药物制剂机械设计原理.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,药物制剂机械设计原理,药物制剂机械设计原理,第1页,第五章 药品制剂机械设计原理,药品制剂特殊性 药剂设备专业特点：（,1,）与普通机械不一样；（,2,）但仍轻工机械范围，多为自动加工机械。,本章介绍：,5.1,药剂自动机生产率分析,5.2,药剂自动机工艺方案设计,5.3,药剂自动机循环图设计,.,目录,药物制剂机械设计原理,第2页,5-1,药剂自动机生产率分析,自动机械出现 劳动条件改进、生产率提升,自动机生产率作为自动机械性能衡量指标。,分析掌握影响生产率主要原因 找出提升自动机生产率有效途经。,本节介绍：,自动机械生产率,自动机生产率分析,实际生产率,提升生产率途经,.,药物制剂机械设计原理,第3页,一、自动机械生产率,是指自动机械在单位时间内生产,产品,数量，其单位能够是：件,/,分、米,/,分、千克,/,分、升,/,分等。,产品是广义。,以下分析是单件产品特征自动机械,理论生产率,工艺生产率,.,药物制剂机械设计原理,第4页,理论生产率,自动机械通常是调整到正常工作状态下加工产品，此时生产率称为,理论生产率，用,Q,表示,。它是自动机械设计理论依据。,设加工单件时间,T,为,T=t,工作,+t,空程,t,工作,加工循环内工作行程所需时间；,t,空程,加工循环内空行程所需时间。,对多工位自动机，,t,工作,、,t,空程,均为各工位不相重合时间之和。,自动机械理论生产率,Q,为,Q=1/T=1/(t,工作,+t,空程,),.,药物制剂机械设计原理,第5页,工艺生产率,假如,Q=1/T=1/(t,工作,+t,空程,),式中,t,空程,=0,，则,Q=1/T=1/t,工作,=K,K,称为工艺生产率,自动机在工作循环内无空行程或空行程时间与工作行程时间重合时生产率，表示连续生产。,由上述二式得,Q=K/(Kt,空程,+1),令,1/(Kt,空程,+1)=,，则,=Q/K=t,工作,/T,称为生产率系数,表示自动机理论生产率与工艺生产率之比，亦表示自动机在时间上利用程度，即工艺过程连续化程度,。,药物制剂机械设计原理,第6页,二、自动机生产率分析,由生产率公式可知：,t,工作,、,t,空程,Q,；,从不一样,t,空程,值,K-,曲线和不一样,t,空程,值,K-Q,曲线,分析,：,图,6-1,不一样,t,空程,值,K-,曲线,图,6-2,不一样,t,空程,值,K-Q,曲线,药物制剂机械设计原理,第7页,分析结论：,1,）,01,，所以,QK.,2,）,t,空,一定时，,K,；,K,一定时，,t,空,.,t,空程,t,空程,t,空程,药物制剂机械设计原理,第8页,（,3,）,3,）,t,空,一定时，,KQ,但,K,时，,Q1/t,空,为定值；,K,一定时，,t,空,Q,，但,t,空,0,时，,QK,值。,t,空,=0,时自动机为连续作用型机械，,Q=K,，此时重点研究：,K(t,工作,)Q,.,t,空程,t,空程,t,空程,药物制剂机械设计原理,第9页,（,4,）,4,）,K,较小（,t,工作,较大）时，,t,空,对,Q,影响小；,K,较小时：重点研究,t,工作,KQ,；,K,较大时：重点研究,t,空程,Q,；,K,适中时：同时研究,t,工作,、,t,空程,。,自动机生产率理论本质所在,。,K,较大（,t,工作,较小）时，,t,空,对,Q,影响大。,药物制剂机械设计原理,第10页,三、自动机械实际生产率,因部件磨损、机构故障、更换产品等时间损失实际生产率,理论生产率,Q,。,实际生产率,Q,实,考虑时间损失而计算自动机械在单位时间内生产产品数量。,Q,实,=1/(t,工作,+t,空程,+t,损失,),相对而言，,t,空程,即为循环内时间损失，,t,损失,即为循环外时间损失，即,t,总损,=t,空程,+t,损失 。,t,总损,与自动机械设计、选择、应用相关，分为两大方面：工艺和设备；或六类：与空程时间、工具使用、修理调整、产生废品、转换产品、生产管理等相关时间损失。,由以上介绍可见：,KQQ,实,关系,。,药物制剂机械设计原理,第11页,KQQ,实,关系曲线,T=t,工作,，此时自动机械生产率为工艺生产率,K,；,T=t,工作,+t,空程,，此时生产率为理论生产率,Q,；,T=t,工作,+t,空程,+t,损失,，此时生产率为实际生产率,Q,实,。,由图可见：自动机,工艺,生产率、（,设备,）可靠性实际生产率曲线向右延伸，,Q,实,max,。,药物制剂机械设计原理,第12页,四、提升生产率路径,影响自动机生产率两大方面：工艺原因和设备原因。,工艺方案先进合理、设备和机构先进可靠、时间损失少生产率。,提升生产率路径,:,1,、降低循环内空程时间损失,t,空程,：,（,1,）时间（个别）重合；（,2,）在确保工作精度和可靠性前提下采取合理工作速度；（,3,）采取连续作用型自动机。,2,、降低循环外时间损失,t,损失,。,3,、降低基础工艺时间,t,工作,：,（,1,）采取先进新工艺；（,2,）采取工序分散方式；（,3,）采取多件加工方法,。,药物制剂机械设计原理,第13页,5-2,药剂自动机工艺方案设计,工艺方案,指自动机加工产品时采取工艺过程和方法。,同一产品生产可用不一样工艺过程，选最有效是确定工艺方案时首要处理问题。,产品生产三种工艺方法：,（,1,）理化作用型,产品在机器所施物理或化学作用下发生性质或状态改变，以完成加工过程。如超声波洗瓶机、干燥灭菌设备等。,（,2,）机械作用型,产品在机器所施机械作用下发生形态改变，以完成加工过程。如自动分装机、灌装机等。,（,3,）综合作用型,产品同时在机器所施机械作用和理化作用下发生性质和状态改变，以完成加工过程。如颗粒剂塑膜包装封口机、安瓿拉丝封口等。,工艺方案影响机器性能、技术经济指标、生产率、产品质量等,研究和掌握加工工艺、重复分析比较,确定成熟和合理工艺方案。,工艺方案设计标准,工艺方案选择关键点,工艺原理图绘制,.,相关内容,药物制剂机械设计原理,第14页,一、工艺方案设计标准,*,工艺方案设计总要求：高质量产品、高效率生产、低成本和简单结构等。,工艺方案设计遵照标准：,1,）工序集中或分散标准,工序集中,将简单加工工艺集中在某工位进行多个不一样要求加工。特点是工位数少、降低运输等辅助工艺生产率高、机构数少，但复杂。,工序分散,将复杂工艺分解为若干工序（位），在同一机器不一样工位上进行加工。特点是机构简单、可采取时间重合标准以提升生产率，但工位数增加、要求传送及定位可靠性高。,工序集中与分散程度选定，取决于哪一个更有利于高质量、高效率、低成本。,药物制剂机械设计原理,第15页,设计标准续,工序各有严格要求,以加工时间最长工序节拍为自动机节拍,要求各工序加工时间靠近、相等，不然影响生产率,平衡工序节拍,使各工序加工时间相等,办法：,扬先进、改落后，采取新技术、新工艺、先进工具提升工艺速度；,采取工序集中或分散标准。,2,）平衡工序（位）节拍标准,药物制剂机械设计原理,第16页,设计标准,使各工序（位）工作行程时间相互重合、工作行程时间与辅助时间重合、辅助时间相互重合。,4,）多件同时加工标准,在一加工过程中对多件同时完成相同工作。如水针灌装,。,3,）时间重合标准,药物制剂机械设计原理,第17页,二、工艺方案选择关键点,*,同一产品生产可采取不一样工艺过程,工艺方案分析、比较和选择。,选择工艺方案时考虑：,（,1,）产品质量与成本,最基础问题；,（,2,）生产率；,（,3,）结构复杂性和技术可靠性；,（,4,）方案合理性、先进性、发展方向；,（,5,）实现方案劳动条件、环境保护等,。,药物制剂机械设计原理,第18页,三、工艺原理图绘制,工艺方案选择确定,设计和绘制,工艺原理图,是设计自动机械运动系统和结构基础和原始资料。,工艺原理图上应反应：,（,1,）产品运动路线；,（,2,）操作次序和工位数；,（,3,）各工位上产品加工情况；,（,4,）工具与产品相互位置与作用方式等；,（,5,）大致可了解自动机械运动特征、工作循环、总体布置方案等。,步骤：,工艺路线选择,绘制,工艺原理图,。,药物制剂机械设计原理,第19页,（一）工艺路线选择,选择和确定工艺路线是设计和绘制工艺原理图最主要一步。,常见工艺路线：,1,、,直线型工艺路线,2,、,台阶型工艺路线,3,、,回转型工艺路线,4,、,组合型工艺路线,.,药物制剂机械设计原理,第20页,1,、直线型工艺路线,例一 卧式直线型块包装工艺路线,工件沿直线运动并被加工。分卧式和立式。,药物制剂机械设计原理,第21页,例二 卧式直线型袋包装工艺路线,1-,三面封口袋；,2-,切断刀；,3-,纵封器；,4-,加科器；,5-,横封器；,6-,隔块；,7-,导向杆；,8-,板式成形器；,9-,导向滚轮；,10-,卷简塑膜,药物制剂机械设计原理,第22页,例三 立式直线型袋包装工艺路线,1-,料斗；,2-,加料器；,3-,塑膜；,4-,纵封滚轮；,5-,引导管；,6-,横封及切断滚轮；,7-,导向辊；,8-,成品,药物制剂机械设计原理,第23页,2,、台阶型工艺路线,例一 台阶型折叠式包装工艺路线,较利于折叠包装和印字包装等。,药物制剂机械设计原理,第24页,例二 台阶型印包生产线工艺路线,药物制剂机械设计原理,第25页,回转型液体灌装工艺路线,与直线型工艺路线相比，所占空间较小,。,工件在回转运动中被加工。,3,、回转型工艺路线,药物制剂机械设计原理,第26页,4,、组合型工艺路线,组合型袋包装工艺路线,1-,三角形成形器；,2-,立辊；,3-,纵封器；,4-,充填转盘；,5-,切刀盘；,6-,横封器,兼有直线型和回转型工艺特点,。,药物制剂机械设计原理,第27页,（二）绘制工艺原理图,确定了工艺路线,绘制原理图，表示：操作、工位等,为后续设计准备。,例题,药物制剂机械设计原理,第28页,例一 栓剂半自动包装,图,6-11,栓剂半自动包装工艺原理,图中表示：,采取直线型工艺路线、五个工位完成工作,（吸塑成型、手工置栓、热封、冲切、装盒等）,及加工情况与作用方式等,。,药物制剂机械设计原理,第29页,图中表示：完成洗瓶工作,12,个工位直线排列、各工位完成工作,（热水喷淋、碱水喷淋、冷水喷淋、毛刷清洗、蒸馏水喷淋、沥干）,、设备工作循环与总体布置等,。,例二 输液瓶洗瓶机工艺原理,药物制剂机械设计原理,第30页,例三 块状物品包装,图,6-13,块状物品包装工艺原理,图中：采取台阶型工艺路线、反应了六个工位完成从裹包到烘干间歇工作过程、机械组成及总体布置等,。,药物制剂机械设计原理,第31页,例四 单转盘冷霜灌装,图,6-14,单转盘冷霜灌装工艺原理,图中：,采取回转型工艺路线、反应了在一个转盘上间歇完成从上空盒到送出成品,5,个工位工作与作用方式、机械布置与传动等,。,药物制剂机械设计原理,第32页,例五 滚筒式铝塑包装,图中：采取组合型工艺路线、反应了铝塑包装从塑膜加热成型至成品输出各工位完成工作与加工情况、机械结构与布置等。,工艺流程：塑膜加热成型冷却定型加料热封冲裁成品输出,。,药物制剂机械设计原理,第33页,例六 双转盘冷霜自动灌装,图中：采取组合型工艺路线、反应了冷霜灌装工艺过程、工位数（包含增加空工位）、双转盘结构及其布置等。,对在一个工位上有几个动作自动机工艺原理图，用上述图示法则难以表示清楚，须按工艺流程每一操作次序绘出其操作原理图,。,1-,装空盒；,2-,空位；,3-,灌装；,4-,空位；,5-,转位；,6-,空位；,7-,上盒；,8-,放锡箔；,9-,贴锡箔；,10-,扣上盖；,11-,卸成品,药物制剂机械设计原理,第34页,本节内容：,自动机械工作循环,自动机械循环图,自动机械循环图设计,.,5-3,药剂自动机循环图设计,药物制剂机械设计原理,第35页,1,、自动机械,工作循环,（,T,）,表示工件在自动机上完成整个加工过程所需总时间,总时间是整个加工过程中不重合时间之和；,自动机工作循环实际上就是机器上加工两（组）相邻产品之间时间间隔；,工作循环是衡量自动机械主要参数。,2,、执行机构,运动循环,（,T,执,）,执行机构完成某工序（位）加工过程所需时间。,加工时间是循环中工作行程和空行程时间之和；,运动循环即执行机构周期性地回到初始位置之间时间间隔；,自动机工作循环与执行机构运动循环在时间上应相等用,T,执,表示,T,。,一、自动机械工作循环,药物制剂机械设计原理,第36页,二、自动机械循环图,循环图,用于表示循环（时间、角度等）图。,执行机构运动循环图,表示执行机构运动循环图形。,运动循环主要依据工艺要求进行设计；,循环图,表示方式,（以图,6-17,自动冲压机冲头运动循环,T,I,为例）,自动机械循环图,.,运动循环表示：,T,执,=,工作行程时间,t,k,+,空行程时间,t,d,+,停歇时间,t,o,。,药物制剂机械设计原理,第37页,冲头运动循环：,图,6-17,自动冲压机示意图,1-,凸轮；,2-,冲头；,3-,产品；,4-,下冲模；,5-,压簧,T,I,=t,o,+t,d1,+t,k,+t,d2,t,o,冲头高位停歇时间；,t,d1,冲头空程前进空程时间；,t,k,冲头工作行程时间；,t,d2,冲头回程时间；,运动循环图表示为,：,药物制剂机械设计原理,第38页,图,6-18,循环图表示方法,(a),直线式循环图：将各区段时间和次序按百分比绘于直线坐标上,简单明了；,(b),圆形循环图：将各区段时间和次序按百分比绘于圆形坐标上,尤其适合于有凸轮分配轴或转鼓机械；,(c),直角坐标式：横坐标表示运动区段参数，纵坐标表示运动区段状态特征,既简明表示了时间和次序，表示了机构运动状态，故常见,。,药物制剂机械设计原理,第39页,自动机械循环图,自动机械循环图,表示各执行机构运动循环在自动机工作循环内相互关系图。,该图是各执行机构运动循环图按同一参数百分比绘制总图，且以某一执行机构工作起点为准；,图中应能反应各执行机构对产品加工順序；,图,6-17,自动冲压机中送料机构运动循环图类似于图,6-18,，若均以直角坐标式表示，则自动冲压机工作循环图如图,6-19,。,.,图,6-19,药物制剂机械设计原理,第40页,三、自动机械循环图设计,自动机械循环图功用,（,1,）表示执行机构运动循环之间相互关系；,（,2,）表示执行机构数目、执行件相对空间位置；,（,3,）是执行机构凸轮廓线设计和凸轮转角分配依据；,（,4,）是自动机械安装调试理论依据；,（,5,）经过循环图设计，可取得合理自动机械工作循环。,自动机械循环图设计,自动机械工艺原理、,执行机构运动循环图,（设计）,自动机械循环图设计,建立各执行机构运动循环图关系各执行机构运动协调即,同时化。,自动机械循环图就是各执行机构运动,同时图,自动机械各执行机构运动,时间,同时化,和,空间,同时化,设计,。,药物制剂机械设计原理,第41页,执行机构运动循环图设计,执行机构运动循环图设计步骤：,a,、确定执行机构运动循环（时间）,b,、确定运动循环组成区段,c,、确定各区段运动时间,d,、绘制执行机构运动循环图。,以自动打印机打印头为,例,.,药物制剂机械设计原理,第42页,打印头,图,6-20,自动打印机原理图,1-,送料器；,2-,产品；,3-,打印头；,4-,杠杆；,5-,弹簧；,6-,凸轮,生产指标：每班,4200,件以上；生产率：,Q,实,=4200/8=525,件,/,小时,=8.75,件,/,分；,Q=,（,1.1,1.2,）,Q,实,=9.625,10.5,件,/,分，取,Q=10,件,/,分。,分配轴转速：,n=10rpm,。,打印头运动循环图设计,以下,:,药物制剂机械设计原理,第43页,打印头运动循环图设计,a,、确定打印头,3,运动循环,按上述计算确定完成一件所需时间,T=1/n=60/10=6(s),；,取打印头,3,运动循环,T,3,=T=6s .,b,、确定打印头,3,运动循环组成区段,依据打印工艺，打印头运动循环由五个别组成：,T,3,=t,3o,+t,3d1,+t,3k,+t,3ok,+t,3d2,c,、确定打印头,3,各区段运动时间及转角,为确保有充分时间装料取,t,3o,=3s,3o,=3603/6=180,；,为确保打印质量取,t,3ok,=0.2s,3ok,=3600.2/6=12,；,按打印要求，取,t,3d1,=1s,3o,=3601/6=60,；,t,3k,=0.5s,3o,=3600.5/6=30,；,t,3d2,=1.3s,3o,=3601.3/6=78,。,d,、绘制打印头,3,运动循环图,.,药物制剂机械设计原理,第44页,打印头,运动循环图,.,药物制剂机械设计原理,第45页,执行机构运动循环,时间同时化,时间同时化设计设计步骤：,（,1,）作出各执行机构运动循环图（,各执行机构运动循环图设计）,；,（,2,）确定自动机械最小工作循环,T,min,；,（,3,）求出合理工作循环,T,；,（,4,）绘制自动机械时间同时化循环图。,仍以,自动,打印机,为例,。,药物制剂机械设计原理,第46页,自动打印机,生产指标：每班,4200,件以上；取,Q=10,件,/,分。,分配轴转速：,n=10rpm,。,图,6-20,自动打印机原理图,1-,送料器；,2-,产品；,3-,打印头；,4-,杠杆；,5-,弹簧；,6-,凸轮,工艺过程：,推送,打印,再推送含有时间同时化要求。,执行机构,运动循环,时间同时化,以下,:,药物制剂机械设计原理,第47页,1,）各执行机构运动循环图设计,图,6-21,打印头运动循环图,.,a,、运动循环；,b,、组成区段；,c,、各区段运动时间及转角；,d,、绘制打印头运动循环图,:,A,、打印头,3,运动循环图,药物制剂机械设计原理,第48页,1,）,B,、推送机构,1,运动循环图,a,、确定推送机构,1,运动循环,依据打印工艺、送料行程及上述计算，取推送机构,1,运动循环,T,1,=4s,；,b,、确定推送机构,1,运动循环组成区段,依据送料实际要求，运动循环,T,1,组成：,T,1,=t,1k,+t,1d,+t,1o,c,、确定推送机构,1,各区段运动时间,取,t,1k,=1.5s,（可计算取得）；,t,1d,=1.0s,（可计算取得）；,t,1o,=1.5s,（可计算和实测得到）,d,、绘制推送机构,1,运动循环图,:,药物制剂机械设计原理,第49页,图,6-22,推送机构运动循环图,.,药物制剂机械设计原理,第50页,2,）确定自动打印机最小工作循环,T,min,最简单运动循环：两机构次序动作,T=4+6=10(s),，相当于运动循环图“串接”,不合理；,图,6-23,自动打印机最小工作循环图,两机构无空间位置上干涉,送料、打印两动作可同时进行：可采取时间同时等标准,T,min,=6s,。,药物制剂机械设计原理,第51页,3,）求出自动打印机合理工作循环,T,由图,6-23,可见显著不足：,i,、,按,A,1,与,A,3,重合极限情况设计循环图不可靠,未考虑各种实际原因,应,增加超前或滞后余量,t,（或,，普通取,=5,10,）。本题取,t=0.3s,（可从,t,3o,取得）。,ii,、打印机构,t,3o,过长，可从,3s,减至,1s,对打印机工作循环无影响,合理工作循环图,：,合理工作循环,T=4s,打印机分配轴转速变为：,n=1/4=15,转,/,分；生产率,Q=15,件,/,分 与,4200,件,/,分相比，得到了提升,降低了停歇时间。,药物制剂机械设计原理,第52页,图,6-24,自动打印机同时化循环图,.,药物制剂机械设计原理,第53页,4,）绘制自动打印机循环图,将运动循环时间转换为分配轴转角：,送料机构,T,1,=t,1k,+t,1d,+t,1o,=1.5+1.0+1.5=4,（,s,）,1k,=360t,1k,/T=3601.5/4=135,；,1d,=360t,1d,/T=3601.0/4=90,；,1o,=360t,1o,/T=3601.5/4=135,；,打印机构,T,3,=t,3d1,+t,3k,+t,3ok,+t,3d2,+t,3o,=1.0+0.5+0.2+1.3+1.0=4,（,s,）,3d1,=360t,3d1,/T=3601.0/4=90,；,3k,=360t,3k,/T=3600.5/4=45,；,3ok,=360t,3ok,/T=3600.2/4=18,；,3d2,=360t,3d2,/T=3601.3/4=117,；,3o,=360t,3o,/T=3601.0/4=90,。,绘制自动打印机循环图,（图,6-25,）：,药物制剂机械设计原理,第54页,自动打印机循环图,药物制剂机械设计原理,第55页,执行机构运动循环空间同时化设计,空间同时化设计步骤,（,1,）作出各执行机构运动循环图,（各执行机构运动循环图设计）,；,（,2,）绘制各执行机构执行件实际位移图；,（,3,）确定干涉点位置；,（,4,）进行合理空间同时化，确定运动错位量；（,5,）绘制自动机空间同时化循环图。,以包装机,折边机构,为例,：,药物制剂机械设计原理,第56页,例题 包装机折边机构,两折边器,1,、,4,均由凸轮控制；,M,点是运动轨迹交点,干涉点；,运动循环设计不正确，会产生：,i,、两折边器动作间隔太长 已折边纸重新回弹，影响包装质量；,ii,、两折边器动作间隔太短 折边器相碰，机件损坏。,须进行,空间同时化设计,。,图,6-26,包装机折边机构,1-,左折边器；,2-,工件；,3-,包装纸；,4-,右折边器,药物制剂机械设计原理,第57页,1,）各执行机构运动循环图设计,图,6-27,折边器,1,运动循环图,依据包装机工艺要求，作出两折边器运动循环图：,药物制剂机械设计原理,第58页,图,6-28,折边器,4,运动循环图,.,药物制剂机械设计原理,第59页,2,）绘制执行件,1,、,4,位移曲线图,两执行件,1,、,4,都做摆动摆角,是时间,t,函数作出位移曲线图,6-29,、,6-30,：,图,6-29,执行件,1,位移图,.,药物制剂机械设计原理,第60页,图,6-30,执行件,4,位移图,.,药物制剂机械设计原理,第61页,3,）绘制执行机构工艺简图，确定,M,点相对位置,执行件,1,摆角,1,，干涉点,M,相对位置角为,d1,M,；执行件,4,摆角,4,，干涉点,M,相对位置角为,k4,M,。,在执行件,1,位移曲线图上找到干涉点,M,相对位置,M,1,点；在执行件,4,位移曲线图上找到干涉点,M,相对位置,M,4,点,。,工艺简图,药物制剂机械设计原理,第62页,4,）进行空间同时化设计,以干涉点,M,相对位置,M,1,和,M,4,重合两折边器运动循环在,M,点极限状态如图,6-31,中虚线。,图,6-31,两折边机构空间同时化运动循环,考虑实际工作情况，设一错位量,t,经空间同时化两折边器运动循环图,。,药物制剂机械设计原理,第63页,