YB95型条外透明纸包装机U型切刀对压辊的改进实施

YB95型条外透明纸包装机U型切刀对压辊的改进实施

彭长顺

河南中烟工业有限责任公司驻马店卷烟厂  河南驻马店  463000

摘要：

针对YB95型条外透明纸包装机U型切刀对压辊易损伤, 造成拉线不能完全切断现象, 介绍了以轴承替代条玻U型切刀对压辊改进的设计过程。通过对U型切刀的改进, 减少了U型切刀及对压辊的更换, 使条处透明纸上拉线口切割更稳定, 达到了提高设备的有效作业率及产品的外观质量的目的。

关键词：U型切刀;对压辊;轴承;改进;

YB95型条外透明纸包装机是20世纪90年代由意大利G.D公司开发、上海烟机厂引进的卷烟包装辅机，主要用于完成卷烟条外透明纸的折叠成型、热封等包装工序，是烟草行业内主流的包装机型。然而，在生产过程中该机型生产的卷烟经常出现条外透明纸摩擦痕的产品缺陷，随着市场和消费者对产品包装质量要求的不断提高，这一问题已经引起了中国卷烟生产厂家的广泛关注和重视。

1 条外透明纸包装成型原理

从上游机输出的硬条首先被推送至包装机的第一顶升器上；被剪切成定长并粘有拉带的透明纸同时被钳送到硬条盒的上方；第一次顶升过程中，条外透明纸在左、右固定折叠板的夹持下完成两侧面及正面的“∩”型折叠；接着中层平台水平推送过程中，在通道上、下平板的约束下完成透明纸背面长边和两端面的折叠、热封；随后被推入第二顶升器，在第二次顶升过程中完成透明纸两端面的热封；最后在上层平台，包装好透明纸的条盒由推板推至输出通道，完成整个包装过程。

2 存在的问题

YB95型条外透明纸包装机透明纸供给是由透明纸的展开及切割装置完成的,中16扇形轮, 后由切刀切割为一张张的玻璃纸, 最后由YB95型条外透明纸包装机包装在烟条外。为了方便撕开条盒外透明纸, YB95上设计有一带U型的U型切刀及对压辊, 作用是在透明纸上切出一个U型的撕口。但在生产过程中经常出现由于U型撕口切割不完全造成的透明纸输送不到位、输送歪斜等问题。

3 原因分析

条外透明纸U型切刀 (图1中14号零件) 3FFCV66材料为W18Cr4V硬度为HRC60-62。U型切刀对压辊3CV9为一直径为130mm带缺口的辊, 材料为45号钢, 为增加表面硬度, 加工后进行了表面高频淬火等热处理, HRC56-60;由于对压辊的硬度较U型切刀的硬度低了不少, 故运行一段时间后对压辊上便会被挤压刻上一与U型切刀形状大致一样的凹坑, 由于辊的磨损有不规则性, 所以U型切刀凹坑存在着高低不平的现象, 当这种不平度达到一定程度时便会造成透明纸的U型切口有不能被完全切断的情况。正是由于两透明纸互相牵连, 影响到切割出来的透明纸在输送过程中多了一个牵引力而失去了原有的平衡, 必然会出现透明纸输送不到位、输送歪斜等故障。

3 改造实施方案

3.1 确定通道面板材料

通过对诸如高分子涂层、特氟龙涂层、麦粒板等多种材料进行对比，从材料的环保、耐磨、减摩性能及经济性等方面进行对比，麦粒板具有诸多优势。麦粒板表面呈鱼鳞状突起的曲面，能减小与条外透明纸的接触面积；表面透气性好，可防止与条外透明纸形成真空密合状态，较铸铁等金属面板要好；麦粒板采用医用级316不锈钢，较特氟龙涂层更加环保；耐磨性能较高分子涂层要高。

3.2 重新设计第一顶升成型结构

为解决条外透明纸在第一顶升折叠通道成型过程中因较长距离位移、较大接触面积、持续性的相对滑动产生的磨损，创新性地设计了条外透明纸滚动折叠成型新方式，将条外透明纸与通道表面的面接触改进为与滚轮外缘的线接触，减小两者的相对位移距离和摩擦力。

(1）设计滚轮轴：根据滚轮的装配要求和设备结构，滚筒外径设计为14mm；轴承选用单列深沟球轴承628/4，外径9mm，内径4mm，厚度3.5mm；轴的直径d′选择为4mm。

(2）对滚轮轴危险截面直径进行校核：由轴的结构及受力可作出受力图，如图2所示。

由前期试验得出FN=9.8N（实测烟条不变形情况下最大挤紧力，即水平方向上的正压力），FN′=1.8N（实测竖直方向上的摩擦力）。F1N、F2N表示正压力作用在轴上点1、2（滚轴轴承处）的两个分力，由于正压力是均布在滚轴上的，故F1N和F2N大小相等，方向与正压力方向相同，F1N与F2N的和与正压力FN相等，即F1N=F2N=FN/2=4.9N。同理，F3N、F4N表示摩擦力作用在轴上点3、4（滚轴轴承处）的两个分力，即F3N=F4N=FN′/2=0.9N。M1、M2表示水平方向上点1、2处的弯矩，M3、M4表示竖直方向上点3、4处的弯矩，M1=F1NL1=4.9N×1.025×10-3m≈5.02×10-2N·。

3.3改造实施的过程

为了解决条盒外透明纸撕口切割不良的问题, 用轴承代替YB95的透明纸撕口切刀对压辊3CV9。拆下原对压辊3CV9后测量了设备的安装位置尺寸。为了减少对压辊3CV9表面与U型刀中心轴垂直度的调整, 选用了可调心球轴承, 当两轴的垂直度有稍微的误差时, 可通过轴承外圈的摆动自行进行适应性调整。根据安装尺寸, 选定了2203轴承 (17×40×16) 。

选定轴承后, 为了保证安装支架的刚性及装置的可调整性, 将安装板设计为组合式, 如图4所示, 1为原设备条透输送平台底板, 2是中间垫板、3为支架。为了将本支架安装到设备上, 先在底板1上钻孔攻两个M8的螺孔, 螺孔的孔距与中间垫板2安装孔距内为1 0 2 m m, 用螺栓将固定于设备底板1上。

然后用螺栓穿过支架3上安装孔拧到中间板2相应的螺孔上, 这样支架3便能固定于中间板2上。由于本厂生产的牌号规格较多, 不同的牌号间烟条U型切刀口的位置稍有不同, 为了使本装置有适应不同规格产品的能力, 在固定支架3到中间垫板2的螺孔设计有六个, 通过使用不同的安装螺孔来改变支架3、4的横向位置, 从而调整轴承在设备上的横向位置;同时两支架3、4间也将安装固定孔设计为长槽, 因此4支架也可以单独进行调整。

经过半年多时间的观察, 原来对压辊易损坏的问题得到了彻底解决, 半年来还没有一台机更换U型切刀和2 2 0 3轴承。不但减少了设备维修的配件费用降低了成本, 同时还大大减少了设备维修时间, 提高了设备有效作业率。通过一段时间的实际运行表明, 本次对拉线对压辊的改进是成功的, 完全达到预期的改造目标, 取得的经济效益是显而易见的。同时通过本次改进, 让我积累了对设备小改小革及改造的成功经验, 为以后进行更多更好的改造活动打下了坚实的基础。

结论

与以往仅通过原辅材料的工艺研究来改善条透明摩擦痕问题相比，此次改进方案在成型通道结构方面进行了有益探索，为后续改进和解决小盒商标纸、骨架纸、盒外透明纸、条盒等一系列包装材料的摩擦痕质量缺陷探索出一种新思路和新方法，具有较好的实用性和推广价值。在实际应用中，由于透明纸表面抗粘剂不断脱离，并在麦粒板凹陷处持续累积，必须通过定时保养方能维持效果，后续可在麦粒板凹陷处设置负压孔，将抗粘剂颗粒吸除或者加装透明纸清洁装置，以期彻底解决这一问题。

参考文献

[1]韦奇陆.YB95条外透明纸包装机透明纸扇形输送辊改进及应用[J].轻工科技, 2014 (1) :99-100.

[2]李岳峰.YB95型条外透明纸包装机透明纸送纸滚轮的改进[J].机械工程师, 2012 (1) :107-108.

[3]陈继业. ZB45型包装机组[M].北京:北京出版社, 2012:357.