ZJ17 型卷煙機快速裝拆裝置設計

程 緯 駱吉華 卿盛云 田 銳 羅興林

（貴州中煙工業有限責任公司貴定卷煙廠，貴定 551300）

ZJ17 卷煙機是引進德國豪尼（HAUNI）公司設計制造的卷接機組，生產能力為每分鐘7 000 支，是大中型卷煙廠的主要生產設備，是具有高生產率和高可靠性的濾嘴卷煙自動生產線。該設備使用的零件都會磨損，需要維護和保養[1]。其中，SE 部分的牌子箱、MAX 部分的調頭鼓輪維修，都需要將部件整體拆裝下來再進行零件的拆分和更換，費力、耗時、不安全。為此研制卷接機部件拆裝裝置，實現對牌子箱部件、調頭輪部件的快速、安全拆裝。

1 現狀分析

1.1 各部件整體質量

分別對各部件的質量進行統計，具體結果見表1。

表1 各部件的質量統計表

由表1 可見，3 個部件的質量都比較大，1 個人無法將部件整體從ZJ17 型設備上拆分和裝配，需要2 ～3 人才能完成整體拆裝但不省力，同時不安全[2]。

1.2 部件整體拆裝耗時

在2 名熟練修理工拆裝的過程中進行修理耗時統計，具體耗時見表2。從表2 可以得出，人工拆裝過程很耗時，以每臺班運行8 h 計算，設備運行效率降低。作為生產企業，耽誤生產時間就會增加時間成本，降低生產效率。

表2 部件整體人工拆裝耗時統計表

1.3 整體拆裝費力、耗時和安全性分析

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

2 裝置設計要求

2.1 維修工藝流程

裝置方案是將拆下來的部件運輸到鉗工臺上進行零件更換和裝配，并將組裝好的部件運輸到設備上進行精確的定位安裝，達到設備的裝配要求。改進前部件拆卸、運輸、裝配流程圖，如圖1 所示。改進后拆卸、運輸、裝配流程圖，如圖2 所示。

2.2 動作設計要求

研究內容包括裝置底座結構、升降機構、平移滑動機構、對位工裝以及配重平衡設計[4]。裝置底座結構是可移動的，采取4 個帶鎖腳輪移動，實現運輸功能，保證部件在設備與鉗工平臺之間的運輸；升降機構主要實現部件裝配時的高度，以及部件拆卸后運送至鉗工平臺時將部件升高到鉗工平臺的高度，且平穩放置在工作平臺上；平移滑動機構主要實現部件裝配時與裝配基準面的緊密貼合；對位工裝主要用于牌子箱、調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裝置在使用時所運輸的部件不會翹頭而損壞部件，同時滿足運送過程的平穩性和安全性。

2.3 裝置零件加工、裝配要求

根據裝置的使用范圍、裝配精度，可以采用機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 設計方案的選擇

為了更好地實現裝置的設計要求，裝置底座結構采用帶鎖腳輪滾動；平移滑動機構采取螺紋進給方式和軸承在導軌里采取相對滑動的方式；升降機構采取液壓升降方式；對位工裝則根據牌子箱、調頭鼓輪的外形結構和裝配要求設計兩個不同的工裝，且兩個工裝可以進行互換，借助裝置平臺進行工裝互換使用。

4 裝置機械結構設計

4.1 裝置底座結構設計

裝置底座主要起支撐、移動運輸以及保障裝置的穩定作用，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構軸承的裝配）。在底座上裝4 個帶鎖腳輪，需要固定時將帶鎖腳輪鎖住，使用時解鎖即可。在底座一端焊接一個扶手可以推拉，如圖3 所示。

4.2 平移滑動機構設計

平移滑動機構主要實現部件裝配時與基準面緊密貼合，拆卸時能平移離開基準面。由于部件質量較大，采用螺紋進給方式和軸承在導軌里以相對滑動的方式實現前后平移，并在螺桿上連接鏈條，通過轉運手柄帶動從動輪使螺桿轉動，使升降機構和平臺一起移動，結構如圖4 所示。

4.3 升降機構的設計

升降機構主要是為了部件的升降、裝置時的高度定位。為了滿足升降要求，采用液壓升降方式。部件質量最大為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，平臺需要上升時打開閥門，手動使泵供給液壓油，帶動平臺上升。需要下降時，將液壓泵卸壓平臺即可。

4.4 工裝設計

工裝的設計主要是為了滿足牌子箱、調頭鼓輪的拆裝方便。所以，針對不同的部件外形結構，設計兩套不同的工裝，便于兩套工裝在分別使用時能進行更換。這兩套不同的工裝都可以安裝在工裝底板上使用。

4.5 平衡設計

平衡設計是為了滿足裝置在裝載和運輸調頭輪、牌子箱時不出現翹頭現象，使整個裝置重心處于中心，同時保證運輸的平穩性[5]。配重塊安裝在把手的左右兩側，可根據所裝載、運輸的總成件質量進行平衡配塊的匹配。

5 應用效果

5.1 設計驗證

主要對牌子箱和調頭鼓輪拆裝進行驗證。驗證方法：熟練維修工1 名，1 臺ZJ17 型卷煙機備用設備，秒表，拆裝工具1 套。首先，進行平衡穩定性和安全性設計，通過在工裝上施加不同質量的砝碼進行質量平衡測試，測試其是否有翹頭現象。其次，安全性測試，包括工裝使用運輸過程中有無變形、是否側翻和翹頭。工裝安全性能測試結果如表3 所示。最后，對調頭鼓輪部件和牌子箱部件進行拆裝時間統計，結果如表4 所示。

表3 工裝安全性能測試統計

表4 部件整體人工拆裝耗時統計表

5.2 數據分析

在裝置沒有使用前對其質量平衡性和安全性進行測試。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間都有減少，拆裝調頭輪效率提高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%，同時減少1 人。

6 結語

設計了一種快速拆裝裝置，將牌子箱和調頭鼓輪工裝進行互換使用，按部件外形結構和裝配方式的不同，合理設計了升降機構、平移機構以及平衡塊配重。結果表明：該裝置最大承載質量為80 kg，滿足所有部件中最大質量65 kg 的要求；拆裝效率都有不同程度的提高，既提高了設備的整體生產效率，保證了設備的有效利用率，也提高了工人的維修安全系數。