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1概述

包裝機組是德國某公司研制生產(chǎn)的高速軟包設(shè)備，設(shè)計生產(chǎn)能力為500 包/min,某卷煙廠從1991年陸續(xù)引進，共計20臺套。其有較先進的自動控制和監(jiān)測系統(tǒng)， 該機型設(shè)計完善、緊湊，由小包機、小包透明紙包裝機、條盒包裝機、條盒透明紙包裝機組成。

2存在的問題

2003年集團下達給生產(chǎn)部內(nèi)襯考核指標是2.78kg/箱，生產(chǎn)部下達給生產(chǎn)線內(nèi)襯的考核指 標是2.76 kg/箱。而生產(chǎn)線（以乙生產(chǎn)線為例）2003年實際完成指標為2.733kg/箱。但是到2004 年集團與生產(chǎn)部下達給生產(chǎn)線的內(nèi)襯考核指標就同時下降為2.72kg/箱，下降幅度達0.06kg/箱 與0.04kg/箱，按2003年的內(nèi)襯完成情況就根本無法達到考核指標，因為隨著設(shè)備運行年限的 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改進方案

3.1改進思路

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

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

抓手搖臂傳動系統(tǒng)圖

3.2改進方案

從傳動系統(tǒng)本身的運動方式和結(jié)構(gòu)特點分析來看，要想從改變它的結(jié)構(gòu)來達到減少內(nèi)襯的 裁切長度根本無法實現(xiàn)，經(jīng)過分析論證,決定只有從傳動系統(tǒng)本身的運動方式入手。

3.2.1方案一

通過改變凸輪機構(gòu)的滑動行程可以改變傳動大臂的擺動行程，經(jīng)可調(diào)節(jié)螺桿帶動，也就改 變了抓手搖臂的行程，可以達到減少內(nèi)襯的長度，但是凸輪機構(gòu)本身處在小包機內(nèi)部，況且對 凸輪機構(gòu)重新設(shè)計，成本太高，改動復雜，存在許多的不確定因素，不利于實施。

3.2.2 方案二

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

3.2.3改進內(nèi)容

小包機是通過抓手搖臂的往復圓弧擺動來實現(xiàn)抓取長度為157mm內(nèi)襯到盒 子上進行包裝煙支的，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在原來的基礎(chǔ)上上移，由于中心點的改變，使抓手搖臂擺 動擺角減小，而擺角減小,最終導致抓手搖臂圓弧擺動行程的縮短，實現(xiàn)了抓手搖臂抓取內(nèi)襯 長度減短為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)濟效益（如下圖示）。

 

作圖論證法步驟：

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

（2） 以E點為圓心，行程S作半徑畫圓弧G與圓弧F相交于點矽，連接DE，兩點，即得 桿DE運動行程的終止位置。

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

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

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

當C點即軸心沿桿DE延長一定距離時，如圖所示延長到弓點，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，同時還要保證桿AB的運動不 變，由作圖可知桿BC須加長。

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

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

3.23.2計算法

根據(jù)微分在工程技術(shù)中的應用，對此題采用如下方法進行近似計算：

據(jù)弧長公式：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動的終止位置，而終止位置時桿L的角速度G)為0,即As =£0 = 0。 故上式可簡化為ASw *AL 式中的租可以用下面方法求出： 因為實測行程為弧長時，則

(P =行齢長

根據(jù)運動關(guān)系，求E點行程的變化量，則Se=豐必DC

據(jù)實際測量行程細=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上移的近似值A(chǔ)L =2.98 mm 所以變化后桿的中心點上移了 2.98mm,由于 實際測量存在誤差故取3mm為最后的實際縮短 值，與大量的實際檢測縮短3mm基本相符。

3.3材料選擇

由于此處連接點不產(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 加工工藝簡單,成本低廉。故選擇鋁黃銅，當然， 可選擇機械性能更好的青銅。

銅套設(shè)計尺寸如右圖：(單位：mm)

3.4加工方法

在抓手搖臂原孔的基礎(chǔ)上打孔，再鑲進銅套，形成過盈配合，進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變形，使得抓手搖臂傳動平穩(wěn)、精確。

4實施效果

 

4.1從2004年1月

改進成功后，到5月陸續(xù)完成在生產(chǎn)一部20套小包機 上的改造，至今運行近兩年，運行狀況穩(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 項技術(shù)改進中并已完成兩個月的情況下才接近集團與生產(chǎn)部下達的考核指標。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技術(shù)改進的重要性。

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

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

 

1. 內(nèi)襯平均單耗計算公式:

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)襯計算公式：

節(jié)約內(nèi)襯=（部考核指標-生產(chǎn)線完成指標）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)襯費用

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

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

4. 節(jié)約內(nèi)襯長度計算公式：

節(jié)約內(nèi)襯長度=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)襯長度（m）:一包煙內(nèi)襯長小（包）頸（條）（件）

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

5總結(jié)

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

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