第五章 藥物制劑機(jī)械設(shè)計(jì)原理

第五章藥物制劑機(jī)械設(shè)計(jì)原理藥物制劑特殊性→藥劑設(shè)備的專業(yè)特點(diǎn)：（1）與一般機(jī)械不同；（2）但仍屬輕工機(jī)械范疇，多為自動(dòng)加工機(jī)械。本章介紹：

§5.1藥劑自動(dòng)機(jī)生產(chǎn)率分析

§5.2藥劑自動(dòng)機(jī)工藝方案設(shè)計(jì)

§5.3藥劑自動(dòng)機(jī)循環(huán)圖設(shè)計(jì).第五章藥物制劑機(jī)械設(shè)計(jì)原理藥物制劑特殊性→藥劑設(shè)備的專業(yè)特點(diǎn)：

（1）與一般機(jī)械不同；

（2）但仍輕工機(jī)械范疇，多為自動(dòng)加工機(jī)械。本章介紹：

§5.1藥劑自動(dòng)機(jī)生產(chǎn)率分析

§5.2藥劑自動(dòng)機(jī)工藝方案設(shè)計(jì)

§5.3藥劑自動(dòng)機(jī)循環(huán)圖設(shè)計(jì).目錄§5-1藥劑自動(dòng)機(jī)生產(chǎn)率分析

自動(dòng)機(jī)械的出現(xiàn)→勞動(dòng)條件改善、生產(chǎn)率提高↓

自動(dòng)機(jī)生產(chǎn)率作為自動(dòng)機(jī)械性能衡量指標(biāo)?！?/p>

分析掌握影響生產(chǎn)率的主要因素→找出提高自動(dòng)機(jī)生產(chǎn)率的有效途經(jīng)。本節(jié)介紹：

自動(dòng)機(jī)械生產(chǎn)率

自動(dòng)機(jī)生產(chǎn)率分析

實(shí)際生產(chǎn)率

提高生產(chǎn)率的途經(jīng).一、自動(dòng)機(jī)械生產(chǎn)率——是指自動(dòng)機(jī)械在單位時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量，其單位可以是：件/分、米/分、千克/分、升/分等。

●產(chǎn)品是廣義的?！褚韵路治龅氖菃渭a(chǎn)品特征的自動(dòng)機(jī)械的

理論生產(chǎn)率

工藝生產(chǎn)率.理論生產(chǎn)率●自動(dòng)機(jī)械通常是調(diào)整到正常工作狀態(tài)下加工產(chǎn)品，此時(shí)的生產(chǎn)率稱為理論生產(chǎn)率，用Q表示。它是自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)的理論依據(jù)。設(shè)加工單件的時(shí)間T為T=t工作+t空程

t工作——加工循環(huán)內(nèi)工作行程所需的時(shí)間；

t空程——加工循環(huán)內(nèi)空行程所需的時(shí)間。

對(duì)多工位自動(dòng)機(jī)，t工作、t空程均為各工位不相重合的時(shí)間之和。自動(dòng)機(jī)械的理論生產(chǎn)率Q為

Q=1/T=1/(t工作+t空程).工藝生產(chǎn)率●如果Q=1/T=1/(t工作+t空程)式中t空程=0，則

Q=1/T=1/t工作=K

K稱為工藝生產(chǎn)率——自動(dòng)機(jī)在工作循環(huán)內(nèi)無空行程或空行程時(shí)間與工作行程時(shí)間重合時(shí)的生產(chǎn)率，表示連續(xù)生產(chǎn)。由上述二式得

Q=K/(Kt空程+1)令1/(Kt空程+1)=η，則

η=Q/K=t工作/Tη稱為生產(chǎn)率系數(shù)——表示自動(dòng)機(jī)理論生產(chǎn)率與工藝生產(chǎn)率之比，亦表示自動(dòng)機(jī)在時(shí)間上的利用程度，即工藝過程的連續(xù)化程度。二、自動(dòng)機(jī)生產(chǎn)率分析●由生產(chǎn)率公式可知：t工作、t空程↓→Ｔ↓→Q↑；●從不同t空程值的K-η曲線和不同t空程值的K-Q曲線分析：

圖6-1不同t空程值的K-η曲線

圖6-2不同t空程值的K-Q曲線分析的結(jié)論：1）0<η<1，所以Q<K.2）t空一定時(shí)，K↑→η↓；K一定時(shí)，t空↓→η↑.t空程Ⅰ<t空程Ⅱ<t空程Ⅲ（3）3）t空一定時(shí)，K↑→Q↑,但K→∞時(shí)，Q→1/t空為定值；K一定時(shí)，t空↓→Q↑，但t空→0時(shí)，Q→K值。

t空=0時(shí)的自動(dòng)機(jī)為連續(xù)作用型機(jī)械，Q=K，此時(shí)重點(diǎn)研究：K↑(t工作↓)→Q↑.t空程Ⅰ<t空程Ⅱ<t空程Ⅲ（4）4）K較?。╰工作較大）時(shí)，t空對(duì)Q影響??；K較小時(shí)：重點(diǎn)研究t工作↓→K↑→Q↑；K較大時(shí)：重點(diǎn)研究t空程↓→Q↑；K適中時(shí)：同時(shí)研究t工作、t空程。

——自動(dòng)機(jī)生產(chǎn)率理論的本質(zhì)所在。K較大（t工作較?。r(shí)，t空對(duì)Q影響大。三、自動(dòng)機(jī)械的實(shí)際生產(chǎn)率●

因部件磨損、機(jī)構(gòu)故障、更換產(chǎn)品等→時(shí)間損失→實(shí)際的生產(chǎn)率<理論生產(chǎn)率Q?！駥?shí)際生產(chǎn)率Q實(shí)——考慮時(shí)間損失而計(jì)算的自動(dòng)機(jī)械在單位時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量。Q實(shí)=1/(t工作+t空程+t損失)●相對(duì)而言，t空程即為循環(huán)內(nèi)時(shí)間損失，t損失即為循環(huán)外時(shí)間損失，即t總損=t空程+t損失?！駎總損與自動(dòng)機(jī)械的設(shè)計(jì)、選擇、應(yīng)用有關(guān)，分為兩大方面：工藝和設(shè)備；或六類：與空程時(shí)間、工具使用、修理調(diào)整、產(chǎn)生廢品、轉(zhuǎn)換產(chǎn)品、生產(chǎn)管理等有關(guān)的時(shí)間損失?！裼梢陨辖榻B可見：K—Q—Q實(shí)的關(guān)系。K—Q—Q實(shí)的關(guān)系曲線◆Ⅰ——T=t工作，此時(shí)自動(dòng)機(jī)械生產(chǎn)率為工藝生產(chǎn)率K；Ⅱ——T=t工作+t空程，此時(shí)的生產(chǎn)率為理論生產(chǎn)率Q；Ⅲ——T=t工作+t空程+t損失，此時(shí)生產(chǎn)率為實(shí)際生產(chǎn)率Q實(shí)?！粲蓤D可見：自動(dòng)機(jī)工藝生產(chǎn)率↑、（設(shè)備）可靠性↑→實(shí)際生產(chǎn)率曲線向右延伸，Q實(shí)max↑。四、提高生產(chǎn)率的途徑●影響自動(dòng)機(jī)生產(chǎn)率的兩大方面：工藝因素和設(shè)備因素?！に嚪桨赶冗M(jìn)合理、設(shè)備和機(jī)構(gòu)先進(jìn)可靠、時(shí)間損失少→生產(chǎn)率↑?！裉岣呱a(chǎn)率的途徑:1、減少循環(huán)內(nèi)空程時(shí)間損失t空程：（1）時(shí)間（部分）重合；

（2）在保證工作精度和可靠性前提下采用合理的工作速度；

（3）采用連續(xù)作用型自動(dòng)機(jī)。2、減少循環(huán)外時(shí)間損失t損失。3、減少基本工藝時(shí)間t工作：（1）采用先進(jìn)的新工藝；

（2）采用工序分散的方式；

（3）采用多件加工的方法。§5-2藥劑自動(dòng)機(jī)工藝方案設(shè)計(jì)

●工藝方案——指自動(dòng)機(jī)加工產(chǎn)品時(shí)采用的工藝過程和方法。

同一產(chǎn)品生產(chǎn)可用不同工藝過程，選最有效的是確定工藝方案時(shí)首要解決的問題?！癞a(chǎn)品生產(chǎn)的三種工藝方法：

（1）理化作用型——產(chǎn)品在機(jī)器所施的物理或化學(xué)作用下發(fā)生性質(zhì)或狀態(tài)的變化，以完成加工過程。如超聲波洗瓶機(jī)、干燥滅菌設(shè)備等。

（2）機(jī)械作用型——產(chǎn)品在機(jī)器所施的機(jī)械作用下發(fā)生形態(tài)的變化，以完成加工過程。如自動(dòng)分裝機(jī)、灌裝機(jī)等。

（3）綜合作用型——產(chǎn)品同時(shí)在機(jī)器所施的機(jī)械作用和理化作用下發(fā)生性質(zhì)和狀態(tài)的變化，以完成加工過程。如顆粒劑塑膜包裝封口機(jī)、安瓿拉絲封口等?！窆に嚪桨浮绊憴C(jī)器性能、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量等↓

研究和掌握加工工藝、反復(fù)分析比較↓

確定成熟和合理的工藝方案。工藝方案設(shè)計(jì)原則工藝方案選擇要點(diǎn)工藝原理圖繪制.相關(guān)內(nèi)容一、工藝方案設(shè)計(jì)原則*

●工藝方案設(shè)計(jì)總要求：高質(zhì)量產(chǎn)品、高效率生產(chǎn)、低成本和簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)等?！窆に嚪桨冈O(shè)計(jì)遵循的原則：1）工序集中或分散原則

工序集中——將簡(jiǎn)單加工工藝集中在某工位進(jìn)行多個(gè)不同要求的加工。特點(diǎn)是工位數(shù)少、減少運(yùn)送等輔助工藝→生產(chǎn)率高、機(jī)構(gòu)數(shù)少，但復(fù)雜。工序分散——將復(fù)雜工藝分解為若干工序（位），在同一機(jī)器的不同工位上進(jìn)行加工。特點(diǎn)是機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、可采用時(shí)間重合原則以提高生產(chǎn)率，但工位數(shù)增加、要求傳送及定位的可靠性高。工序集中與分散程度的選定，取決于哪一種更有利于高質(zhì)量、高效率、低成本。

?…設(shè)計(jì)原則續(xù)工序各有嚴(yán)格要求↓

以加工時(shí)間最長(zhǎng)的工序節(jié)拍為自動(dòng)機(jī)節(jié)拍↓

要求各工序的加工時(shí)間接近、相等，否則影響生產(chǎn)率↓

平衡工序節(jié)拍——使各工序的加工時(shí)間相等措施：揚(yáng)先進(jìn)、改落后，采用新技術(shù)、新工藝、先進(jìn)工具→提高工藝速度；采用工序集中或分散原則。?…2）平衡工序（位）節(jié)拍原則設(shè)計(jì)原則使各工序（位）的工作行程時(shí)間相互重合、工作行程時(shí)間與輔助時(shí)間重合、輔助時(shí)間相互重合。4）多件同時(shí)加工原則在一加工過程中對(duì)多件同時(shí)完成相同工作。如水針的灌裝。

3）時(shí)間重合原則二、工藝方案選擇要點(diǎn)*●同一產(chǎn)品的生產(chǎn)可采用不同工藝過程↓

工藝方案的分析、比較和選擇?！襁x擇工藝方案時(shí)考慮：（1）產(chǎn)品質(zhì)量與成本——最基本問題；（2）生產(chǎn)率；（3）結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和技術(shù)可靠性；（4）方案的合理性、先進(jìn)性、發(fā)展方向；（5）實(shí)現(xiàn)方案的勞動(dòng)條件、環(huán)境保護(hù)等。

三、工藝原理圖的繪制●工藝方案選擇確定↓

設(shè)計(jì)和繪制工藝原理圖——是設(shè)計(jì)自動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)和原始資料?！窆に囋韴D上應(yīng)反映：

（1）產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)路線；

（2）操作的順序和工位數(shù)；

（3）各工位上產(chǎn)品的加工情況；

（4）工具與產(chǎn)品的相互位置與作用方式等；

（5）大致可了解自動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)特征、工作循環(huán)、總體布置方案等。

●步驟：工藝路線選擇→繪制工藝原理圖。（一）工藝路線選擇●選擇和確定工藝路線是設(shè)計(jì)和繪制工藝原理圖最重要一步?！癯Ｒ姽に嚶肪€：1、直線型工藝路線2、臺(tái)階型工藝路線3、回轉(zhuǎn)型工藝路線4、組合型工藝路線.1、直線型工藝路線例一臥式直線型塊包裝工藝路線——工件沿直線運(yùn)動(dòng)并被加工。分臥式和立式。?…例二臥式直線型袋包裝工藝路線

1-三面封口袋；2-切斷刀；3-縱封器；4-加科器；5-橫封器；6-隔塊；7-導(dǎo)向桿；8-板式成形器；9-導(dǎo)向滾輪；10-卷簡(jiǎn)塑膜?…例三立式直線型袋包裝工藝路線1-料斗；2-加料器；3-塑膜；4-縱封滾輪；5-引導(dǎo)管；6-橫封及切斷滾輪；7-導(dǎo)向輥；8-成品2、臺(tái)階型工藝路線例一臺(tái)階型折疊式包裝工藝路線——較利于折疊包裝和印字包裝等。?…例二臺(tái)階型印包生產(chǎn)線工藝路線回轉(zhuǎn)型液體灌裝工藝路線與直線型工藝路線相比，所占空間較小。

——工件在回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中被加工。3、回轉(zhuǎn)型工藝路線4、組合型工藝路線組合型袋包裝工藝路線

1-三角形成形器；2-立輥；3-縱封器；4-充填轉(zhuǎn)盤；5-切刀盤；6-橫封器——兼有直線型和回轉(zhuǎn)型工藝的特點(diǎn)。（二）繪制工藝原理圖確定了工藝路線→繪制原理圖，表示：操作、工位等→為后續(xù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備。例題…例一栓劑半自動(dòng)包裝圖6-11栓劑半自動(dòng)包裝工藝原理

圖中表示：采用直線型工藝路線、五個(gè)工位完成的工作（吸塑成型、手工置栓、熱封、沖切、裝盒等）及加工狀況與作用方式等。?…

圖中表示：完成洗瓶工作的12個(gè)工位直線排列、各工位完成的工作（熱水噴淋、堿水噴淋、冷水噴淋、毛刷清洗、蒸餾水噴淋、瀝干）、設(shè)備工作循環(huán)與總體布置等。例二輸液瓶洗瓶機(jī)工藝原理?…例三塊狀物品包裝圖6-13塊狀物品包裝工藝原理圖中：采用臺(tái)階型工藝路線、反映了六個(gè)工位完成從裹包到烘干的間歇工作過程、機(jī)械的組成及總體布置等。

?

…例四單轉(zhuǎn)盤冷霜灌裝圖6-14單轉(zhuǎn)盤冷霜灌裝工藝原理圖中：采用回轉(zhuǎn)型工藝路線、反映了在一個(gè)轉(zhuǎn)盤上間歇完成從上空盒到送出成品的5個(gè)工位的工作與作用方式、機(jī)械的布置與傳動(dòng)等。?…例五滾筒式鋁塑包裝?…圖中：采用組合型工藝路線、反映了鋁塑包裝從塑膜加熱成型至成品輸出的各工位完成的工作與加工狀況、機(jī)械的結(jié)構(gòu)與布置等。工藝流程：塑膜加熱成型→冷卻定型→加料→熱封→沖裁→成品輸出。例六雙轉(zhuǎn)盤冷霜自動(dòng)灌裝

圖中：采用組合型工藝路線、反映了冷霜灌裝的工藝過程、工位數(shù)（包括增加的空工位）、雙轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)及其布置等。對(duì)在一個(gè)工位上有幾個(gè)動(dòng)作的自動(dòng)機(jī)工藝原理圖，用上述圖示法則難以表達(dá)清楚，須按工藝流程的每一操作順序繪出其操作原理圖。1-裝空盒；2-空位；3-灌裝；4-空位；5-轉(zhuǎn)位；6-空位；7-上盒；8-放錫箔；9-貼錫箔；10-扣上蓋；11-卸成品

本節(jié)內(nèi)容：

自動(dòng)機(jī)械工作循環(huán)

自動(dòng)機(jī)械的循環(huán)圖

自動(dòng)機(jī)械循環(huán)圖設(shè)計(jì).§5-3藥劑自動(dòng)機(jī)循環(huán)圖設(shè)計(jì)1、自動(dòng)機(jī)械的工作循環(huán)（T）——表示工件在自動(dòng)機(jī)上完成整個(gè)加工過程所需的總時(shí)間

●總時(shí)間是整個(gè)加工過程中不重合時(shí)間之和；

●自動(dòng)機(jī)工作循環(huán)實(shí)際上就是機(jī)器上加工的兩（組）相鄰產(chǎn)品之間的時(shí)間間隔；

●工作循環(huán)是衡量自動(dòng)機(jī)械的主要參數(shù)。2、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)（T執(zhí)）——執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成某工序（位）加工過程所需的時(shí)間。

●加工時(shí)間是循環(huán)中的工作行程和空行程時(shí)間之和；

●運(yùn)動(dòng)循環(huán)即執(zhí)行機(jī)構(gòu)周期性地回到初始位置之間的時(shí)間間隔；

●自動(dòng)機(jī)工作循環(huán)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)在時(shí)間上應(yīng)相等→用T執(zhí)表示T。

一、自動(dòng)機(jī)械的工作循環(huán)二、自動(dòng)機(jī)械的循環(huán)圖■循環(huán)圖——用于表示循環(huán)（時(shí)間、角度等）的圖。

■執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖——表示執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)的圖形。

●

運(yùn)動(dòng)循環(huán)主要根據(jù)工藝要求進(jìn)行設(shè)計(jì)；●

循環(huán)圖的表示方式（以圖6-17自動(dòng)沖壓機(jī)的沖頭運(yùn)動(dòng)循環(huán)TI為例）■自動(dòng)機(jī)械的循環(huán)圖.

●

運(yùn)動(dòng)循環(huán)的表示：T執(zhí)=工作行程時(shí)間tk+空行程時(shí)間td+停歇時(shí)間to。沖頭運(yùn)動(dòng)循環(huán)：圖6-17自動(dòng)沖壓機(jī)示意圖

1-凸輪；2-沖頭；3-產(chǎn)品；4-下沖模；5-壓簧TI=to+td1+tk+td2

to—沖頭高位停歇時(shí)間；

td1—沖頭空程前進(jìn)空程時(shí)間；

tk—沖頭工作行程時(shí)間；

td2—沖頭回程時(shí)間；運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖表示為：圖6-18循環(huán)圖的表示方法(a)直線式循環(huán)圖：將各區(qū)段時(shí)間和順序按比例繪于直線坐標(biāo)上——簡(jiǎn)單明了；(b)圓形循環(huán)圖：將各區(qū)段時(shí)間和順序按比例繪于圓形坐標(biāo)上——尤其適合于有凸輪分配軸或轉(zhuǎn)鼓的機(jī)械；

(c)直角坐標(biāo)式：橫坐標(biāo)表示運(yùn)動(dòng)區(qū)段參數(shù)，縱坐標(biāo)表示運(yùn)動(dòng)區(qū)段狀態(tài)特征——既簡(jiǎn)明表示了時(shí)間和順序，表示了機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，故常用。

?自動(dòng)機(jī)械的循環(huán)圖●自動(dòng)機(jī)械的循環(huán)圖——表示各執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)在自動(dòng)機(jī)工作循環(huán)內(nèi)相互關(guān)系的圖。

◆該圖是各執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖按同一參數(shù)比例繪制的總圖，且以某一執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作起點(diǎn)為準(zhǔn)；

◆圖中應(yīng)能反映各執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)產(chǎn)品的加工順序；◆圖6-17自動(dòng)沖壓機(jī)中的送料機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖類似于圖6-18，若均以直角坐標(biāo)式表示，則自動(dòng)沖壓機(jī)工作循環(huán)圖如圖6-19。.圖6-19三、自動(dòng)機(jī)械循環(huán)圖設(shè)計(jì)●

自動(dòng)機(jī)械循環(huán)圖的功用（1）表示執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)之間的相互關(guān)系；（2）表示執(zhí)行機(jī)構(gòu)數(shù)目、執(zhí)行件的相對(duì)空間位置；（3）是執(zhí)行機(jī)構(gòu)凸輪廓線設(shè)計(jì)和凸輪轉(zhuǎn)角分配的依據(jù)；（4）是自動(dòng)機(jī)械安裝調(diào)試的理論依據(jù)；（5）通過循環(huán)圖設(shè)計(jì)，可獲得合理的自動(dòng)機(jī)械工作循環(huán)?！褡詣?dòng)機(jī)械的循環(huán)圖設(shè)計(jì)自動(dòng)機(jī)械工藝原理、執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖（設(shè)計(jì)）↓

自動(dòng)機(jī)械循環(huán)圖設(shè)計(jì)——建立各執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的關(guān)系

→各執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)即同步化。

↓

自動(dòng)機(jī)械循環(huán)圖就是各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)同步圖

→自動(dòng)機(jī)械各執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)間同步化和空間同步化設(shè)計(jì)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖設(shè)計(jì)▲執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖設(shè)計(jì)步驟：a、