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宝石加工自动圈面砂机的研制广西华盛集团金港建材有限责任公司奋进QC小组2011年5月6日一、小组介绍（一）、小组概况小组名称：广西华盛集团金港建材有限责任公司奋进QC小组组长：周洪高成立时间：2009年9月30日历史成绩：2010年获区优秀质量管理小组荣誉称号；2009-2010年课题《宝石加工半自动压砂机的研制》获广西华盛集团公司QC成果发表三等奖。本次活动时间：2010年6月6日—2011年01月14日活动次数：53次课题类型：创新型（二）、小组成员情况：姓名职务文化分工姓名身份文化分工周洪高分监区长大学组长郑锦全服刑中技电工姚再崇分监区长大学副组长周祖标服刑高中车床操作石国良生产科科长大学顾问协调刘海林服刑高中分析实施雷庆寿教导员大学活动推进兰森折服刑高中分析实施梁军副监区长分管生产大学管理协调熊经竟服刑中技焊工华树聪科员大学资料整理黄广德服刑高中分析实施兰锋科员大学技术指导谭正立服刑高中分析实施莫莉劳务分公司副经理大学技术指导本小组成员人均接受TQM知识教育72小时以上小组成员文化程度47%53%高中中专本科二、选择课题（一）、问题的提出随着我公司宝石加工项目自动化水平的不断提高，特别是在和宝源QC小组的共同努力下，在粘石器的基础上攻克了翻石大关，把传统的压手改良成新型U形压手。这些技术革新的成功，更突出圈面砂工序存在的问题，合格率不高，个人单位时间的产量不高，要满足压面、抛光工序的生产需要，必须增加该工序的操作工，但是增加这道工序的操作工就意味着要减少其他工序的人员。因此，圈面砂工序就成了制约宝石加工项目发展的瓶颈。针对这一问题,小组开展QC活动。（二）小组对圈面砂工序产量低的原因进行分析：现有圈面砂的设备全部是手工操作，技术落后，人均产量不高。要满足宝石加工生产需要，圈面砂工序使用的操作工必须达到13人以上。现有圈面砂方法演示如下：现有圈面砂方法演示圈面砂后石坯纵切面圈面砂前石坯纵切面二、选择课题（三）、圈面砂工序调查分析小组对二车间圈面砂工序的生产情况作调查如下：7月12日7月13日7月15日7月16日7月17日7月18日平均每日人数13131313131313加工产量（粒）82400836008440088000830008520084430合格产量（粒）74980757407453079550738707498075610合格率（％）9190.688.390.4898889.6二、选择课题由上表可看出：1、圈面砂工序用工13人，平均每日总产量只有8.443万粒/日，人均只有6460粒/日，离公司下达给该车间的生产目标11万粒相距甚远。要完成生产目标，要增加操作工到18人。2、平均合格率为89.6%，离质量控制合格率95%以上的要求差距较大。（四）小组运用“头脑风暴法”就解决圈面砂工序产量低质量差的问题提出了三种设想：1、增加圈面砂操作工，从现有的13人增加到18人。2、改进手控自转圈面砂机。3、研制自动圈面砂机。二、选择课题小组就提出的设想，分析、评估、选定如下表：二、选择课题提高车间产量和质量研制自动圈面砂机改装手控自转圈面砂机增加操作工整理成树状图，如图：序号提出的设想分析实施评经济估有效总分结论1增加操作工1、不用改进设备，易实施2、对操作工的素质要求高3、影响其他工序的人员配置4037不采用2改装手控自转圈面砂机1、成本低，速度较快，但合格率不高2、操作工人数略有减少43310不采用3研制自动圈面砂机可自行设计制作，成本低，工期，易操作，操作工大幅减少。45413采用（五）、确定课题依据以上评估分析，小组确定的课题为：二、选择课题三、设定目标设定课题目标是：研制自动圈面砂机，使圈面砂工序产量从活动前的8.443万粒提高到12万粒,合格率从89.6%达到95%。目标柱形图如下：活动前,89.6活动后,95868890929496产量:粒质量:%84430.00120000.00020000400006000080000100000120000140000活动前目标值四、提出方案和确定最佳方案小组成员6月3日到6月9日在宝石之都梧州进行市场考察并通过网上查询、向同行咨询、市场调查等方法了解，没有发现有生产、销售类似的自动圈面砂机，也没有可借鉴的产品。（一）、小组为研制宝石加工自动圈面砂机，采用“头脑风暴法”提出各种方案，并用亲和图归纳整理如下：自动圈面砂机的结构激光扫描式激光扫描传送系统设计要求精度高需要专业厂家生产电控感应式电波感应传送系统固定圈砂深度转轴自动起降设备轮转式用转轮作为传送系统普通电机做动力机械摩擦力做自转动力质量力学原理控制电控感应式电波感应传送系统固定圈砂深度转轴自动起降设备轮转式用转轮作为传送系统普通电机做动力机械摩擦力做自转动力质量力学原理控制序号提出的方案分析实施评经济估有效总分结论1激光扫描式1、设计制作费用约为19000元，工期50天。2、数控精度高，可保证圈砂质量。3、扫描时间长，速度比人工操作慢。3137不采用2电控感应式1、加装感应器，设定主轴起降幅度。2、由于石坯、铁棍长短有差别，试验合格率84.2%3、磨制半月板，调速电机可加速起降，爆石9.25%。4、成本430元。4318不采用3轮转式1、制作传送轮。2、垂直轮边缘两端套轴承成轮齿可托铁棍。3、进槽和出槽分别与水平成一定的角度，利用重力作用使铁棍自动进出转轮。4、砂盘电机用螺栓安装，角度可调。5、传送轮动力和铁棍自转动力用电机加皮带连接带动。6、制作一个通过向砂盘的推力源。44412采用（二）、小组成员对三个可供选择的方案进行了分析评估、对比，并选定了最佳方案。小组成员一致认为：轮转式自动圈面砂机有优势，确定为选定方案。1、根据确定的方案画出圈砂机结构示意图传送轮电机进槽出槽轴承轴承轴承电机铁棍轴承轴承轴承轴承轴承轴承轴承轴承轴承（三）、小组成员就选定的自动圈面砂机的研制方案，再次运用“头脑风暴法”提出结构分解方案，并进行了评价选择：四、提出方案和确定最佳方案2、制定流程图并进行分析选择根据示意图，小组成员制定了圈面砂机研制流程图，从各个环节进行各种方案的分析和选择。制作传送轮轴承的选择轴承、传送轮的连接传送轮电机的选择砂盘的选择通过自转动力源制作铁棍推力源的制作自转动力电机皮带轮的大小测算进槽出槽安装角度选择安装测试四、提出方案和确定最佳方案3、传送轮的选择传送轮是圈面砂机的主要运转系统，负责传送铁棍到砂盘去打磨，要求圆整度要好，否则圈砂会边高边低。我们小组成员经过讨论，提出以下方案：传送轮的制作委托专业厂研制利用其他机械的齿轮改装自制钢板轮四、提出方案和确定最佳方案序号提出的方案分析实施评经济估有效总分结论1委托专业厂家制作传送轮能按我们的要求制作。某机械厂可制作。设计制作费用1200元。成本太高。工期8天。2147不采用2机械齿轮改装机械齿轮圆整度好，圆整度达到我们的要求硬度高，开槽、打磨改装难，不便于铁棍转动。工期长2428不采用3自制钢板轮40X40钢板2块，上下平行，中间4段3.5厘米高钢柱焊接。对角线交点处钻直径2厘米孔穿过两块钢板，钢柱穿孔做轴，以轴心半径15厘米画圆圈，按圈切割打磨。轴上串一个皮带轮连接电机。45413采用小组对提出的方案进行分析、评估，并确定最佳方案。4、轴承的选择轴承的作用主要是利用量个轴承的夹角运送铁棍到砂盘位置，和皮带摩擦产生转动，因此，每个夹角位置只能放一根铁棍。如图示。（铁棍直径r=0.6厘米）我们队机种情况进行分析：轴承轴承方案（轴承半径R）分析试验结论Rr夹角托不稳铁棍不采用rR2r铁棍掉落情况很少没有铁棍重叠采用R2r铁棍不掉落但一次夹2根以上的情况多不采用经分析，我们决定用方案2范围内的轴承，经比对选用外径1.8厘米的轴承。四、提出方案和确定最佳方案轴承轴承轴承轴承轴承轴承轴承轴承5、转轮和轴承的连接方案选择为了把轴承固定在转轮上，我们准备了不同的方案，并用PDPC法进行连接试验。转轮与轴承的连接转轮与轴杆的连接连接成功电焊固定轴杆与轴承的连接在转轮上确定位置电焊焊接测试稳定性连接失败在确定位置打孔用螺杆做轴螺母拧紧固定A0A1A2A3A4A5C1A6YB1B2B3我们决定用A0、A1、A2、B1、B2、B3、A5、C1、Y的方案。四、提出方案和确定最佳方案6、传送轮动力电机的选择传送轮的快慢关系圈面砂机目标任务能否实现，因此在小组它的动力电机时，我们把市场上常见的电机进行比对分析：方案分析情况结论交流电机速度最慢的是50转/秒，周长C=2X3.14X0.15=0.942米，速度V=50X0.942=47米/秒。铁棍重0.02KG，离心力=2mv/r=2X0.02X47/0.15=12.6大于铁棍重量会把铁棍甩出去。不采用12—24V直流电机砂盘损耗大部分动能，按目标值测算：120000/8/60/50=5转/分，经试验24V标号180转/分的电机能达到6转/分采用12V直流电机动力小，传送轮转速缓慢。不采用经以上分析比对，我们决定采用24V180转/分的直流电机作为传送轮的动力电机。时间：2010.07.25地点：监区第二车间责任人：郑锦全、谭正立四、提出方案和确定最佳方案方案分析情况结论交流电机速度最慢的是50转/秒，周长C=2X3.14X0.15=0.942米，速度V=50X0.942=47米/秒。铁棍重0.02KG，离心力=2mv/r=2X0.02X47/0.15=12.6大于铁棍重量会把铁棍甩出去。不采用12—24V直流电机砂盘损耗大部分动能，按目标值测算：120000/8/60/50=5转/分，经试验24V标号180转/分的电机能达到6转/分采用12V直流电机动力小，传送轮转速缓慢。不采用时间：2010.07.25地点：监区第二车间责任人：郑锦全、谭正立7、进出槽角度选择出于节约成本，简易、便于操作的原则，我们决定利用重力作用在斜坡产生的力作为铁棍向前的动力。对坡度的选择我们也从几个方案进行分析。方案分析试验结论15°槽等长情况下置物空间大，坡度小，向前力不足不采用30°置物空间够大，坡度能产生足够的动力采用45°动力够，但角度太大，置物空间小不采用时间：2010.8.04地点：监区第二车间责任人：刘海林经分析我们决定把进出槽坡度定为水平面30°。四、提出方案和确定最佳方案8、砂盘的选择小组对宝石加工中经常使用的几个规格的砂盘进行试验对比如下：（加工1000粒）时间：2011.08.14地点：监区车间责任人：周洪高、周祖标砂盘规格试验分析特点结论500#爆石78粒圈面砂爆、圈过的53粒合格率：86.9%加工时间可加快，但合格率太低。不采用600#爆石5粒圈面砂不到位3粒合格率：99.2%用时不长，合格率较高采用800#爆石3粒圈面砂不到位86粒合格率97.1%合格率高，但是加工用时过长。不采用因此，我们决定用600#的砂盘。四、提出方案和确定最佳方案9、铁棍自转动力源的选择方案铁棍的转动对圈面砂质量好坏至关重要，小组成员经过讨论，决定用皮带和铁棍的摩擦力使铁棍转动，为了防止皮带用久会松，小组成员还做了一个可控制皮带松紧的调节器。简易图如下：轴承轴承传送轮电机皮带轮皮带轮四、提出方案和确定最佳方案10、铁棍自转动力电机皮带轮大小测算按投资方的质量要求，我们小组成员对圈面砂过程中要加多大的力，和铁棍转几圈进行了试验，结论是：用力大于1.5牛顿（1牛顿约等于0.1KG）时，圈砂容易造成爆石，小于0.5牛顿时用时太久。我们取一个中间值1牛顿的力再进行试验。结论是：铁棍转数少于3圈时圈砂不到位，台面过大。圈数多过5圈时，吃得过深，台面太小。因此，我们确认在1牛顿的作用力下，铁棍转4圈是一个理想值。在这个数值的基础上我们队皮带轮的大小进行测算：传送轮周长=2X3.14X0.15=0.942米铁棍速度=0.942X6/分=0.0942米/秒设定铁棍过砂盘的行程为3厘米铁棍过砂盘的时间=0.03/0.0942=0.32秒铁棍的周长=2X3.14X0.003=0.02826米X4圈=0.113米皮带的速度=0.113/0.32=0.