外文翻譯--關于食品加工中機械輸送系統(tǒng)的設計和制造的一項研究 中文版

1、<p>　　關于食品加工中機械輸送系統(tǒng)的設計和制造的一項研究</p><p>　　摘要: 本文通過介紹一項研究的成果，用來制定改進輸送機的方法和技術,這種 機械輸送系統(tǒng)的制造和裝配用于食品和飲料業(yè)，將減少設計與制造的時間和成本。這種用于輸送機組件的設計和生產改進的方法是基于其材料，零件數量和成本的最低額，使用合理的方法設計制造并進行組裝。利用改進的技術于輸送系統(tǒng)測試驗證了這種技術所取得的良好成果。與常規(guī)

2、方法進行比較，材料整體成本減少了19 ％，裝配整體成本減少了20 ％。</p><p><b>　　1引言</b></p><p>　　應用于食品和飲料工業(yè)的輸送機系統(tǒng)是高度自動化的，它由大量零部件構成，其設計用于快速的生產和裝配線中的產品輸送，如食品箱，飲料瓶，罐等。大部分食品和飲料的加工和包裝需要連續(xù)作業(yè)，這個過程中的集箱，瓶，罐需要控制速度移動而進行裝配作業(yè)。

3、他們的操作需要高效率和高度可靠的機械輸送帶，其范圍涉及從整體類型到架空類型地面鏈條到滾子或皮帶驅動的輸送系統(tǒng)。</p><p>　　近年來，基于客戶對低成本，高效率的機械輸送系統(tǒng)需求的巨大壓力，輸送帶制造商不得不檢討他們目前的設計和組裝方法，不斷進行新的研發(fā)和創(chuàng)新技術，以便為他們的客戶制造更多經濟可靠的傳送帶?，F(xiàn)在的大多數物料搬運設備，無論是硬件還是軟件，都是高度專業(yè)化的，有彈性的，且配置，安裝和維修費都很昂貴。

4、輸送機根據他們的位置固定在指定地點，輸送帶則根據他們的綜合速度固定，這使得更換輸送帶系統(tǒng)非常困難和昂貴。 在現(xiàn)今工業(yè)革命性改變和發(fā)展的市場條件下，有必要實施一套新的制造策略，開發(fā)一個新的系統(tǒng)業(yè)務的概念和樹立一個新的系統(tǒng)控制軟件和硬件發(fā)展觀，以便在設計中應用新一代開放，靈活的物料裝卸系統(tǒng)。 議員和ranky 依據CIM的-杰出學校獎勵計劃（開放系統(tǒng)的體系結構）模型提出了一種新的模塊化和可重構的二維和三維輸送系統(tǒng)，其中包括一個開放的可重構軟

5、件體系。根據研究指出，在改善面積方面輸送機系統(tǒng)運用于飲料業(yè)是非常有限的。大部分的出版研究都直接指向于努力改善輸送系統(tǒng)的運作及集成系統(tǒng)和高度精密的軟件和硬件.</p><p>　　本文研究目的是，提出改善目前應用在設計制造和樓層裝配中使用展開鏈驅動機械傳送帶的技術和做法,，以減少制造輸送帶的時間及成本。運用目前制造業(yè)和整體裝配設計的并行工程和設計原則的概念，對幾個關鍵零件進行調查，調查其在整個輸送系統(tǒng)中功能，材料適

6、宜性，強度準則，成本和組裝的便捷性。對關鍵部分進行了修改，重新設計成新的幾何形狀以及更換新材料，新的輸送機零件測試驗證了改進設計方法,是一種新的運用制造和組裝的技術的測試輸送帶系統(tǒng)的設計。</p><p>　　2設計制造和裝配（DFMA）</p><p>　　近年來，制造和裝配設計方面的研究已成為制造企業(yè)非常有用的幫手，他們正考慮利用這些研究來改善他們的設施和制造的方法。 不過，一直很少有

7、涉及在輸送機方面的研究，特別是有關繪圖數據和重整增多的問題,這一進程的輸送設計都基于傳統(tǒng)的設計方法。大量的論文已發(fā)表調查相關的問題DFMA和應用各種方法要達到的結果證明:經濟，效率和成本有效的公司合作伙伴正在尋找中。</p><p>　　DFMA知識一般準則可確定為公司獨有的最佳做法，過程或特定資源的限制。普遍指出或指明涉及普遍適用的規(guī)則，涉及設計師所了解和已意識到的制造業(yè)領域。下列原則已編制為DFMA的指引:&

8、lt;/p><p>　　?設計零件數量最少化?制定一份模塊化設計?最少化局部的變化?設計部分要多功能?設計的零件多用途?設計部分要便于制造?避免單獨緊固件?盡量遵守設計便于裝配的原則?減少設計和處理時間?評估有效的裝配方法?消除調整?避免靈活的組成部分：它們很難操作處理 ?使用部分已知的條件?使用最大壽命的零件?尋找可靠的供應商?減少組件</p><p>　　?強

9、調標準化?使用簡單可靠的操作</p><p>　　最少化設置和操作?不要中途變更計劃</p><p>　　這些設計準則應被看作是“最優(yōu)建議“ 。它們通常會產生一個高品質，低成本的設計和制造。當然偶爾作出妥協(xié)也是必須的，這樣的話，如果一項指引不符合市場營銷或業(yè)績的要求, 選擇或選定另一個“最優(yōu)”也是必要的。</p><p>　　公司特有的最佳實踐是指在內部尋找一家

10、可靠的公司研制，這通常需要較長的一段時間，并且依賴于它的設計者。這些設計規(guī)則的確定有助于該公司提高質量和效率，通過認識到過程和設計之間的整體關系。公司使用這類準則作為培訓的一部分,設計師設計的產品需要大量的裝配和維修手冊。 請注意，大部分的方法是好的，無論是正在輕松，快捷地啟動或正在更正式的定量。 舉例來說，布思羅伊德對DFA的指引就被視為定量和系統(tǒng)化。 而DFMA的指引，只是來自有經驗的專業(yè)人士的經驗法則，有著更多的定性和不正式性。&

11、lt;/p><p>　　3常規(guī)輸送系統(tǒng)的設計</p><p>　　設計和制造輸送機系統(tǒng)是一個非常復雜的時間消耗過程。因為每一個輸送系統(tǒng)都是自定義的國產產品，所以每倆個項目在規(guī)模，產品和布局方面都不同。該系統(tǒng)設計是基于客戶的要求和產品的特殊要求。而且，該系統(tǒng)的布局應適應公司所提供的空間。設計輸送系統(tǒng)布局的過程中涉及修改的時間可以是幾天幾月或是幾年。主要看其與最低的成本和最高客戶端是否適合。<

12、;/p><p>　　圖1 布局輸送系統(tǒng)塑料瓶標簽</p><p>　　圖1顯示了一示意圖布局的一個典型的輸送帶系統(tǒng)安裝在一條用于塑料瓶標簽的生產線。不同路段的輸送帶系統(tǒng)確定具體的技術名稱，被使用在類似的工業(yè)應用中是很常見的。 “單獨路線”一節(jié)使產品從多個行車線形成一條行車線。 “放緩表”減少速度，產品一旦退出灌裝機，貼標等?！按笠?guī)模流動”一是用來配合超高速的過程，例如，填料貼標等?！稗D移表”用

13、來轉移產品流動的方向。這些不同的輸送部分是為了控制產品通過不同的處理機器的流量。</p><p>　　一個使用于食品和飲料申請的典型的機械輸送系統(tǒng)由超過200個機械和電子零件組成，而這些零件的大小取決于系統(tǒng)的要求。一些共同但又必不可少的組成部分可以標準化，并累積了進入家庭的輸送帶系統(tǒng)側架，間隔隔板，終板，蓋板，內彎板，外板的彎曲，彎曲的軌道槽（驅動器，尾部和中端） 。根據該長度輸送帶路段的數目，相應的軌道的寬度和

14、類型以及連鎖店的需要，這些零件的大小和數量各有不同。在目前設計的問題和缺點中，制造和裝配機械輸送帶是不盡相同，但包括</p><p><b>　　超過設計部分</b></p><p>　　組件成本高涉及的裝配維修時間長使用非標準零件</p><p><b>　　4改進的地方</b></p><p&g

15、t;　　為了查明已降低材料和勞工成本的領域，這是一種成本分析所有主要輸送部分進行估計的百分比成本的每一部分，在關系到所有這些部分的總成本，這種分析是識別的關鍵組成部分，這是主要負責增加輸送帶，從而為調查手段降低成本等部分。</p><p>　　表1顯示了50條輸送系統(tǒng)成本分析。 分析表明,1215零件構成其中輸送系統(tǒng)材料成本的79 ％，進一步進行改善設計，以降低成本是有可能的。出于這些，七部分，被確定為關鍵零件（

16、所顯示的一表1 ）構成的最大數量的元件， 在數量和組成的超過整體材料成本的71 ％。其中，三個組成部分（腿腳設置，側架和支持頻率）被發(fā)現(xiàn)帳戶總額輸送帶的材料成本的50 ％。詳細的分析，上述每12 部分進行考慮的原則，設計制造和面向裝配的設計和一種新的改進設計研制個方案。詳情設計的改進一些選定的重要組成現(xiàn)介紹如下:</p><p>　　表1 輸送機的關鍵部分基于零件的成本分析</p><p>

17、;<b>　　關鍵零部件</b></p><p>　　5重新設計一套小腿裝置</p><p>　　在一個輸送系統(tǒng)中，腿安裝在側架，以保持整個輸送系統(tǒng)正常工作?，F(xiàn)有的設計輸送腿工作，制造費用昂貴，存在穩(wěn)定性問題，造成交貨延誤。延誤通常是指一些零件無法到達，即零件從海外供應商的進口。最關鍵的是輸送腿規(guī)格要求:</p><p>　　輸送負荷? 穩(wěn)

18、定? 易用性? 輸送的靈活性</p><p>　　圖2顯示了，現(xiàn)有的設計輸送帶腿的所有部分。部分號碼在表2的描述是表中顯示的數字，它顯示了分析、完成一套雙腿分項成本與勞工所需的時間間的組裝?，F(xiàn)有的腿部安裝構成的塑料腿括號內的零件來自海外，不銹鋼管腿， 削減到指定的大小，腿塑料管的調整，這是撞上了上表腿的設置在底部顯示，在圖 2的腿設計中，這是削減在總體的大小，鉆孔和焊接到一起管螺栓的角度來看，兩邊支撐和后

19、蓋，板支持腿括號內的螺栓。 ＃零件在表2 ，標志的數目組成部分，在每一部分的次數和數量是消費每一部分在腿部的設計。公司已使用這個設計多年，但一個共同的投訴所報告的是客戶認為是不穩(wěn)定的腿.</p><p>　　從初步調查中人們清楚地看到連接不銹鋼管和塑料腿支架（第一部分和第三部分在圖2 ）之間是不嚴格，不夠連接這些零件，只是一個單一的6毫米螺栓。有時輸送系統(tǒng)需要進行完整的產品負載，據觀察所得，該輸送兩腿不穩(wěn)定，會造

20、成機械振動。 其中一個主要的原因為，由于一個單一的螺栓連接在每個腿底的腿在第3和第7部分。穩(wěn)定該輸送機被認為是關鍵問題，并要求立即整改，以滿足客戶的期望.</p><p>　　圖 2 現(xiàn)有的腿部設計與部分名稱表1所示</p><p>　　表2 舊設計的大腿成本分析和裝配</p><p>　　考慮輸送設計和客戶的喜好的現(xiàn)有問題，發(fā)達國家要求輸送帶腿進行新的設計。一般的

21、穩(wěn)定和實力雙腿被視為新設計建議的首要標準，但其簡單的設計，應盡量減少海外零件及紓緩點的委托。圖3顯示， 新設計的輸送帶的腿裝配，表3給出了描述和成本的每一部分。</p><p>　　圖3表明，新設計輸送帶的腿只有5個主要部分構成。而舊設計有8個主要部分，塑膠支架腿，腿部塑料管的調整和腿部管最昂貴的項目占72 ％的成本，腿部裝配。在新的設計中，這些部分已取而代之的是一個不銹鋼的角度和一個新的塑料腿的調整，腿組裝降低

22、成本近50 ％ 。因此，總零件數量在腿部已顯著降低，從19至15零件和安裝運用新的設計總成本已減少了55元。</p><p>　　新的輸送帶與舊的設計相比較，在設計和測試時，發(fā)現(xiàn)前者更加安全和穩(wěn)定。從輸送帶的設計中消除零件編號1和5這一新的設計更加穩(wěn)定和僵化。此外，相對于舊的設計，該寬度的跨支撐也增加了兩個螺栓安裝而非不是一個。這為整個輸送機提供并安裝了額外的力量.</p><p>　　表

23、3 新設計的腿裝配的成本分析</p><p><b>　　6重新設計的側架</b></p><p>　　側架是首要的支持組件，一個輸送系統(tǒng)提供體力傳送帶，并且?guī)缀跛械牟糠侄寄苎b載它。側架預計也將有僵化的力量提供支持所有負荷進行的輸送帶。它也容納所有相關的輸送元件組裝?？蚣茉O計的關鍵考慮因素是:</p><p>　　?側架（深度,大?。??材

24、料的強度</p><p>　　組裝方便?制造容易</p><p>　　圖4顯示尺寸和參數。 側架用于現(xiàn)有的設計似乎是合理的（尺寸H在圖4 ） 。從最初的調查發(fā)現(xiàn)，這之間的距離間隔隔板孔和返回軸的尺寸(在圖4 ）可減少，由于返回鏈路不會趕上間隔而輸送機正在運行和一些不必要的差距，在設計這兩個組件前要檢查并重新界定設計參數，以確保把二者的密切結合。該模型的新側架設計得出的CAD ，以確保所有

25、的規(guī)格是健全和部分被放置在陣地，以檢查和清拆方便。使用的原則使得設計制造出來的新設計的側架對稱，以便它適用于所有類型的側架。這種變化為各種規(guī)模的連鎖將減少方框架大小顯著奇效.</p><p>　　表4顯示的比較方面，在舊設計和新設計的側架為同一鏈型。據指出，總體輸送帶（深度）已從241毫米減少至199毫米（維高） ，這對每一個側架制造節(jié)省了42毫米的不銹鋼。 因此，從不銹鋼薄板1500×3000毫米舊的

26、設計參數，只允許6 3米長的側架，但與新的設計參數相比可能產生7米側架和3米長來自同一紙張尺寸.</p><p><b>　　圖 4 側架尺寸</b></p><p>　　材料的數量用于側架也進行了進一步調查。據估計，輸送系統(tǒng)約有55 ％ 的總成本是用在材料上。 目前使用的材料為側架是2.5毫米厚的不銹鋼鋼鐵。目前，有其他材料可以在市場上與其他厚度可被視為一個選項。為

27、此，一撓度分析已進行估計，如果有任何其他類型的材料適合，以取代現(xiàn)有的材料使其不失敗，其強度準則將增強。</p><p>　　表4 新，舊側架尺寸參數</p><p><b>　　6.1撓度分析側架</b></p><p>　　圖5顯示的實驗裝置，以確定撓度新的側架，在X和Y方向，根據不同的加載條件。與新的設計參數一套側架制造調查撓度對1.6毫米

28、厚不銹鋼側架。一段側架螺栓與間隔的誤差和回報軸組裝測試與實驗。結果，撓度獲得了采用可變載荷的一段側架經1液壓壓磚機。顯示在圖五，撓度測量儀放置在垂直（ Y ）與橫向（ x ）的軸來衡量任何讀數，觀察該側架。該荷載的運用側架通過液壓壓磚機在向下的方向。 該側架持支持立場，從相同的立場那里的腿是安裝在側架.</p><p>　　圖5調查撓度新的側架設計實驗</p><p>　　三套實驗進行了四

29、，六及八軌道輸送部分，根據大負荷以觀察到任何異常。載荷應用對實驗輸送帶部分超過估計或高于實際負荷條件為輸送系統(tǒng)的實際應用。該輸送帶在通常設計下進行負荷，一噸每平方米食品和飲料應用工業(yè)。目的應用的一大負荷估計點的撓度為側架下的高負荷。數字6和第7條顯示結果該實驗輸送帶路段分別為4路軌和6軌道.</p><p>　　從上面所取得的成果，這是指出，根據二千牛載荷，撓度值是幾千牛， 2毫米為所有的路段。根據特定情況下,1

30、.6毫米不銹鋼側架的設計可以是一個可能的替代以現(xiàn)有的輸送機側架的設計?？梢灶A料，與更廣泛的輸送部分，撓度就側架將留在可容許的限度，即是± 5公厘。最主要的原因為什么這個實驗中進行，是要確保該側架不扣下的高負荷。因此，不存在證據屈曲發(fā)生的任何類型的輸送機部分使用。人們還預計，經驗的基礎上工程師和調查，在當前的研究后，完成大會提出的是，傳送帶將設想額外的力量，這將進一步減少的可能性撓度就側架。撓度，舉例來說， 測定為每一套實驗向外

31、。與腿裝在側架，部隊將采取行動，在對面方向，這將促使側架向內。充分觀察這一假設可以得出這樣的結論時，一個完整的測試輸送機是新設計和制造試驗的基礎.</p><p>　　與所有取得的成果，從實驗結果看，這是結束這1.6毫米不銹鋼級304側架可以制造為輸送帶為食品和飲料工業(yè)根據指定的標準負荷。在節(jié)省成本方面預計將會是80 ％ ，并且在這個輸送系統(tǒng)使用的材料是不銹鋼。</p><p>　　圖6

32、撓度結果為4 -軌道1.6毫米不銹鋼側架</p><p>　　圖7 撓度結果6 -軌道1.6毫米不銹鋼側架</p><p><b>　　表5側架的成本分析</b></p><p>　　舊設計的側架成本分析</p><p>　　產品/過程的描述 材料 數量

33、成本</p><p>　　側架（3000×241毫米360元每張） 2.5mm 1 $60.00</p><p>　　插槽（ 50插槽沖床） 8 $4.00</p><p>　　孔（ 20 每孔沖床）

34、 30 $6.00</p><p>　　側梁 2 $3.00</p><p>　　總成本 $73.00</p><p>　　新設計側架的

35、成本分析</p><p>　　產品/過程的描述 材料 數量 成本</p><p>　　側架（3000×199毫米162元每張） 1 $23.00</p><p>　　插槽（ 50插槽沖床）

36、8 $4.00</p><p>　　孔（ 20 每孔沖床） 30 $6.00</p><p>　　側梁 2 $3.00</p><p>　　總成本

37、 $36.00</p><p>　　6.2側架的成本分析</p><p>　　材料審查和撓度分析表明，該現(xiàn)有的2.5毫米不銹鋼薄板對于食品和飲料輸送機的應用是一個超過設計的方框架。分析還表明，有160毫米厚的不銹鋼薄板可以被用來作為替代材料，這將實現(xiàn)其功能令人滿意。表5所顯示舊的和新的設計側架對成本的比較，其中由

38、此可見，新設計的框架每邊比預期的要節(jié)約37元（即節(jié)省了50.1 ％ ）.</p><p>　　除了節(jié)省成本以外,側架大小由241毫米減少至199毫米還將使生產一個額外的側架出來的3000×1500毫米不銹鋼薄片。</p><p>　　新設計的改進也進行在幾個其他的關鍵組成部分，如頻道的支持，回報滾子軸， 間隔誤差，支持磨損帶和支持方的磨損帶，主要是進一步降低成本及勞工，制造簡單和

39、方便。例如，新設計的支持渠道裝配（包括支持磨損帶和側磨帶鋼）所需的數量減少，減少磨損帶厚度，使用了一個新的米斷面渠道，并提供使用與不同類型的鏈路提供了節(jié)省成本的33.7％ ，這個改進設計。新設計的滾子軸節(jié)省成本的44.5 ％和減少勞工時間的50 ％。新設計的間隔誤差的費用相對于舊的設計來說也節(jié)省了25 ％.</p><p>　　7，在測試輸送系統(tǒng)設計的執(zhí)行情況</p><p>　　實施設計

40、的改進是對個別關鍵零件和部件進行了再設計，制造和裝配的一個正式的測試輸送系統(tǒng)。這個新的設計和改進的試驗輸送帶，當時測試和驗證，為性能與實際產品（塑料瓶）。，在這個測試輸送所涉及的費用與相同輸送基于對舊設計而言, 成本分析比較全面節(jié)省了成本.</p><p>　　新的測試輸送帶是一個獨立信號類型（圖8 ） ，包括三種不同的章節(jié)，總長度為5米。第的C1是一個六軌輸送帶加入第C2的， 是一個六軌90 ?彎曲輸送。這是連

41、接到輸送帶第補體C3 ，這是一個8軌道輸送節(jié)結合對兩種不同類型的連鎖，標簽和可疑交易報告。測試輸送機載共26個主要部分。</p><p>　　圖9顯示測試輸送機用于測試的產品流。</p><p>　　圖 8 測試輸送帶</p><p>　　圖 9 測試輸送帶裝配：產品流試驗</p><p>　　性能和效率的新考驗和輸送其關鍵的新零件進行測試

42、的順利進行，無聲的表現(xiàn)通過觀察產品流的空塑料飲料瓶對輸送帶。所有零件和輸送系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)顯示，其功能的表現(xiàn)令人滿意</p><p>　　進行一個完整的輸送帶成本分析測試來衡量舊的和新的設計之間的差異，評估紓緩組裝和減少勞工開支， 對零部件數量，使用的材料，以及制造和裝配計算的每一個部分和每一部分百分比的節(jié)約和整體系統(tǒng)進行了測定。</p><p><b>　　8結果與討論</b&g

43、t;</p><p>　　最關鍵的考慮問題是要檢查新支持渠道設置和滴灌托盤中是否消耗較少勞力，也應注意確保勞動者的工作正在有效地工作。用于裝配輸送系統(tǒng)花費的時間,依據工人的情緒和其他外部因素而改變，但是已作出了努力以盡可能少的時間來制造輸送帶。</p><p>　　研究成本分析揭示了以下事實</p><p>　　? 制造業(yè)節(jié)省成本的40 ％或以上實現(xiàn)了8/12條的規(guī)

44、定，改進設計部分節(jié)省成本的26 ％至34 ％在其他三個部分上實現(xiàn)了。</p><p>　　在高成本的零件之間，實現(xiàn)了側架，返回滾子軸，腿腳設置支撐磨損帶的最高可節(jié)省開支。</p><p>　　輸送帶整體成本減少了19 ％ 。</p><p>　　整體勞工成本在裝配輸送帶減少了20 ％ 。</p><p>　　據觀察所得，節(jié)約的實現(xiàn)，主要是在于

45、輸送帶零件已超過設計或是不是專業(yè)設計的。其中一個影響的設計輸送系統(tǒng)的重大變化是側架的設計參數的修訂，這也影響了其他相關部分有所變化。第二，在新的輸送機設計中，新M的個人資料支持的渠道發(fā)展，伴隨著標準的磨損帶所取得的重大成就。新的設計減少了勞工成本的成就對裝配線改進設計和制造也產生了重大影響。與會者還注意到，分類間隔器的酒吧為不同數目的軌道改進選拔程序的設計。新輸送帶系統(tǒng)變得更為經濟和符合成本效益，而需要使用額外的強度材料被淘汰了。<

46、;/p><p><b>　　9結論</b></p><p>　　在設計和制造的機械輸送系統(tǒng)過程中，科研工作者優(yōu)化了輸送帶的設計，特別對是缺乏應用現(xiàn)代技術的進行了設計改進。為了改善輸送系統(tǒng)的成本和提高交貨時間，進行了一個完整的測試輸送故障分析，以便憑借分析高速區(qū)的輸送帶的制造。這個分析采用了制造和裝配的設計的原理，在不犧牲系統(tǒng)功能性和操作性的情況下進行運作。在且照所有被推薦