研制片烟烟箱打包带自动切割装置

研制片烟烟箱打包带自动切割装置

朱晓建 管鸣 刘世海 栾胜勇 王新辉 韩东先

山东中烟工业有限责任公司青岛卷烟厂 山东青岛 266101

摘要：制丝工艺采用片烟原料，片烟箱出库进入切片机前，在辊道输送机输送过程中完成拆、开箱工序。目前烟草企业中，对烟叶的开包大多采用人工方式，操作工用镰刀切割箱体上捆扎的3-4根打包带，抽取、开箱盖、取纸，操作步骤繁琐，劳动强度大。

关键词：制丝工艺；片烟；开箱；切割

0 引言

通过对现场的考察我们了解到，要实现打包带自动切割，加工一套工具，并借助于设备现运行状况切断打包带即可实现。

通过网络查询和其他卷烟厂的咨询了解到，国内只有很少一部分厂家采用较先进的自动开包机。通过查新我们发现，国内外解决此问题的方法费用昂贵、维修保养复杂，没有利用简单装置解决此问题的方法。因此研制出结构简单、成本低的装置很有必要。

1打包带材质及力学性能分析

对打包带进行材料及力学分析，立库出库烟箱毛重215kg，外形尺寸1136*720*725mm。在烟箱长度方向上纵向捆扎3-4条打包带，第一条打包带距箱体端部约为100-200mm,间距300-500mm不等。打包带为树脂(PP或PET)材质，具有极强抗拉性，接近于同规格的钢带。但是其缺口冲击韧性(ak)值较低，并且缺口处截面积很小，重215kg的烟箱即使以较慢的速度水平移动，产生的动量也完全可将打包带切断。ak=Ak / F断（ak：冲击韧性值 Ak：冲击动量 F断：试样缺口处截面积）

结论：烟箱产生的冲击动量可将打包带切断。

2方案一级分解

针对目标提出2种解决方案，并进行了优缺点比较。表1、表2所示

表1 方案表 表2 优缺点对比表

进行优缺点对比之后，经过讨论和研究，决定采用可拆分式方案。

3 方案二级分解

方案确定后，小组按照装置的实际用途及结构，从以下几个方面进行了设计工作。

3.1刀架结构设计的方案

需先确定刀架样式和安装高度，然后对刀架的形状及安装高度进行相应的设计。

经过在设备现场的实验和研究论证，找出了使打包带能顺利从刀架下面导入为什么要决定刀架形状和安装高度的原因，并针对原因提出解决方案。表3、表4所示

表3 原因分析表 表4 刀架形状设计思路表

为了使打包带导入刀片，经过现场实验论证后，将刀架长度设计为60mm。针对以上提出的方案我们进行了实验，如下：

3.1.1 长方形式结构形式的实验

当烟箱从辊道输送机输送过来时，刀架前端较宽，由于加工、装配、磨损等原因，打包带经常卡在刀架前端而进不去。从而导致打包带切不断，烟箱卡堵的状况，所以该方式不可取。

3.1.2 三角形式结构形式的实验

当烟箱从辊道输送机输送过来时，刀架前端较窄且比较薄，与烟箱上打包带接触的面积很小，打包带能够顺利的进入刀架。

经过实验，易采用三角形式刀架；刀架长度为60mm，可绕支架轴作一定角度（0°-45°）转动；

3.2 支架结构设计的方案

支架高度决定刀架上平面高度，同时刀架要铰接在支架上， 经过现场的实验验证，刀架水平面与输送链顶升上限高度调整稍高时，刀架容易损坏烟箱；刀架水平面与输送链顶升上限高度应调整一致，输送过程中烟箱一个面与刀架上平面保持刚接触摩擦状态为最佳。因此支架需要限位块式，加装的限位块成功的防止了刀架角度超限，避免了刀架插伤箱体。

3.3 刀架及支架材料选择

通过试验与综合评估，依据参考指标制定相应标准，填入相应指标分数栏，进行加权计算，选取加权分数最高的方案。制做表格6、表格7

表 6实验数据统计表 表7 加权计算表

结论：经过试验论证和加权计算后，采用40Cr作为加工制作刀架和支架的材料。

3.4 刀片形状及材料选择的方案

为达到节约成本，修旧利废的目的，且材料强度能达到设计要求，刀片试选用磨损废弃的切丝刀，采用手工磨制，刀片刃口为剪刀形，刃磨锋利，可将缓慢移动的烟箱打包带剪断。

4 结果分析

机械制图制作二维、三维图，并对每个零部件进行Simulation应力分析；通过计算机仿真软件solidworks，模拟自动切割装置安装过程；对安装好的装配体进行运动仿真。图a、b、c所示

图a 打包带自动切割装置设计图纸

图b 三维爆炸图 图c 支架Simulation应力分析图

5 结论

各零部件材料强度均达到设计要求；自动切割装置安装无干涉现象，运行平稳无卡滞。

参考文献

[1] 闻邦椿. 机械设计手册, 机械工业出版社.2010, 1 (4).

[2] 张耀、曹小平、王春芬、张文辰.材料力学, 清华大学出版社.2015(9) .

[3] 洪嘉振、刘铸永、杨长俊.理论力学, 高等教育出版社.2015 (4).