。通過ANSYS對環模的結構應力與應變后處理分析及強大的解算能力，進行排列組合式的試驗分析，完成對環模結構的定量分析。
2、結果與分析
2.1對平均應力的評價分析
    平均應力極差分析如表5.3
    表5.3平均應力極差分析
平均應力與各因素關系如圖5.12
    通過圖表可以知道試驗組這一因素對應力影響最大，說明進入制粒室的混合飼料不僅對制粒質量、生產率、電耗影響大，而且還直接關系著環模的使用壽命，很顯然混合飼料的調質后所具備的物料特性，對環模使用壽命影響較大；其次是開孔率，30%的開孔率時平均應力2276.04，長徑比對平均應力影響最小，長徑比7.56時平均應力為2085.04，長徑比為6.67時平均應力為2486.56;因此，在這組優化和有限元分析，就平均應力指標而言開孔率為30%、長徑比7.56、第7組試驗為最佳組合，也就是開孔率30%、長徑比7.56、調質溫度81度、油脂添加量Skg/噸、粉碎粒度3 mm時環模制粒機使用壽命最長。
2.2綜合評價
    上述配合中平均應力最小，但是不能說明這就是最佳的組合，在衡量環模制粒機的性能還必須考慮其它指標是否也達到了優化，因此對平均應力指標、生產率、電耗、粉化率做一個權重分級，平均應力權重25、生產率25、電耗20、粉化率30。
    綜合指標極差分析如表5.4
表5.4各因素不同水平下綜合指標值極差分析
綜合指標值與各因素關系如圖5.13
    從圖表可以知道，調質因素仍然對整機性能有著重要的影響，通過分析研究表明，在C7、A3、B5下環模制粒機的綜合性能較優，也就是環模的開孔率40%，長徑比7.56，調質溫度81度，油脂添加量Skg/噸，粉碎粒度3 mm時，環模制粒機有較好的綜合性能，分析還表明環模制粒機的整機性能提高必須是制粒工藝與環模結構的關聯優化，從折線圖可以清楚的看出調制后物料的特性對綜合指標值影響頗大，其次是環模的結構參數；極差分析表明環模的開孔率也對綜合指標值有較明顯的影響，環模結構參數開孔率和長徑比的變化，整體上對制粒機整機性能的提高（即結構參數變化的影響），貢獻率為15.3%；在2號組試驗綜合指標值最大，此時調質溫度60度，油脂添加量9kg/t，粉碎粒度1.5mm；在6號試驗組為因素時綜合指標值具有度量性質，也就是一般情況調質溫度為77度，油脂添加量為13kg/t，粉碎粒度3mm時的綜合指標值為中性，指標值低于它為較好的值；混合飼料調質后溫度、粉碎粒度、油脂添加量等整體上對制粒機整機性能的提高（即物料的影響），貢獻率為84.7%。
    對于物料和結構參數對總指標的影響，進一步深入研究，開孔率、長徑比混合飼料的調質溫度、油脂添加量、粉碎粒度等各個因素對綜合指標值的影響規律如圖5.14所示：
  從圖5.14中可以看出，調質溫度對綜合指標的影響最大，再依次是油脂添加量、開孔率、粉碎粒度、長徑比。對調質溫度、油脂添加量、粉碎粒度、開孔率、長徑比等因素與綜合指標的關系進行二次多項式回歸分析，得到如下回歸方程：
    (r相關系數：0.960662)
    Y-綜合指標值；Xl-開孔率；X2-長徑比；
    X3-調質溫度；X4-油脂添加量；X5-粉碎粒度；環模制粒機的實際工作參數、結構參數與優化值的比較如圖5.15所示：
    實際廠家在生產中，環模的開孔率為35.6%，在這以35%作為實際開孔率，制粒中采用的調質溫度77度，油脂添加量13kg/t，粉碎粒度3mm，長徑比6.67;優化曲線的開孔率40%，調質溫度81度，油脂添加量Skg/t，粉碎粒度3mm，長徑比7.56;從比較曲線來看，似乎差異性不大，但二者的整體評價值差異還是較大的，優化曲線的綜合評價值為3 8.78，而實際曲線的綜合評價值為72.44，指標值越小越好，因此優化曲線的結構參數和工藝參數為最優。
小結
    本文在UG環境下對環模制粒機核心部件環模參數化建模，解決UG與ANSYS的接口問題，以IDEAS為接口中介，實現環模在ANSYS下的仿真模型，利用ANSYS對其進行結構靜力學、結構動力學、結構熱耦合分析，以得到的平均應力作為環模制粒機使用壽命指標，與試驗指標粉化率、生產率、電耗等結合形成對環模制粒機的綜合評價，研究環模結構參數及物料屬性的變化對環模使用壽命的影響，完成對環模制粒機的整體優化。
    通過分析說明，環模制粒機的性能與調質、飼料的粒度、環模的結構有重要的深層次關聯；調質因素對整機性能有著重要的影響，環模的開孔率40%，長徑比7.56，調質溫度81度，油脂添加量5kg/噸，粉碎粒度3 mm時，環模制粒機有較好的綜合性能，分析還表明環模制粒機的整機性能提高必須是制粒工藝與環模結構的關聯優化，調制后物料的特性對綜合指標值影響頗大，其次是環模的結構參數；環模結構參數開孔率和長徑比的變化，整體上對制粒機整機性能的提高（即結構參數變化的影響），貢獻率為15.3%；混合飼料調質后溫度、粉碎粒度、油脂添加量等整體上對制粒機整機性能的提高（即物料的影響），貢獻率為84.7%。各個因素與綜合指標值的關系，調質溫度對綜合指標的影響最大，再依次是油脂添加量、開孔率、粉碎粒度、長徑比。
在實際生產中，廠家為了提高制粒質量達到標準，往往通過調整間隙，使環模與壓輥的工作間隙處于非常規狀態，這種忽視設計廠家對于環模制粒機的使用的技術要求，使環模的使用壽命急劇縮短；而設計方也沒就飼料的調質、飼料的粉碎粒度作一可靠的科學的定量分析，缺乏對使用者的技術指導；研究工作的結果表明要提高環模制粒機整體性能，照顧各個指標環節，調制因素、飼料粒度等原料因素、環模結構因素必須綜合考慮與評價，而要實現這一目標，有限元分析技術與試驗設計方法相結合實為科學的、有效的、合理的研究方法。
  環模制粒機核心部件的仿真模型主要是在UG環境下完成，解決UG與ANSYS的接口問題，以IDEAS為接口中介，在UG環境下對環模參數化建模，實現環模在ANSYS下的仿真模型；對環模進行了結構力分析并結合實驗對其完成優化。
    ·在對環模制粒機有關研究基礎上，建立了合理的約束關系完成了環模制粒機的核心部件的仿真幾何模型；
    ·通過試驗研究與分析，完成環模制粒機制粒工藝的參數優化；
    ·完成對環模的FEA動力學、靜力學分析及熱結構耦合分析；
    ·完成制粒工藝參數和環模結構參數的綜合優化；
    ·將試驗設計方法與有限元技術結合，探索出一條指導制粒機設計與制粒生產的方法；
一、創新點
    ·通過有限元分析和試驗設計方法結合，實現對環模制粒機性能的整體評價和優化；
    ·核心部件仿真模型的建立。
二、今后的努力方向
    ·繼續研究影響環模制粒機整體性能的因素，逐步尋找影響因素及相互關系；
    ·從結構設計的角度，研究環模非常規磨損的原因；
    ·繼續研究環模制粒機的仿真模型，研究零部件的加工精度對環模制粒機性能的影響并優化。
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