ZJ17 型卷烟机快速装拆装置设计

程 纬 骆吉华 卿盛云 田 锐 罗兴林

（贵州中烟工业有限责任公司贵定卷烟厂，贵定 551300）

ZJ17 卷烟机是引进德国豪尼（HAUNI）公司设计制造的卷接机组，生产能力为每分钟7 000 支，是大中型卷烟厂的主要生产设备，是具有高生产率和高可靠性的滤嘴卷烟自动生产线。该设备使用的零件都会磨损，需要维护和保养[1]。其中，SE 部分的牌子箱、MAX 部分的调头鼓轮维修，都需要将部件整体拆装下来再进行零件的拆分和更换，费力、耗时、不安全。为此研制卷接机部件拆装装置，实现对牌子箱部件、调头轮部件的快速、安全拆装。

1 现状分析

1.1 各部件整体质量

分别对各部件的质量进行统计，具体结果见表1。

表1 各部件的质量统计表

由表1 可见，3 个部件的质量都比较大，1 个人无法将部件整体从ZJ17 型设备上拆分和装配，需要2 ～3 人才能完成整体拆装但不省力，同时不安全[2]。

1.2 部件整体拆装耗时

在2 名熟练修理工拆装的过程中进行修理耗时统计，具体耗时见表2。从表2 可以得出，人工拆装过程很耗时，以每台班运行8 h 计算，设备运行效率降低。作为生产企业，耽误生产时间就会增加时间成本，降低生产效率。

表2 部件整体人工拆装耗时统计表

1.3 整体拆装费力、耗时和安全性分析

由于ZJ17型卷烟机在维修以上部件时空间有限，操作不方便，同时单个部件质量较大，1 人无法完成，需要2 ～3 人配合完成。另外，装配时需要与设备定位孔进行精确装配，用人的双手抬着部件进行一次性对位成功非常困难，有时需要进行多次对位，耗时较长。同时，人用力过度，反复多次后肌肉疲劳，导致部件易滑落伤害维修人员[3]。

2 装置设计要求

2.1 维修工艺流程

装置方案是将拆下来的部件运输到钳工台上进行零件更换和装配，并将组装好的部件运输到设备上进行精确的定位安装，达到设备的装配要求。改进前部件拆卸、运输、装配流程图，如图1 所示。改进后拆卸、运输、装配流程图，如图2 所示。

2.2 动作设计要求

研究内容包括装置底座结构、升降机构、平移滑动机构、对位工装以及配重平衡设计[4]。装置底座结构是可移动的，采取4 个带锁脚轮移动，实现运输功能，保证部件在设备与钳工平台之间的运输；升降机构主要实现部件装配时的高度，以及部件拆卸后运送至钳工平台时将部件升高到钳工平台的高度，且平稳放置在工作平台上；平移滑动机构主要实现部件装配时与装配基准面的紧密贴合；对位工装主要用于牌子箱、调头鼓轮等部件的拆装，减少人力的作用。配重平衡主要是满足整个装置在使用时所运输的部件不会翘头而损坏部件，同时满足运送过程的平稳性和安全性。

2.3 装置零件加工、装配要求

根据装置的使用范围、装配精度，可以采用机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

根据装置的承重要求，材料要具有较好的韧性、耐磨且硬度较高，所以选择普通合金钢类较合适。

3 设计方案的选择

为了更好地实现装置的设计要求，装置底座结构采用带锁脚轮滚动；平移滑动机构采取螺纹进给方式和轴承在导轨里采取相对滑动的方式；升降机构采取液压升降方式；对位工装则根据牌子箱、调头鼓轮的外形结构和装配要求设计两个不同的工装，且两个工装可以进行互换，借助装置平台进行工装互换使用。

4 装置机械结构设计

4.1 装置底座结构设计

装置底座主要起支撑、移动运输以及保障装置的稳定作用，车底座用U 形钢和长方形钢组装焊接而成（U 形钢的使用是便于平移机构轴承的装配）。在底座上装4 个带锁脚轮，需要固定时将带锁脚轮锁住，使用时解锁即可。在底座一端焊接一个扶手可以推拉，如图3 所示。

4.2 平移滑动机构设计

平移滑动机构主要实现部件装配时与基准面紧密贴合，拆卸时能平移离开基准面。由于部件质量较大，采用螺纹进给方式和轴承在导轨里以相对滑动的方式实现前后平移，并在螺杆上连接链条，通过转运手柄带动从动轮使螺杆转动，使升降机构和平台一起移动，结构如图4 所示。

4.3 升降机构的设计

升降机构主要是为了部件的升降、装置时的高度定位。为了满足升降要求，采用液压升降方式。部件质量最大为65 kg，所以选用双液压缸升降。在液压缸活塞上安装一个平台，使工装能安装在平台上使用。液压缸的液压油由手动液压泵供给，平台需要上升时打开阀门，手动使泵供给液压油，带动平台上升。需要下降时，将液压泵卸压平台即可。

4.4 工装设计

工装的设计主要是为了满足牌子箱、调头鼓轮的拆装方便。所以，针对不同的部件外形结构，设计两套不同的工装，便于两套工装在分别使用时能进行更换。这两套不同的工装都可以安装在工装底板上使用。

4.5 平衡设计

平衡设计是为了满足装置在装载和运输调头轮、牌子箱时不出现翘头现象，使整个装置重心处于中心，同时保证运输的平稳性[5]。配重块安装在把手的左右两侧，可根据所装载、运输的总成件质量进行平衡配块的匹配。

5 应用效果

5.1 设计验证

主要对牌子箱和调头鼓轮拆装进行验证。验证方法：熟练维修工1 名，1 台ZJ17 型卷烟机备用设备，秒表，拆装工具1 套。首先，进行平衡稳定性和安全性设计，通过在工装上施加不同质量的砝码进行质量平衡测试，测试其是否有翘头现象。其次，安全性测试，包括工装使用运输过程中有无变形、是否侧翻和翘头。工装安全性能测试结果如表3 所示。最后，对调头鼓轮部件和牌子箱部件进行拆装时间统计，结果如表4 所示。

表3 工装安全性能测试统计

表4 部件整体人工拆装耗时统计表

5.2 数据分析

在装置没有使用前对其质量平衡性和安全性进行测试。由表3 可见，它的平衡性和安全性满足使用要求。通过表4 可知，用1 名熟练维修工拆装测试后，不同部件的拆装所用时间都有减少，拆装调头轮效率提高48%，拆装第一牌子箱效率提高62%，拆装第二牌子箱效率提高62%，同时减少1 人。

6 结语

设计了一种快速拆装装置，将牌子箱和调头鼓轮工装进行互换使用，按部件外形结构和装配方式的不同，合理设计了升降机构、平移机构以及平衡块配重。结果表明：该装置最大承载质量为80 kg，满足所有部件中最大质量65 kg 的要求；拆装效率都有不同程度的提高，既提高了设备的整体生产效率，保证了设备的有效利用率，也提高了工人的维修安全系数。