ZJ17 型卷煙機(jī)快速裝拆裝置設(shè)計(jì)

程 緯 駱吉華 卿盛云 田 銳 羅興林

（貴州中煙工業(yè)有限責(zé)任公司貴定卷煙廠，貴定 551300）

ZJ17 卷煙機(jī)是引進(jìn)德國豪尼（HAUNI）公司設(shè)計(jì)制造的卷接機(jī)組，生產(chǎn)能力為每分鐘7 000 支，是大中型卷煙廠的主要生產(chǎn)設(shè)備，是具有高生產(chǎn)率和高可靠性的濾嘴卷煙自動生產(chǎn)線。該設(shè)備使用的零件都會磨損，需要維護(hù)和保養(yǎng)[1]。其中，SE 部分的牌子箱、MAX 部分的調(diào)頭鼓輪維修，都需要將部件整體拆裝下來再進(jìn)行零件的拆分和更換，費(fèi)力、耗時(shí)、不安全。為此研制卷接機(jī)部件拆裝裝置，實(shí)現(xiàn)對牌子箱部件、調(diào)頭輪部件的快速、安全拆裝。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 各部件整體質(zhì)量

分別對各部件的質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，具體結(jié)果見表1。

表1 各部件的質(zhì)量統(tǒng)計(jì)表

由表1 可見，3 個(gè)部件的質(zhì)量都比較大，1 個(gè)人無法將部件整體從ZJ17 型設(shè)備上拆分和裝配，需要2 ～3 人才能完成整體拆裝但不省力，同時(shí)不安全[2]。

1.2 部件整體拆裝耗時(shí)

在2 名熟練修理工拆裝的過程中進(jìn)行修理耗時(shí)統(tǒng)計(jì)，具體耗時(shí)見表2。從表2 可以得出，人工拆裝過程很耗時(shí)，以每臺班運(yùn)行8 h 計(jì)算，設(shè)備運(yùn)行效率降低。作為生產(chǎn)企業(yè)，耽誤生產(chǎn)時(shí)間就會增加時(shí)間成本，降低生產(chǎn)效率。

表2 部件整體人工拆裝耗時(shí)統(tǒng)計(jì)表

1.3 整體拆裝費(fèi)力、耗時(shí)和安全性分析

由于ZJ17型卷煙機(jī)在維修以上部件時(shí)空間有限，操作不方便，同時(shí)單個(gè)部件質(zhì)量較大，1 人無法完成，需要2 ～3 人配合完成。另外，裝配時(shí)需要與設(shè)備定位孔進(jìn)行精確裝配，用人的雙手抬著部件進(jìn)行一次性對位成功非常困難，有時(shí)需要進(jìn)行多次對位，耗時(shí)較長。同時(shí)，人用力過度，反復(fù)多次后肌肉疲勞，導(dǎo)致部件易滑落傷害維修人員[3]。

2 裝置設(shè)計(jì)要求

2.1 維修工藝流程

裝置方案是將拆下來的部件運(yùn)輸?shù)姐Q工臺上進(jìn)行零件更換和裝配，并將組裝好的部件運(yùn)輸?shù)皆O(shè)備上進(jìn)行精確的定位安裝，達(dá)到設(shè)備的裝配要求。改進(jìn)前部件拆卸、運(yùn)輸、裝配流程圖，如圖1 所示。改進(jìn)后拆卸、運(yùn)輸、裝配流程圖，如圖2 所示。

2.2 動作設(shè)計(jì)要求

研究內(nèi)容包括裝置底座結(jié)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、平移滑動機(jī)構(gòu)、對位工裝以及配重平衡設(shè)計(jì)[4]。裝置底座結(jié)構(gòu)是可移動的，采取4 個(gè)帶鎖腳輪移動，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸功能，保證部件在設(shè)備與鉗工平臺之間的運(yùn)輸；升降機(jī)構(gòu)主要實(shí)現(xiàn)部件裝配時(shí)的高度，以及部件拆卸后運(yùn)送至鉗工平臺時(shí)將部件升高到鉗工平臺的高度，且平穩(wěn)放置在工作平臺上；平移滑動機(jī)構(gòu)主要實(shí)現(xiàn)部件裝配時(shí)與裝配基準(zhǔn)面的緊密貼合；對位工裝主要用于牌子箱、調(diào)頭鼓輪等部件的拆裝，減少人力的作用。配重平衡主要是滿足整個(gè)裝置在使用時(shí)所運(yùn)輸?shù)牟考粫N頭而損壞部件，同時(shí)滿足運(yùn)送過程的平穩(wěn)性和安全性。

2.3 裝置零件加工、裝配要求

根據(jù)裝置的使用范圍、裝配精度，可以采用機(jī)加工的一般要求和焊接，且精度要求在0.06 ～0.50 mm即可。

2.4 材料要求

根據(jù)裝置的承重要求，材料要具有較好的韌性、耐磨且硬度較高，所以選擇普通合金鋼類較合適。

3 設(shè)計(jì)方案的選擇

為了更好地實(shí)現(xiàn)裝置的設(shè)計(jì)要求，裝置底座結(jié)構(gòu)采用帶鎖腳輪滾動；平移滑動機(jī)構(gòu)采取螺紋進(jìn)給方式和軸承在導(dǎo)軌里采取相對滑動的方式；升降機(jī)構(gòu)采取液壓升降方式；對位工裝則根據(jù)牌子箱、調(diào)頭鼓輪的外形結(jié)構(gòu)和裝配要求設(shè)計(jì)兩個(gè)不同的工裝，且兩個(gè)工裝可以進(jìn)行互換，借助裝置平臺進(jìn)行工裝互換使用。

4 裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1 裝置底座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

裝置底座主要起支撐、移動運(yùn)輸以及保障裝置的穩(wěn)定作用，車底座用U 形鋼和長方形鋼組裝焊接而成（U 形鋼的使用是便于平移機(jī)構(gòu)軸承的裝配）。在底座上裝4 個(gè)帶鎖腳輪，需要固定時(shí)將帶鎖腳輪鎖住，使用時(shí)解鎖即可。在底座一端焊接一個(gè)扶手可以推拉，如圖3 所示。

4.2 平移滑動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

平移滑動機(jī)構(gòu)主要實(shí)現(xiàn)部件裝配時(shí)與基準(zhǔn)面緊密貼合，拆卸時(shí)能平移離開基準(zhǔn)面。由于部件質(zhì)量較大，采用螺紋進(jìn)給方式和軸承在導(dǎo)軌里以相對滑動的方式實(shí)現(xiàn)前后平移，并在螺桿上連接鏈條，通過轉(zhuǎn)運(yùn)手柄帶動從動輪使螺桿轉(zhuǎn)動，使升降機(jī)構(gòu)和平臺一起移動，結(jié)構(gòu)如圖4 所示。

4.3 升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

升降機(jī)構(gòu)主要是為了部件的升降、裝置時(shí)的高度定位。為了滿足升降要求，采用液壓升降方式。部件質(zhì)量最大為65 kg，所以選用雙液壓缸升降。在液壓缸活塞上安裝一個(gè)平臺，使工裝能安裝在平臺上使用。液壓缸的液壓油由手動液壓泵供給，平臺需要上升時(shí)打開閥門，手動使泵供給液壓油，帶動平臺上升。需要下降時(shí)，將液壓泵卸壓平臺即可。

4.4 工裝設(shè)計(jì)

工裝的設(shè)計(jì)主要是為了滿足牌子箱、調(diào)頭鼓輪的拆裝方便。所以，針對不同的部件外形結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)兩套不同的工裝，便于兩套工裝在分別使用時(shí)能進(jìn)行更換。這兩套不同的工裝都可以安裝在工裝底板上使用。

4.5 平衡設(shè)計(jì)

平衡設(shè)計(jì)是為了滿足裝置在裝載和運(yùn)輸調(diào)頭輪、牌子箱時(shí)不出現(xiàn)翹頭現(xiàn)象，使整個(gè)裝置重心處于中心，同時(shí)保證運(yùn)輸?shù)钠椒€(wěn)性[5]。配重塊安裝在把手的左右兩側(cè)，可根據(jù)所裝載、運(yùn)輸?shù)目偝杉|(zhì)量進(jìn)行平衡配塊的匹配。

5 應(yīng)用效果

5.1 設(shè)計(jì)驗(yàn)證

主要對牌子箱和調(diào)頭鼓輪拆裝進(jìn)行驗(yàn)證。驗(yàn)證方法：熟練維修工1 名，1 臺ZJ17 型卷煙機(jī)備用設(shè)備，秒表，拆裝工具1 套。首先，進(jìn)行平衡穩(wěn)定性和安全性設(shè)計(jì)，通過在工裝上施加不同質(zhì)量的砝碼進(jìn)行質(zhì)量平衡測試，測試其是否有翹頭現(xiàn)象。其次，安全性測試，包括工裝使用運(yùn)輸過程中有無變形、是否側(cè)翻和翹頭。工裝安全性能測試結(jié)果如表3 所示。最后，對調(diào)頭鼓輪部件和牌子箱部件進(jìn)行拆裝時(shí)間統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表4 所示。

表3 工裝安全性能測試統(tǒng)計(jì)

表4 部件整體人工拆裝耗時(shí)統(tǒng)計(jì)表

5.2 數(shù)據(jù)分析

在裝置沒有使用前對其質(zhì)量平衡性和安全性進(jìn)行測試。由表3 可見，它的平衡性和安全性滿足使用要求。通過表4 可知，用1 名熟練維修工拆裝測試后，不同部件的拆裝所用時(shí)間都有減少，拆裝調(diào)頭輪效率提高48%，拆裝第一牌子箱效率提高62%，拆裝第二牌子箱效率提高62%，同時(shí)減少1 人。

6 結(jié)語

設(shè)計(jì)了一種快速拆裝裝置，將牌子箱和調(diào)頭鼓輪工裝進(jìn)行互換使用，按部件外形結(jié)構(gòu)和裝配方式的不同，合理設(shè)計(jì)了升降機(jī)構(gòu)、平移機(jī)構(gòu)以及平衡塊配重。結(jié)果表明：該裝置最大承載質(zhì)量為80 kg，滿足所有部件中最大質(zhì)量65 kg 的要求；拆裝效率都有不同程度的提高，既提高了設(shè)備的整體生產(chǎn)效率，保證了設(shè)備的有效利用率，也提高了工人的維修安全系數(shù)。