壓片成形機的設(shè)計【單沖式壓片機】【干粉壓片機】

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隨著生產(chǎn)規(guī)模與應(yīng)用范圍不斷擴大，單沖式壓片機越來越被大家所了解與使用，同時人們也提出了許多新的性能要求。單沖式壓片機存在的缺陷制約了其應(yīng)用范圍的進一步擴大，無法滿足一些特殊生產(chǎn)的需求，因此必須對現(xiàn)有單沖式壓片機的性能進行改進，使之適應(yīng)新時代生產(chǎn)的需求[1]。本課題研究的意義在于實現(xiàn)單沖式壓片機的自動化，減少污染，提高效率等方面。 3. 壓片機所涉及的問題在國內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析。 3.1 近期壓片機的發(fā)展 進入21世紀，隨著GMP認證的深入，完全符合GMP的ZP系列旋轉(zhuǎn)式壓片機相繼出現(xiàn)：上海的ZP35A型、山東聊城的ZP35D型等。高速旋轉(zhuǎn)式壓片機在產(chǎn)量、壓力信號采集、剔廢等技術(shù)上有了長足的發(fā)展，最高產(chǎn)量一般都＞30萬片／h，最大預(yù)壓力20 kN，最大主壓力80 kN或 100 kN。譬如，北京國藥龍立科技有限公司的GZPLS－620系列高速旋轉(zhuǎn)式壓片機、上海天祥·健臺制藥機械有限公司的GZPK3000系列高速旋轉(zhuǎn)式壓片機、北京航空制造工程研究所的PG50系列高速旋轉(zhuǎn)式壓片機等。隨著制造加工工藝水平、自動化控制技術(shù)的提高以及壓片機使用廠家不同的特殊需求，各種特殊用途的壓片機也相繼出現(xiàn)。譬如，實驗室用ZP5旋轉(zhuǎn)式壓片機、用于干粉壓片的干粉旋轉(zhuǎn)式壓片機、用于火藥片劑的防爆型ZPYG51系列旋轉(zhuǎn)式壓片機等[4]。 3.2 國內(nèi)壓片機現(xiàn)狀 國內(nèi)外生產(chǎn)單沖式壓片機的企業(yè)很多．據(jù)不完全統(tǒng)汁，國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)達40余家，比較著名的企業(yè)有上海天樣·健臺、山東聊城萬合及北京國藥龍立等。其中，山東聊城萬合工業(yè)制造有限公司生產(chǎn)的DDY系列單沖壓片機個人覺得比較好。DDY單沖壓片機采用了下傳動式單沖壓片機專利技術(shù)設(shè)計制造．該專利由聊城萬臺于1993年申請。其傳動原理，動力由交流電機輸出，經(jīng)皮帶與齒輪傳動．驅(qū)動安裝于機身下部的主軸旋轉(zhuǎn)，主軸上安裝有偏心輪和凸輪。偏心輪通過4根連桿帶動機身上部的滑塊上下運動，進而帶動上沖模將物料顆粒壓制成片劑；凸輪通過杠桿帶動加料器和下沖模完成充填和出片動作，主軸旋轉(zhuǎn)1周，完成1個生產(chǎn)循環(huán)。 該壓片機將主傳動機構(gòu)安裝在機身下部，在機身上部保留滑塊及連桿，易于防止傳動潤滑劑對片劑的污染。同時，主傳動機構(gòu)安裝在機身下部，也可以降低整機的重心高度，提高壓片機的穩(wěn)定性和抗振性。該壓片機最大壓力較大，特別適用于壓制大規(guī)格片劑及難成形片劑，通過更換不同模具，可以壓制各種圓形片、異形片、環(huán)形片或者球形制品．最大壓片直徑可達80 mm。并且，該壓片機采用了節(jié)能技術(shù)，較同類機型節(jié)電50％左右，在機身一側(cè)裝有手輪，無電時可手動生產(chǎn)。該壓片機對于本課程設(shè)計有許多相似和借鑒之處，方案也有很多可取的地方，比如污染、穩(wěn)定性方面很好。 3.3 國外壓片機現(xiàn)狀 我們與國外發(fā)達國家的壓片機與壓片技術(shù)的差距還在擴大，高速高產(chǎn)、密閉性、模塊化、自動化、規(guī)?；跋冗M的檢測技術(shù)是國外壓片機技術(shù)最主要的發(fā)展方向。先進的壓片機基本在歐美，如德國Fette、Korsch，英國Manesty，比利時Courtoy，美國Stokes等。其產(chǎn)品自動化程度高，符合FDA及21 CFR PART 11的要求。 美國SMI公司生產(chǎn)的MlNIPRESS單沖壓片機。其傳動原理與TDP單沖壓片機基同，采用了上傳動式結(jié)構(gòu)設(shè)計。不同點在于M1NlPRFSS單沖壓片機將電機與帶輪安裝于機身同一側(cè)，并用不銹鋼外殼將其密封。 德國Korsch公司生產(chǎn)的xPl型單沖壓片機外就相對先進。該壓片機采用了與TDP單沖壓片機相同的上傳動式結(jié)構(gòu)設(shè)計，壓力、出片高度與亢填量的調(diào)節(jié)需手動完成。其創(chuàng)新點在于整機采用了全密封結(jié)構(gòu)．使工人在生產(chǎn)過程中避免與藥粉接觸，防止有毒藥品對工人的危害，滿足了GMP(Good Manufacturing Prac-tice)的要求，也降低壓片機生產(chǎn)過程的噪聲。該壓片機另-個創(chuàng)新點是將2lCFR Pa rl1lf（電子記錄和電子簽名)技術(shù)應(yīng)用到了單沖壓片機中，確保其符合GMP要求【3】。 3.4 分析 國內(nèi)運用的幾種壓片機械都取得了其工作范圍的成功，有很多機構(gòu)和創(chuàng)新的想法是值得借鑒的，特別是與本課題同類的單沖式壓片機，很多機構(gòu)對完成本課題有很大的啟發(fā)作用，本課題參考單沖式壓片機的沖壓機構(gòu)，再結(jié)合自身的特點改進可達到本課題預(yù)期要求的目標(biāo)。 4. 任務(wù)要求及實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析。 4.1 任務(wù)要求 本課題主要任務(wù)要求是將混合后的顆?；蚍勰┙柚鷻C械力壓縮成型的過程，能夠得到具有一定尺寸的完整片劑。要完成這些就必須要求所選用的機構(gòu)能達到規(guī)定的運動和技術(shù)要求。 4.2 可行性分析 單沖式壓片機的結(jié)構(gòu)中應(yīng)用了曲柄滑塊機構(gòu)與凸輪機構(gòu)，進行力與動力的傳遞。曲柄主軸旋轉(zhuǎn)一周，壓片機依次完成充填、壓片和出片的工作循環(huán)。曲柄滑塊機構(gòu)控制著上沖模的上下運行，并在壓片時提供主要壓力；凸輪機構(gòu)控制著加料斗與下沖的運動，完成送料與出片運動。運動方案確定后，可對方案進行綜合評價，其中包括是否滿足運動要求；是否滿足承載要求；運動精度是否達到要求；制造工藝是否可行；是否滿足動力源、生產(chǎn)條件等限制以及方案的安全性。在分析比較得出較優(yōu)化方案之后，便可對執(zhí)行機構(gòu)進行尺寸的計算和校核。 5.本課題需要重點研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路。 5.1 重點研究 由于本課題主要研究的是單沖式壓片機，由于壓片成形機的工作壓力較大，行程較短，一般采用肘桿式增力沖壓機構(gòu)作為主體機構(gòu)，它是由曲柄搖桿機構(gòu)和搖桿滑塊機構(gòu)串接而成。此時，就應(yīng)確保上下沖頭及料篩之間的時間、位移、壓力等方面具有精確的協(xié)調(diào)關(guān)系。 5.2 關(guān)鍵問題 當(dāng)前國內(nèi)外生產(chǎn)的單沖式壓片機，仍然廣泛使用傳統(tǒng)的上傳動系統(tǒng)和下傳動系統(tǒng)，多動力源的單沖壓片機較為少見。當(dāng)前國內(nèi)外企業(yè)生產(chǎn)的單沖式壓片機，存在的缺陷主要有以下４個方面： (１）容易污染片劑。上傳動系統(tǒng)的單沖壓片機，例如ＴＤＰ單沖壓片機，其偏心輪與凸輪都安裝于機身的上部，該部分的潤滑油容易對片劑產(chǎn)生污染。 (２）振動和噪聲較大，生產(chǎn)效率低。傳統(tǒng)的傳動系統(tǒng)需要使用齒輪和凸輪機構(gòu)，在高速運行時，容易產(chǎn)生振動和噪聲，限制了單沖壓片機的生產(chǎn)效率。 (３）系統(tǒng)可控性與柔性差。傳統(tǒng)傳動系統(tǒng)的加料器、下沖桿和上沖桿的運行軌跡都是確定的，整個系統(tǒng)的可控性與柔性都比較差，無法實現(xiàn)多樣化壓制。 (４）ＦｌｅｘｉＴａｂ。單沖壓片機雖然克服了上述缺陷，但其需要單獨的氣站或液壓站，成本較高，存在漏氣與漏油問題。 由此可見，單沖式壓片機仍存在諸多缺陷急待解決。我國若能解決上述缺陷，則新的單沖式壓片機將處于國際領(lǐng)先水平。 5.3 解決思路 壓片機污染的一個主要原因是潤滑系統(tǒng)設(shè)計不合理，沒有充分考慮制藥設(shè)備的特殊性，設(shè)備潤滑大量采用液體潤滑劑，加之密封不好，經(jīng)常造成藥品污染。設(shè)備制造企業(yè)可以考慮在壓片機上增加潤滑脂定時潤滑裝置或采取可靠的密封方式，來減少或杜絕潤滑劑對藥品的污染[7]。 6. 完成本課題所必須的工作條件及解決的方法。 6.1 工作條件 指導(dǎo)教師一名，電腦一臺（必須有windows辦公軟件，CAD制圖軟件，proe三維制圖軟件）設(shè)計地點（如實驗室），機械原理，機械設(shè)計等各種相關(guān)專業(yè)書籍及機械設(shè)計手冊等工具書。 6.2 解決方法 指導(dǎo)教師由學(xué)院分配，電腦自備能滿足要求，設(shè)計地點由學(xué)院提供，各種書籍可自備或者到圖書館借。 7. 本課題的工作方案及進度計劃。 7.1 工作方案 設(shè)計傳動系統(tǒng)----對連桿機構(gòu)進行運動設(shè)計----設(shè)計計算齒輪機構(gòu)----設(shè)計凸輪機構(gòu)----電動機選擇 7.2 計劃進度 第1周——第2周 文獻檢索、社會調(diào)研、資料分析及總結(jié)； 第3周——第4周 設(shè)計方案的確定； 第5周——第6周 交開題報告； 第7周——第9周 初次交電子版畢業(yè)設(shè)計Auto CAD 圖； 第10周—— 第11周 修改Auto CAD 圖； 第12周 交畢業(yè)設(shè)計說明書； 第13周 修改畢業(yè)設(shè)計說明書； 第14周 準備畢業(yè)答辯。 主要參考文獻 【1】楊大安，趙升噸，胡陽虎，王月虎.單沖式壓片機發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢.精密成形工程，2011,3（3） 【2】姜慧;呂慧俠;JUMAH Masoud 淺談我國壓片機現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢. 中國制藥裝備2010(05) 【3】伍善根，卞雷斯 . 國外壓片機自動控制技術(shù)的最新發(fā)展.醫(yī)藥工程設(shè)計 2009,30（1）? 【4】伍善根. 當(dāng)前國外壓片機及壓片技術(shù)的創(chuàng)新與研究 - 醫(yī)藥工程設(shè)計 - 2007, 28(1) 【5】李長航. 淺議制藥機械基礎(chǔ)課程設(shè)計——以壓片機為例- 科教文匯 2011,?(18) 【6】馬飛. 壓片機現(xiàn)狀及發(fā)展方向淺析-機電信息 2009，23 【7】趙志宏，張洪飛. 國產(chǎn)壓片機存在的問題及創(chuàng)新思路-機電信息 2009，23 【8】龍德剛，孫偉. 壓片機技術(shù)發(fā)展方向及ZP-35型壓片機實踐改良- 機械研究與應(yīng)用 2011（3）