淺析ZJ116卷煙機(jī)蜘蛛手法蘭拔取工具的設(shè)計(jì)

李華，萬云會(huì)，王紀(jì)貴，謝民

（紅塔煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司昭通卷煙廠，云南 昭通 657000）

ZJ116卷煙機(jī)是國產(chǎn)第一代雙煙道超高速卷煙設(shè)備，是繼ZJ17、ZJ112后，國產(chǎn)卷煙設(shè)備的又一主力機(jī)型。但在我廠的使用過程中，蜘蛛手前蓋油封圈處經(jīng)常由于油封損壞而發(fā)生漏油現(xiàn)象。當(dāng)出現(xiàn)漏油問題時(shí)，就需要立即更換油封，這時(shí)就需要拆下蜘蛛手法蘭。而蜘蛛手法蘭是嵌入前蓋板內(nèi)，屬于過盈配合。用現(xiàn)有方法拔取蜘蛛手法蘭時(shí)就比較費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，并且容易將蜘蛛手法蘭損壞。

1 現(xiàn)有拔取方法簡介

前蓋油封發(fā)生漏油時(shí)，需要先拆掉蜘蛛手臂，再拆掉法蘭，才能取出骨架油封進(jìn)行更換。在拆卸法蘭時(shí)，目前所用的方法及工具是（如圖1所示）：使用兩根撬棍伸入法蘭與前蓋板之間的間隙，小心翼翼地同時(shí)撬動(dòng)兩根撬棍，慢慢的將其撬離前蓋板。

圖1 現(xiàn)有法蘭拔取方式

2 存在問題分析

使用上述方法拔取法蘭時(shí)，法蘭拔取工具的操作難度很高。一方面，是操作性差。兩根撬棍不是一體的，很難保持均勻的施力，法蘭就容易出現(xiàn)形變或者損壞，如果法蘭損壞或者變形，就容易造成灰塵進(jìn)入油封，影響油封的密封效果；另一方面，是工作效率低下。為了保證拆卸下來的法蘭能二次使用，只能慢慢拆卸。這就需要修理人員花費(fèi)很多時(shí)間來完成這個(gè)過程；最后是存在負(fù)面影響。現(xiàn)有方法在拔取蜘蛛手法蘭的同時(shí)，還會(huì)損傷與法蘭配合的孔及前蓋板表面。

為了了解法蘭拔取的情況，在一次設(shè)備保養(yǎng)中，修理人員對(duì)3臺(tái)ZJ116卷煙機(jī)蜘蛛手法蘭的拆卸情況進(jìn)行了觀察統(tǒng)計(jì)，從調(diào)查統(tǒng)計(jì)中可知，拆卸時(shí)間小于10分鐘時(shí)，法蘭表面受到不同程度的損傷和變形，為了保證拆卸下來的法蘭保持完美，只能慢慢拆卸。因此，急需要解決法蘭拔取工具操作難度高的問題。

3 改進(jìn)思路

3.1 設(shè)計(jì)拔取工具的可行性分析

針對(duì)現(xiàn)有工具在法蘭拔取過程中因施力不均勻而操作難度高的問題，修理人員用廢舊拉馬改造出能均勻施力的簡易工具，再次對(duì)3臺(tái)卷煙機(jī)的法蘭進(jìn)行拆卸，拆卸后發(fā)現(xiàn)：使用能均勻施力的工具后，拔取用時(shí)少了，并且法蘭不會(huì)損壞、變形。因此，只要拔取工具能實(shí)現(xiàn)均勻施力即可又快又好地完成法蘭的拔取。

3.2 方案的提出

針對(duì)法蘭拆卸工具操作難度高，車間技術(shù)人員根據(jù)TRIZ原理的抽取原理和局部質(zhì)量原理，得到可采用的對(duì)策有，一是通過借鑒娃娃機(jī)抓手，設(shè)計(jì)制作一個(gè)活動(dòng)兩爪型法蘭拔取工具；二是通過借鑒血滴子周向均勻施力的原理，設(shè)計(jì)制作一個(gè)環(huán)形法蘭拔取工具。通過模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行客觀的分析，爪形工具用時(shí)多于環(huán)形工具，但兩個(gè)工具都沒有損傷部件，可見，在有效性和可靠性上環(huán)形工具優(yōu)于爪形工具。因此，選取環(huán)形法蘭拔取工具（示意圖如圖2）為最佳方案。

圖2 環(huán)形法蘭拔取工具示意圖

4 方案實(shí)施

提出方案后，修理人員對(duì)結(jié)構(gòu)、材料等進(jìn)行分析并選擇。

4.1 工具主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

為了滿足需求，本次設(shè)計(jì)通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：設(shè)計(jì)一個(gè)內(nèi)徑略大于蜘蛛手法蘭軸套外徑的凸臺(tái)圓環(huán)，圓環(huán)上設(shè)計(jì)三個(gè)螺孔，螺紋孔內(nèi)旋入螺桿，通過螺紋傳力，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，降低法蘭拔取的難度。凸臺(tái)圓環(huán)由兩段半圓環(huán)形塊組成，兩半圓環(huán)形塊的一端安裝一對(duì)不完全齒輪，用于兩塊半圓環(huán)形塊的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；兩半圓環(huán)形塊的另一端安裝一個(gè)快夾鎖緊扣，使用此專用工具時(shí)將快夾鎖緊扣打開，兩半圓環(huán)形塊向兩側(cè)擺開，然后夾在蜘蛛手法蘭的內(nèi)側(cè)，然后將快夾鎖緊扣鎖緊，之后通過旋轉(zhuǎn)螺桿即能將蜘蛛手法蘭拔出。

4.2 材料的選擇

材料需要滿足適用加工工具，加工方便，價(jià)格便宜，適用后不損壞與設(shè)備的接觸面，技術(shù)人員提出四種材料可供選擇：45#鋼、鑄鐵、鋁合金。并針對(duì)三種材料進(jìn)行對(duì)比：經(jīng)過適用性、技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性、機(jī)械性能等多方面的對(duì)比分析，選擇鋁合金作為環(huán)形法蘭拔取工具的材料。

4.3 工具圓環(huán)的尺寸

為了設(shè)計(jì)出來的工具能順利且高效地拔出法蘭，我們需要確認(rèn)圓環(huán)工具中的一些關(guān)鍵尺寸。我們通過查閱ZJ116修理手冊以及其他的國標(biāo)資料，得到部分尺寸，其余有相互作用的參數(shù)我們通過DOE實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)來確定。根據(jù)DOE實(shí)驗(yàn)，各因子主效應(yīng)和交互效應(yīng)顯著，模型擬合良好，由響應(yīng)曲面優(yōu)化圖確定出工具的最佳參數(shù)。

參數(shù)確定后，使用SolidWorks建立工具模型，并使用SolidWorks Simulation對(duì)危險(xiǎn)部位進(jìn)行校核。之后，通過SolidWorks導(dǎo)出工具的CAD圖，并委托機(jī)械廠加工工具。

5 應(yīng)用效果

工具加工完成后，檢查其各部分的尺寸及其精度是否符合設(shè)計(jì)的尺寸。之后，技術(shù)人員對(duì)4#機(jī)的蜘蛛手法蘭怕進(jìn)行拔取。目標(biāo)：拔取時(shí)，蜘蛛手法蘭組件表面無破損現(xiàn)象，并且拔取時(shí)間少于10分鐘。法蘭拔取調(diào)查表如表1。

表1 法蘭拔取調(diào)查表

使用工具后，拔取蜘蛛手法蘭的用時(shí)少了，法蘭組件表面破損現(xiàn)象得到改善，目標(biāo)達(dá)到。

達(dá)到目標(biāo)后，修理人員對(duì)工具是否對(duì)法蘭及前蓋產(chǎn)生負(fù)面影響進(jìn)行了檢查。從檢查中可以看出：使用新工具對(duì)蜘蛛手法蘭進(jìn)行拔取，在快速達(dá)到無破損拔取目標(biāo)的同時(shí)不會(huì)對(duì)蜘蛛手前蓋產(chǎn)生磨損。因此，此工具無不良影響。

經(jīng)過使用本次設(shè)計(jì)的環(huán)形法蘭拔取工具，蜘蛛手法蘭次均拔取時(shí)間由活動(dòng)前10.29分鐘，下降至活動(dòng)后次均1.68分鐘，對(duì)于蜘蛛手法蘭拔取這個(gè)產(chǎn)品而言，此次改進(jìn)屬于產(chǎn)量不變時(shí)間減少，適用效率計(jì)算公式：

ΔS=（Mt1-Mt2）÷Mt2×100%=

（10.29-1.68）÷1.68×100%=512.5%；

即，針對(duì)蜘蛛手法蘭拔取的維修效率提升了512.5%。

6 推廣應(yīng)用價(jià)值

本文對(duì)采用蜘蛛手機(jī)構(gòu)的ZJ116卷煙機(jī)蜘蛛手法蘭拔取方面進(jìn)行了研究，有效解決了蜘蛛手前蓋油封漏油維修設(shè)過程中法蘭拔取時(shí)間過長的問題，降低了維修時(shí)間，提高了維修效率。本文所設(shè)計(jì)的蜘蛛手法蘭拔取工具可以用在大部分采用蜘蛛手的卷煙機(jī)上，例如，PROTOS M5、ZJ119等高速卷煙機(jī)的蜘蛛手法蘭拔取。另外，本課題在ZJ116卷煙機(jī)蜘蛛手法蘭拔取方面的研究、解決思路和實(shí)驗(yàn)方法對(duì)解決類似問題有較強(qiáng)的借鑒意義。

7 結(jié)語

針對(duì)原有ZJ116卷煙機(jī)蜘蛛手法蘭拔取工具的不足，通過學(xué)習(xí)TRIZ原理，創(chuàng)新性地提出并設(shè)計(jì)了圓環(huán)形蜘蛛手法蘭取出工具，該工具拔取蜘蛛手法蘭既簡單又快速。使用工具后，法蘭拆卸時(shí)間得到降低，并且在法蘭拔取過程中保證了法蘭受力均勻，使法蘭不容易發(fā)生形變，也不會(huì)損壞，同時(shí)，該工具對(duì)與蜘蛛手法蘭配合的孔及前蓋表面不會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響。通過ZJ116卷煙機(jī)蜘蛛手法蘭拔取工具的設(shè)計(jì)，一方面，大大縮短了修理時(shí)間，提高了維修效率，降低了修理工的勞動(dòng)強(qiáng)度；另一方面，技術(shù)人員的創(chuàng)新能力得到了進(jìn)一步提升。