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1概述

包裝機(jī)組是德國(guó)某公司研制生產(chǎn)的高速軟包設(shè)備，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為500 包/min,某卷煙廠從1991年陸續(xù)引進(jìn)，共計(jì)20臺(tái)套。其有較先進(jìn)的自動(dòng)控制和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)， 該機(jī)型設(shè)計(jì)完善、緊湊，由小包機(jī)、小包透明紙包裝機(jī)、條盒包裝機(jī)、條盒透明紙包裝機(jī)組成。

2存在的問題

2003年集團(tuán)下達(dá)給生產(chǎn)部?jī)?nèi)襯考核指標(biāo)是2.78kg/箱，生產(chǎn)部下達(dá)給生產(chǎn)線內(nèi)襯的考核指 標(biāo)是2.76 kg/箱。而生產(chǎn)線（以乙生產(chǎn)線為例）2003年實(shí)際完成指標(biāo)為2.733kg/箱。但是到2004 年集團(tuán)與生產(chǎn)部下達(dá)給生產(chǎn)線的內(nèi)襯考核指標(biāo)就同時(shí)下降為2.72kg/箱，下降幅度達(dá)0.06kg/箱 與0.04kg/箱，按2003年的內(nèi)襯完成情況就根本無法達(dá)到考核指標(biāo)，因?yàn)殡S著設(shè)備運(yùn)行年限的 增加，以及內(nèi)襯生產(chǎn)廠家的質(zhì)量不穩(wěn)定，單純依靠提高設(shè)備效率來減低內(nèi)襯耗用越來越困難， 這給生產(chǎn)線完成指標(biāo)造成的壓力非常大，要完成任務(wù)，必須從根本上解決內(nèi)襯耗用問題。

3改進(jìn)方案

3.1改進(jìn)思路

3.1.1由于抓手搖臂抓取內(nèi)襯總長(zhǎng)度是157mm,使得內(nèi)襯在包裝煙支時(shí)它的重復(fù)疊接部分長(zhǎng)度是8~9mm,能否通過科學(xué)的改進(jìn)方法使內(nèi)襯重復(fù)疊接的長(zhǎng)度縮短2~3mm就成了此項(xiàng) 技術(shù)改進(jìn)的關(guān)鍵切入點(diǎn)。經(jīng)過分析論證，內(nèi)襯疊接長(zhǎng)度其實(shí)只需5mm就足夠了，而且不影響 產(chǎn)品的包裝質(zhì)量，同時(shí)也就使內(nèi)襯消耗可大幅度降低。

3.1.2抓手搖臂能實(shí)現(xiàn)圓弧擺動(dòng)來抓取內(nèi)襯是通過一根可調(diào)節(jié)螺桿與其相連，可調(diào)節(jié)螺 桿又是由小包機(jī)箱體內(nèi)的凸輪機(jī)構(gòu)通過軸傳輸出規(guī)定的運(yùn)動(dòng)軌跡到連桿大臂來帶動(dòng)可調(diào)節(jié)螺 桿，從而帶動(dòng)抓手搖臂往復(fù)擺動(dòng)來抓取內(nèi)襯（如圖1所示）

抓手搖臂傳動(dòng)系統(tǒng)圖

3.2改進(jìn)方案

從傳動(dòng)系統(tǒng)本身的運(yùn)動(dòng)方式和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析來看，要想從改變它的結(jié)構(gòu)來達(dá)到減少內(nèi)襯的 裁切長(zhǎng)度根本無法實(shí)現(xiàn)，經(jīng)過分析論證,決定只有從傳動(dòng)系統(tǒng)本身的運(yùn)動(dòng)方式入手。

3.2.1方案一

通過改變凸輪機(jī)構(gòu)的滑動(dòng)行程可以改變傳動(dòng)大臂的擺動(dòng)行程，經(jīng)可調(diào)節(jié)螺桿帶動(dòng)，也就改 變了抓手搖臂的行程，可以達(dá)到減少內(nèi)襯的長(zhǎng)度，但是凸輪機(jī)構(gòu)本身處在小包機(jī)內(nèi)部，況且對(duì) 凸輪機(jī)構(gòu)重新設(shè)計(jì)，成本太高，改動(dòng)復(fù)雜，存在許多的不確定因素，不利于實(shí)施。

3.2.2 方案二

拋開凸輪與連桿大臂，把重點(diǎn)集中在抓手搖臂的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)分析來看，由于抓手搖臂與連桿 大臂都是作圓弧擺動(dòng)，因此，只要減短抓手搖臂的擺動(dòng)行程就可以達(dá)到減短內(nèi)襯的抓取長(zhǎng)度。 而要縮短抓手搖臂的擺動(dòng)行程，就必須使搖臂的擺動(dòng)擺角減小，但L怎樣減小，通過實(shí)驗(yàn)得出， 只要使連接螺桿與抓手搖臂的連接中心點(diǎn)向上移動(dòng)，搖臂擺動(dòng)圓弧的擺角減小，也就實(shí)現(xiàn)了抓 取內(nèi)襯縮短的最終目的。

3.2.3改進(jìn)內(nèi)容

小包機(jī)是通過抓手搖臂的往復(fù)圓弧擺動(dòng)來實(shí)現(xiàn)抓取長(zhǎng)度為157mm內(nèi)襯到盒 子上進(jìn)行包裝煙支的，通過在抓手搖臂與可調(diào)節(jié)連桿相連接的孔上嵌入一個(gè)偏心銅套，使可調(diào) 節(jié)連桿與抓手搖臂相連接孔的中心點(diǎn)在原來的基礎(chǔ)上上移，由于中心點(diǎn)的改變，使抓手搖臂擺 動(dòng)擺角減小，而擺角減小,最終導(dǎo)致抓手搖臂圓弧擺動(dòng)行程的縮短，實(shí)現(xiàn)了抓手搖臂抓取內(nèi)襯 長(zhǎng)度減短為154mm的目的，使內(nèi)襯在生產(chǎn)中的耗用量大幅降低，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益（如下圖示）。

 

作圖論證法步驟：

（1） 以D點(diǎn)為圓心，桿DE （抓手搖臂長(zhǎng)）為半徑作圓弧F。如上圖所示，作為桿DE的 起始位置。

（2） 以E點(diǎn)為圓心，行程S作半徑畫圓弧G與圓弧F相交于點(diǎn)矽，連接DE，兩點(diǎn)，即得 桿DE運(yùn)動(dòng)行程的終止位置。

（3 ）以D點(diǎn)為圓心，桿長(zhǎng)DC（抓手搖臂與可調(diào)節(jié)螺桿的連接中心點(diǎn)到抓手搖臂的起點(diǎn) 位置的距離）為半徑畫圓弧H,與直線DE、DE，相交于C、仗兩點(diǎn),即得軸心點(diǎn)C在起始和終 止的位置。

（4）以A點(diǎn)為圓心，桿長(zhǎng)AB （連接大臂長(zhǎng)）為半徑畫圓弧I。再以C點(diǎn)為圓心，桿BC 長(zhǎng)（可調(diào)節(jié)螺桿長(zhǎng)）為半徑畫圓弧Jo兩圓相交于B點(diǎn)（圖示位置），連接B、C兩點(diǎn)，即可 得連桿BC在起始時(shí)刻的位置。

5. 以C，為圓心，桿長(zhǎng)BC為半徑畫圓弧K,與圓弧I相交于B，點(diǎn)，連接B，、C，兩點(diǎn)， 即得連桿BC在終止時(shí)的位置。

當(dāng)C點(diǎn)即軸心沿桿DE延長(zhǎng)一定距離時(shí)，如圖所示延長(zhǎng)到弓點(diǎn)，為保證桿DE在變化后起 始位置不變，則桿BC (可調(diào)節(jié)螺桿)須作調(diào)節(jié)以適合其變化，同時(shí)還要保證桿AB的運(yùn)動(dòng)不 變，由作圖可知桿BC須加長(zhǎng)。

6. 連接q與B點(diǎn)，即得軸心變化后，連桿BC的位置與變化。
7. 以B，為圓心，桿長(zhǎng)BC】為半徑畫圓弧L,以D點(diǎn)為圓心，DC】長(zhǎng)為半徑畫圓弧M, 兩弧相交于點(diǎn)，連接DC：并延長(zhǎng)與圓弧F相交于E；點(diǎn)，即得桿DE在軸心C點(diǎn)變化后的終 止位置。

由以上的作圖法可以看出，當(dāng)軸心變化引起桿DC增加時(shí)，桿DE的擺動(dòng)角度將變小，如 圖所示圓弧礦的弧長(zhǎng)即為行程的縮短量。

3.23.2計(jì)算法

根據(jù)微分在工程技術(shù)中的應(yīng)用，對(duì)此題采用如下方法進(jìn)行近似計(jì)算：

據(jù)弧長(zhǎng)公式：S=(pL 式中S：行程，程：擺角，L：半徑，

則有 AS«ds =，L + 帽/ = A^L + 伊 AL

由于此題只考慮其運(yùn)動(dòng)的終止位置，而終止位置時(shí)桿L的角速度G)為0,即As =£0 = 0。 故上式可簡(jiǎn)化為ASw *AL 式中的租可以用下面方法求出： 因?yàn)閷?shí)測(cè)行程為弧長(zhǎng)時(shí)，則

(P =行齢長(zhǎng)

根據(jù)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，求E點(diǎn)行程的變化量，則Se=豐必DC

據(jù)實(shí)際測(cè)量行程細(xì)=157 mm

桿乙de = 265mm ,桿乙” =156mm , AS = 3mm 代入公式：站廣笑*若*"=甕*螺*犯=3 則得到變化后中心點(diǎn)上移的近似值A(chǔ)L =2.98 mm 所以變化后桿的中心點(diǎn)上移了 2.98mm,由于 實(shí)際測(cè)量存在誤差故取3mm為最后的實(shí)際縮短 值，與大量的實(shí)際檢測(cè)縮短3mm基本相符。

3.3材料選擇

由于此處連接點(diǎn)不產(chǎn)生扭矩，也無沖擊力， 故磨損不大，銅套完全滿足工藝要求，況且銅套 加工工藝簡(jiǎn)單,成本低廉。故選擇鋁黃銅，當(dāng)然， 可選擇機(jī)械性能更好的青銅。

銅套設(shè)計(jì)尺寸如右圖：(單位：mm)

3.4加工方法

在抓手搖臂原孔的基礎(chǔ)上打孔，再鑲進(jìn)銅套，形成過盈配合，進(jìn)行熱處理待冷卻后再加工 皿2的偏心孔，這保證了偏心孔不會(huì)變形，使得抓手搖臂傳動(dòng)平穩(wěn)、精確。

4實(shí)施效果

 

4.1從2004年1月

改進(jìn)成功后，到5月陸續(xù)完成在生產(chǎn)一部20套小包機(jī) 上的改造，至今運(yùn)行近兩年，運(yùn)行狀況穩(wěn)定，內(nèi)襯消耗降幅明顯。2004年上半年生產(chǎn)一部完 成產(chǎn)量為285 506.412箱，耗用內(nèi)襯776 989.02kg,平均單箱耗用為2.72144kg/箱，這還是在此 項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)中并已完成兩個(gè)月的情況下才接近集團(tuán)與生產(chǎn)部下達(dá)的考核指標(biāo)。但是在2004年 下半年生產(chǎn)一部共完成產(chǎn)量254 046.112箱，內(nèi)襯耗用685 033.68kg,平均單箱耗用2.69kg/箱， 比上半年的2.72144kg/箱突降0.03kg/箱。上下半年的平均得岀2004年全年的單箱耗用內(nèi)襯為 2.71kg/箱。

從2005年1~10月反饋得來數(shù)據(jù)如下：

2005年1~10月生產(chǎn)一部共完成產(chǎn)量511 458.296箱，內(nèi)襯耗用為1 310 495.92kg。單箱耗 用內(nèi)襯為2.68kg/箱，下降幅度較明顯，耗用量減低證明了此項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)的重要性。

4.2使用周期長(zhǎng)，運(yùn)行近兩年來沒有發(fā)現(xiàn)銅套損壞及對(duì)設(shè)備運(yùn)行有影響。

4.3由于煙支直徑縮小是煙草企業(yè)未來的發(fā)展趨勢(shì)，故此項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)既保證降低了內(nèi)襯 消耗，又為煙支直徑縮小而繼續(xù)對(duì)縮短內(nèi)襯長(zhǎng)度進(jìn)行改進(jìn)提供可靠保證。

 

1. 內(nèi)襯平均單耗計(jì)算公式:

平均單耗=年耗內(nèi)襯:年產(chǎn)量

如：2004 年上半年平均單耗=776 989.02+285 506.412=2.71kg/箱

2. 節(jié)約內(nèi)襯計(jì)算公式：

節(jié)約內(nèi)襯=（部考核指標(biāo)-生產(chǎn)線完成指標(biāo)）x年產(chǎn)量

如：2004 年下半年節(jié)約內(nèi)襯=（ 2.72 -2.696 ） x254 046.112=6 097.1kg

3. 節(jié)約內(nèi)襯費(fèi)用

生產(chǎn)一部用5種價(jià)格的內(nèi)襯產(chǎn)品，取平均值（22 + 23 + 24 + 25 + 27 ） ：5=24.2元/kg 節(jié)約內(nèi)襯費(fèi)用=節(jié)約內(nèi)襯公斤數(shù)x價(jià)格

如2004年下半年節(jié)約內(nèi)襯費(fèi)用=6 097.1x24.2=147 549.98元

4. 節(jié)約內(nèi)襯長(zhǎng)度計(jì)算公式：

節(jié)約內(nèi)襯長(zhǎng)度=產(chǎn)量（箱）x5 （件）x50 （條）x10 （包）x0.003m

如：2004年下半年節(jié)約內(nèi)襯長(zhǎng)度

254 046.112x5x50x10x0.003=1 905 345,84m

5. 新增產(chǎn)量（箱）

增增產(chǎn)量=節(jié)約內(nèi)襯長(zhǎng)度（m）:一包煙內(nèi)襯長(zhǎng)?。ò╊i（條）（件）

如：2004 年新增產(chǎn)量：1 905 345.84t0.154t10t50t5=4 948.95 箱

5總結(jié)

這次小包機(jī)內(nèi)襯裁切長(zhǎng)度縮短的改進(jìn)成功，選擇了比較合理的解決方案，使 連接孔的中心點(diǎn)在原來的基礎(chǔ)上上移3mm,改進(jìn)后有效降低了內(nèi)襯消耗量，同時(shí)，保證了產(chǎn) 品質(zhì)量。

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