资源描述
关于 食品加工中 机械输送系统 的设计和制造的 一项研究 摘要 : 本文 通过介绍一项研究的成 果 ，用来 制定 改进输送机的 方法和 技术 ,这种 机械输送系统 的 制造和 装配 用 于 食品和饮料业 ， 将减少 设计与 制造的时间和成本。这种 用于输送机组件的设计和生产 改进的方法 是基于 其 材料，零件 数量 和成本 的最低额 ，使用 合理的 方法 设计制造 并 进行组装。利用改进的技术 于 输送系统测试 验证 了这种技术所 取得的 良好 成果。 与 常规方法 进行比较， 材料 整体 成本减少了 19 ， 装配 整体成本减少了 20 。 1 引言 应 用于 食品和饮料工业 的输送机系统 是高度自动化 的，它由 大 量零 部件构成 ， 其设计用于 快速的生产和装配线 中的产品 输送 ， 如食品 箱，饮料瓶，罐 等 。大部分 食品 和饮料 的加工和包装 需要 连续作业 ，这个过程中的集箱，瓶，罐 需要控制速度移动而 进行 装配作业。 他们的操作 需要 高效率和 高度可靠的机械输送带 ， 其范围涉及 从 整体类型到 架空类型地面链条到滚子或皮带驱动的输送系统 。 近年来 ，基于客户对低成本，高效率的机械输送系统 需求 的巨大压力， 输送带制造商 不得不 检讨他们目前的设计和组装方法 ， 不断进行新的研发和创新技术 ，以便 为他们的客户 制造更多经济可靠的传送带。 现在的大多数物料搬运设备，无论是硬件还是软件 ，都 是高度专业化的， 有 弹性的 ， 且 配置，安装和维修 费 都很昂贵 。输送机 根据他们的 位置 固定 在指定地点， 输送带则根据他们的综合速度固定 ， 这 使得更换 输送带系统非常困难和昂贵。 在现今 工业 革命性 改变 和发展的 市场 条件下 ，有必要实施一套新的制造策略， 开发 一个新的系统业务的概念和树立一个新的系统控制软件和硬件发展观，以便 在设计中 应用新一代 开放，灵活的物料装卸系统。 议员和 据 放系统的体系结构）模型 提出了一种新的模块化和可重构 的二维和三维输送系统，其中包括一个开放的可重构软件体系。根据 研究 指出 ，在 改善 面积 方面 输送机系统 运用于饮料业 是非常有限的。大部分的出版研究 都 直接 指 向于 努力改善输送系统 的运作 及 集成系统 和 高度精密的软件和硬件 . 本文 研究 目的是，提出 改善目前 应 用在 设计制造和楼层装配中使用展开链驱动机械传送带 的技术和做法 ,，以减少制造输送带的时间及成本 。运用 目前 制造业和整体装配 设计 的并行工程和设计原则的 概念 ， 对 几个关键 零件 进行 调查，调查其 在整个输送系统中功能， 材料适宜性，强度准则，成本和 组装的 便 捷性 。 对关键部分进行了修改， 重新设计成 新的 几何形状 以及 更换 新材料， 新的输送机零件 测试 验证了 改进设计 方法 ,是 一种新的 运用 制造和组装 的技术的测试输送带系统的设计。 2 设计制造和装配（ 近年来， 制造和装配 设计方面的研究 已成为 制造企业非常有用的帮手 ， 他们正考虑 利用这些研究来 改善他们的设施和制造 的方法。 不 过，一直很少有 涉及在输送机方面 的研究， 特别是有 关 绘图数据和重整 增多的问题 ,这一进程的输送设计都基于传统的设计 方法。大量的论文已发表调查相关的问题 应用各种方法要达到的结果证明 :经济，效率和成本有效的 公司 合作伙伴正在寻找中。 识 一般准则可确定为公司独 有的最佳做法，过程 或特定资源的限制。普遍 指出 或指明涉及普遍适用的规则，涉及设计师所了解和已意识到的 制造业领域 。下列原则 已编制为 指引 : 设计 零件数量最少 化 制定一份模块化设计 最 少 化 局部 的变化 设计部分 要多功能 设计的零件多用途 设计部分要 便于制造 避免单独紧固件 尽量遵守 设计 便于装配的原则 减少设计和处理时间 评估 有效的装配方法 消除调整 避免灵活的组成部分： 它们很难操作处理 使用部分已知的 条件 使用 最大寿命 的零件 寻找可靠的 供应商 减少组件 强调标准化 使用 简单 可靠的操作 最少化 设置和 操作 不要中途变更计划 这些设计准则应被看作是“最优建议“ 。它们通常会 产生 一个高品质，低成本的设计和制造。 当然 偶尔 作出 妥协 也 是 必须 的 ， 这样的话 ，如果一项指引不符合市场 营销或业绩 的 要求 , 选择或选定另一个“最优” 也是必要的 。 公司特有的最佳实践是指 在内部寻找一家可靠的公司研制， 这 通常需要较长的一段时间 ， 并且依 赖 于它的设计者 。这些设计规则 的 确定 有助于 该公司 提高质量和效率， 通过认识到 过程和设计 之间的整体 关系。公司使用这类准则作为培训的一部分 ,设计师设计的 产品需要大量的装配 和 维修 手册。 请注意，大部分的方法是好的，无论 是正在轻松，快捷地启动或正在更正式的 定量。 举例来说， 布思罗伊德 对 指引 就 被视为定量和系统化。 而 指引， 只是 来自有经验的专业人士 的 经验法则， 有着 更多的定性和不正式 性 。 3 常规输送系统的设计 设计和制造 输送机系统是一个非常复杂的时间消耗 过程。因为每一个输送系统都是自定义的国产产品，所以每俩个 项目在规模，产品和布局 方面 都 不同 。该系统 设计是 基于客户 的 要求和产品 的 特殊要求 。而且 ，该系统的布局应 适应公司所提供的空间 。设计 输送系统 布局 的过程中 涉及修改的时间可以是几天几月 或是几 年。 主要看其 与最低的成本和最 高客户端是否适合 。 图 1 布局输送系统塑料瓶 标签 图 1 显示了一示意图布局的一个典型的输送带系统安装在一条 用于塑料瓶标签 的 生产线。不同路段的输送带系统确定具体的技术名称， 被 使用在类似的工业应用 中 是 很 常见的 。 “单独路线”一节使产品 从多个行车线形成 一条行车线。 “放缓表”减少 速度，产品一旦 退出灌装机，贴标等 。 “大规模流动”一是用来配 合超高速的过程，例如，填料贴标等 。“转移表”用来转移 产品流动 的 方向。这些不同的输送部分是为了 控制产品 通过不同的处理机器 的 流量 。 一个 使用于 食品和饮料申请 的典型的机械输送系统由 超 过 200 个 机械和 电子 零件 组成 ，而这些零件的大小取决于系统的要求。一些共同但又 必不可少的组成部分可以标准化 ， 并累 积 了进入家庭的输送带系统侧架，间隔 隔板 ，终板， 盖板，内弯板，外板的弯曲，弯曲的轨道槽（驱动器，尾部和中端） 。 根据该长度输送带路段的数目，相应的轨道的宽度和类型以及 连锁店 的 需要 ， 这些零件的大小和数量各有 不同 。 在目前 设计 的 问题和缺点 中 ，制造和装配机械输送带是不尽相同，但包括 超过设计部分 组件成本高 涉及的装配维修时间长 使用非标准零件 4 改进的地方 为了 查明 已 降低 材料和劳工 成本 的 领域 ，这是一 种成本分析所有主要输送 部分进行估计的百分比成本的每一部分，在关系到所有这些部分的总成本 ，这种分析是识别的关键组成部分，这是主要负责增加输送带，从而为调查手段降低成本等部分。 表 1 显示了 50 条输送系统 成本分析 。 分析表明 ,1215 零件构成 其中输送系统 材料成本 的 79 ，进一步进行改善设计，以降低成本 是有可能的。出于 这些，七部分，被确定为关键零件（所显示的一 表 1 ）构成的最大数量的元件， 在数量和组成的超过 整体材料成本的 71 。其中，三个组成部分（ 腿脚设置，侧架和支持频率 ）被发现帐户总额 输送带的材料成本 的 50 。详细的分析，上述每12 部分进行考虑的原则 ，设计制造和面向装配的设计和一种新的改进设计研制个方 案。详情设计的改进一些选定的重要组成现介绍如下 : 表 1 输送机的关键部分基于零件的成本分析 产品描述 数量 使用材料 成本 改进必要性 腿 脚 设置 68 料腿的 侧架 80 米的 支持频率 400 频道的 弯曲的轨道 8 塑料 滚子轴 139 20 直径的轴 尾轴 39 35直径不锈钢 间隔 135 50 支持 磨损带 400 40 10 毫米塑料 支持侧磨带 132 塑料 终板 39 S 盖板 39 1.6 ， 腿 安装在侧架，以保持整个输送系统正常工作。 现有的设计输送腿工作， 制造 费用昂贵， 存在 稳定性 问题，造成 交货 延误 。延误通常是指 一些零件无法到达， 即 零件 从海外供应商的进口 。最关键的是 输送腿规格要求 : 输送负荷 稳定 易用性 输送 的灵活性 图 2 显示了 ，现有的设计输送带腿 的所有部分 。部分号码 在表 2 的 描述 是表中显示的数字 ， 它 显示了 分析、完成一套 双腿 分项成本与劳工所需的时间 间的 组装 。现有的腿部安装构成的塑料腿括号内的 零件 来自海外，不锈钢管腿， 削减到指定的大小，腿塑料管的调整，这是撞上了上表腿的设置在 底部 显示，在图 2的腿设计中，这是削减在总体 的大小，钻孔和焊接到 一起 管螺栓的角度来看，两边支撑和后盖 ，板支持腿括号内的螺栓。 零件在表 2 ，标志的数目组成部分，在每一部分的次数和数量是消费每一部分在腿部的设计。公司已使用这个设计多年，但一个共同的投诉所报告的 是客户认为是 不稳定的腿 . 从初步调查中 人们清楚地看到连接不锈钢管和塑料腿支架（第一部分和第三部分在图 2 ） 之间 是不严格，不够 连接这些零件，只是一个单一的 6 毫米螺栓。有时 输送系统 需要 进行完整的产品负载，据观察所得，该输送两腿不稳定，会 造成机械振动。 其中一个 主要的原因为， 由于一个单一的螺栓连接在每个腿底的 腿 在第 3 和第 7 部分。稳定该输送机被认为是关键问题，并要求立即整改，以满足客户的期望 . 图 2 现有的腿部设计 与部分名称表 1 所示 表 2 旧设计的 大腿 成本分析和装配 零件标号 零件描述 #部件 数量 成本 来源 1 塑料腿托架 2 2 外 管塑胶调整 4 2 外 4 片 2 2 内 7 角交叉支撑 1 1 内 2 底板 2 2 内 3 站管 2 2 内 8 螺栓 6 6 内 总装配成（焊接） 内 总计 19 17 考虑 输送 设计和客户的喜好 的现有 问题 ，发达国家 要求 输送带腿 进行新的设计 。一般的稳定和实力双腿被视为 新 设计建议 的 首要标准 ，但其简单的设计，应 尽量减少海外零件及纾缓点的委托。图 3 显示， 新设计的输送带的腿装配，表 3 给出了描述和成本的每一部分。 图 3 表明，新设计 输送带的腿 只有 5 个主要部分 构成 。而 旧设计 有 8 个主要部分 ，塑胶支架腿，腿部塑料管的调整和腿部管最昂贵的项目占 72 的成本，腿部 装配 。在新的 设计中，这些部分已取而代之的是一个不锈钢的角度和一个新的塑料腿的调整， 腿组装 降低成本 近 50 。因此，总 零件 数量 在腿部已 显著降低，从 19 至 15 零件和 安装运用新的设计 总成本 已减少了 55 元。 新的输 送带与 旧的设计 相比较 ， 在设计和测试时，发现 前者 更加安全和稳定 。从输送带的设计 中 消除零件编号 1 和 5 这一 新 的设计更加稳定和僵化。此外， 相对于旧的设计 ， 该宽度的跨支撑也增加了两个螺栓安装 而非 不是一个 。这 为 整个输送机 提供并 安装 了 额外的力量 . 表 3 新设计的腿装配的成本分析 零件标号 零件描述 #部件 数量 成本 来源 1 不锈钢（ 50 50 3毫米 2 2 内 3 塑料腿调整 2 2 外 4 两边间距 1 1 内 5 螺栓 8 4 内 2 底板 2 2 内 总装配成本 内 总计 15 11 6 重新设计的侧架 侧架是首要的支持 组件 ，一个输送系统提供体 力 传送带 ，并且 几乎所有的部分都 能 装载它。侧架预计也将有僵化的力量提供支持所有负荷进行的 输送带。它也容纳所有相关的输送元件组装。框架设计 的关键 考虑因素 是 : 侧架（ 深度 ,大小 ） 材料的强度 组装方便 制造容易 图 4 显示尺寸和参数。 侧架用于 现有的设计似乎是合理的（尺寸 H 在图 4 ） 。从最初的调查发现，这之间的距离间隔隔板孔 和 返回轴的尺寸 (在图 4 ）可减少，由于 返回链路不会赶上间隔 而输送机正在运 行和 一些不必要的差距 ，在 设计 这两个组件前要检查并 重新界定设计参数，以确保 把二者的 密切 结合 。该模型的新侧架设计得出的 以确保所有的规格是健全和部分被放置在阵地，以检查和清拆方便。使用的原则使得 设计 制造出来的新设计的 侧架 对称，以便它适用于所有类型的侧架。这种变化 为各种规 模的连锁 将减少 方框架 大小显着 奇效 . 表 4 显 示的比较方面，在旧设计和新设计的侧架为同一链型。据指出，总体输送带 （深度）已从 241 毫米 减少 至 199 毫米（维高） ，这 对每一个侧架制造节省了 42 毫米的不锈钢。 因此，从不锈钢薄板 1500 3000 毫米 旧的设计参数，只允许 6 3 米长的侧架，但与新的设计参数 相比 可能产生 7 米 侧架 和 3 米长 来自同一纸张尺寸 . 图 4 侧架尺寸 材料的数量用于侧架也进行了进一步调查。据估计， 输送系统 约有 55 的总成本是用在 材料 上 。 目前使用的材料为侧架是 米厚的不锈钢钢铁。目前， 有其他材料可以在市场上与其他厚度可被视为一个选项。为此，一挠度分析已进行估计，如果有任何其他类型的材料适合，以取代现有的材料使其不失败，其强度准则将增强。 表 4 新，旧侧架尺寸参数 旧设 计 链型 标注 A B C D E F G H I J K L 价 31 92 71 196 65 105 211 241 136 58 85 196 新设计 22 83 62 187 56 96 202 232 127 链型 标注 A B C D E F G H I J K L 31 100 73 173 67 107 167 199 92 58 85 152 度分析侧架 图 5 显示的实验装置，以确定挠度新的侧架，在 X 和 Y 方向，根据不同的加载条件。与新的设计参数一套侧架制造调查挠度对 米厚不锈钢侧 架。一段侧架螺栓与间隔的误差和回报轴组装测试与实验。结果，挠度 获得了采用可变载荷的一段侧架经 1 液压压砖机。显示在图五，挠度测量仪放置在垂直（ Y ）与横向（ x ）的轴来衡量任何读 数 ，观察该侧架。该荷载的运用侧架通过液压压砖机在向下的方向。 该侧架持 支持立场，从相同的立场那里的腿是安装在侧架 . 图 5 调查挠度新的侧架设计 实验 三套实验进行了四，六及八轨道输送部分， 根据大负荷 以观察到任何异常 。载荷应用对实验输送带部分超过估计或 高于实际负荷条件为输送系统的 实 际应用。该输送带在通常 设计 下 进行负荷，一吨每平方米食品和饮料 应用 工业。目的应用的一大负荷估计点的挠度为侧架下的高负荷。数字 6 和第 7 条显示结果该实验输送带路段分别为 4 路轨和 6 轨道 . 从上面所取得的成果，这是指出，根据二千牛载荷，挠度值是几千牛 ， 2毫米为所有的路段。根据特定情况下 ,米不锈钢侧架 的设计可以是一个可能的替代以现有的输送机侧架的设计。可以预料，与更广泛的输送部分，挠度就侧架将留在可容许的限度，即是 5 公厘。最主要的原因为什么这个实验中进行，是要确保该侧架不扣下的高负荷。因此，不存在证据屈曲发生的任何类型的输送 机部分使用。人们还预计，经验的基础上工程师和调查，在当前的研究 后，完成大会提出的是，传送带将设想额外的力量，这将进一步减少的可能性挠度就侧架。挠度，举例来说， 测定为每一套实验向外。与腿装在侧架，部队将采取行动，在对面方向，这将促使侧架向内。充分观察这一假设可以得 出这样的结论时， 一个完整的测试输送机是新设计和制造试验的基础 . 与所有取得的成果，从实验结果看，这是结束这 米不锈钢级 304 侧架可以制造为输送带为食品和饮料工业根据指定的标准 负荷。在节省成本方面预计将 会是 80 ， 并且 在这个输送系统使用的材料是不锈钢。 图 6 挠度结果为 4 米不锈钢侧架 图 7 挠度结果 6 米不锈钢侧架 表 5 侧架的成本分析 旧设计 的 侧架 成本分析 产品 /过程的描述 材料 数量 成本 侧架（ 3000 241 毫米 360 元每张） 1 $槽（ 50 插槽冲床） 8 $（ 20 每孔冲床） 30 $梁 2 $成本 $设计侧架的成本分析 产品 /过程的描述 材料 数量 成本 侧架（ 3000 199 毫米 162 元每张） 1 $槽（ 50 插槽冲床） 8 $（ 20 每孔冲床） 30 $梁 2 $成本 $架的成本分析 材料审查和挠度分析表明，该现有的 米不锈钢薄板 对于 食品和饮料输送机的应用 是一个超过设计 的 方框架 。分析还表明，有 160 毫米厚 的不锈钢薄板可以被用来作为替代材料，这将实现 其功能令人满意。表 5 所显示 旧的和新的设计侧架 对成本 的 比较 ，其中由此可见，新设计的框架每边 比 预期的 要 节约 37 元（即节省了 ） . 除了节省成本以外 ,侧架大小由 241 毫米 减少 至 199 毫米还将使生产一个额外的侧架出来的 3000 1500 毫米不锈钢薄片。 新设计的改进也进行 在几个其他的关键组成部分，如频道的支持，回报滚子轴， 间隔误差 ，支持磨损带和支持方的磨损带， 主要是进一步降低成本及劳工 ，制造简单和方便 。例如，新设计的支持渠道装配 （包括支持磨损带和侧磨带钢）所需的数量减少，减少磨损带厚度，使用了一个新的米断面渠道，并提供使用与不同类型的链路提供了节省成本的 ，这个改进设计。新设计的滚子轴节省成本的 和 减少劳工时间的 50 。新设计的间隔误差 的 费用 相对于旧的设计来说 也 节省了 25 . 7，在测试输送系统设计的执行情况 实施设计的改进是对个别关键零件和部件进行了再 设计，制造和装配的一个正式的测试输送系统。这个新的 设计 和改进的试验输送带，当时测试和验证，为性能与实际产品（塑料瓶） 。 ，在这个测试输送所涉及的费用与相同输送基于对旧设计而言 , 成本分析 比较全面节省 了 成本 . 新的测试输送带是一个独立信号类型（图 8 ） ，包括三种不同的章节，总长度为 5 米。 第的 一个六轨输送带 加入第 ， 是一个六轨 90 弯曲输送。这是连接到输送带第补体 这是一个 8 轨道输送节结合对两种不同类型的连锁 ，标签和可疑交易报告。测试输送机载共 26 个主要部分。 图 9 显示测试输送机用于测试的产品 流 。 图 8 测试输送带 图 9 测试输送带装配：产品流试验 性能和效率的新考验和输送其关键的新零件进行 测试的顺利进行，无声的表现通过观察产 品流的空塑料饮料瓶对输送带。所有零件和输送系统发现显示，其 功能的表现令人满意 进行 一个完整的 输送带 成本分析测试来衡量 旧的和新的设计 之间 的差异 ，评估纾缓组装和减少 劳工开支 ， 对 零部件数量，使用的材料，以及制造和装配计算的每一个部分和 每一部分 百分比的 节约 和整体系统进行了测定。 8 结果与讨论 最关键的考虑问题是要检 查 新支持渠道设置和滴灌托盘中 是否消耗较少 劳力 ，也 应注意确保劳动者的工作正在 有效地工作。用于装配 输送系统花费的时 间 ,依据工 人 的情绪和其他外部因素 而改变，但是已 作出了努力以尽可能少的时间来制造输送带。 研究成本分析揭示了以下事实 制造业节省成本的 40 或以上实现了 8/12 条的规定，改进设计部分 节省成本的 26 至 34 在 其他三个部 分上 实现了。 在高 成本 的零件之间 ， 实现了侧架，返回滚子轴，腿脚设置支撑磨损带的 最高可节省开支 。 输送带 整体成本减少了 19 。 整体劳工成本在装配输送带减少了 20 。 据观察所得， 节约 的 实现 ，主要是 在于 输送带零件已超过设计或是不是专业设计的。其中一个 影响的设计输送系统 的 重大变化是 侧架的设计参数 的 修订，这也影响了 其他 相关 部分 有所变化 。第二， 在新的输送机设计 中， 新 M 的 个人资料支持的渠道 发展， 伴随着 标准的磨损带 所取得的重大 成就 。 新的设计 减少 了 劳工成本 的成就 对装配线改进设计和制造 也 产生了重大影响。与会者还注意 到， 分类间隔器的酒吧为不同数目的轨道改进选拔程序的设计。新输送带系统变得更为经济和符合成本效益， 而 需要使用额外的强度材料被淘汰 了 。 9 结论 在设计和制造的机械输送系统 过程中 ，科研工作 者 优化 了 输送带 的 设计 ，特别 对 是缺乏应用现代技术 的 进行 了设计改进。 为了改善 输送系统 的 成本和 提高交货时间， 进行 了 一个完整的 测试输送 故障分析 ， 以便凭借分析 高 速区的 输送带 的制造。 这个分析采用了 制造 和装配 的设计 的原理， 在不牺牲 系统 功能 性和操作性的情况下 进行 运作。 在 且照所有被推荐的输送零件 的基础上，提出 一种新的输送机设计 ，这些推荐修改了 对 输 送系统的 测试和 被协作公司 采纳 。结果证明是成功的 ：整体节省了 成本 的 19 ， 总劳动成本 减少 了 20 。研究结果证实，运用规则 就像 机械输送带为食品加工 一样 ， 设计和组装一个复杂的系统 的成本 可大幅 度 减少
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