姜建軍 汪 云 鄭以龍

（安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司滁州卷煙廠，安徽 滁州 239000）

0 引言

ZB45 包裝機(jī)組鋁紙成型過(guò)程中出現(xiàn)的搭扣不對(duì)稱、折疊不到位的現(xiàn)象，可以進(jìn)行如下方面的研究：對(duì)內(nèi)襯紙折疊的工作原理進(jìn)行研究、對(duì)內(nèi)襯紙成型模盒進(jìn)行重新設(shè)計(jì)、對(duì)內(nèi)襯紙折疊成型相關(guān)折疊部件、內(nèi)襯紙偏移檢測(cè)器進(jìn)行重新設(shè)計(jì)以及確定折疊裝置設(shè)計(jì)參數(shù)等。

1 技術(shù)方案

1.1 對(duì)內(nèi)襯紙折疊的工作原理進(jìn)行研究

目前ZB45機(jī)組采用的內(nèi)襯紙折疊裝置的工作原理如下：內(nèi)襯紙小盒煙包完成“口”型折疊和兩端面一短邊折疊，在輸入三號(hào)輪過(guò)程中完成兩端面一短邊和兩長(zhǎng)邊折疊[1]。對(duì)內(nèi)襯紙折疊各工位的折疊動(dòng)作和參與部件進(jìn)行分解分析，試驗(yàn)驗(yàn)證各折疊部件對(duì)鋁箔紙搭扣部位折疊質(zhì)量的影響，并確定關(guān)鍵部位。

1.2 對(duì)內(nèi)襯紙成型模盒進(jìn)行重新設(shè)計(jì)

對(duì)鋁箔紙折疊各工段折疊動(dòng)作的分析提煉，確定影響鋁箔紙搭扣部位折疊質(zhì)量的關(guān)鍵部件。結(jié)合內(nèi)襯紙折疊的機(jī)械原理和成型過(guò)程提出設(shè)計(jì)方案。

1.3 對(duì)內(nèi)襯紙折疊成型相關(guān)折疊部件、內(nèi)襯紙偏移檢測(cè)器進(jìn)行重新設(shè)計(jì)

內(nèi)襯紙的折疊成型動(dòng)作需要各折疊部件與內(nèi)襯紙模盒配合完成，內(nèi)襯紙模盒尺寸的改變必然要對(duì)內(nèi)襯紙折疊的相關(guān)部件進(jìn)行相應(yīng)的改變，包括第一短邊折疊器、固定長(zhǎng)邊折疊器以及內(nèi)襯紙偏移檢測(cè)器等，使內(nèi)襯紙成型的相關(guān)環(huán)節(jié)有一個(gè)協(xié)調(diào)配合的過(guò)程，保證折疊動(dòng)作的穩(wěn)定性。

1.4 對(duì)折疊裝置設(shè)計(jì)參數(shù)的確定

先根據(jù)內(nèi)襯紙折疊機(jī)構(gòu)的機(jī)械原理和成型過(guò)程確定初步的設(shè)計(jì)參數(shù)，包括模盒的形狀和尺寸、折疊器的移動(dòng)距離以及檢測(cè)器的安裝位置等。然后反復(fù)試驗(yàn)，收集整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，選取最優(yōu)的參數(shù)組合，形成最終的方案。

2 鋁紙成型分析過(guò)程

為了方便區(qū)分，對(duì)鋁紙上端部4 個(gè)折角進(jìn)行命名。煙包打開(kāi)盒蓋后前面2 個(gè)折角從左向右分別為第三、第二折角，后面2 個(gè)折角從左向右分別為第四、第一折角[2]，如圖1 所示。

圖1 鋁箔紙端面折疊示意圖

該文在日常生產(chǎn)中統(tǒng)計(jì)了鋁箔紙端面折疊的質(zhì)量問(wèn)題，主要表現(xiàn)為搭扣不對(duì)稱、第三角折角以及第四角反折等。并對(duì)ZB45 包裝機(jī)組鋁箔紙折疊成型原理進(jìn)行研究，如圖2 所示。

圖2 鋁箔紙折疊成型原理圖

一號(hào)輪輸送的煙組與裁切好的單張鋁箔紙一起推送進(jìn)入二號(hào)輪的模盒內(nèi)，在工位1 完成鋁箔紙的“U”型折疊，同時(shí)旋轉(zhuǎn)折疊器動(dòng)作，完成一側(cè)的頂、底短邊折疊；在工位2、3，長(zhǎng)邊折疊器及圓弧擋板完成鋁箔紙煙包的長(zhǎng)邊折疊；當(dāng)煙包在二號(hào)輪模盒內(nèi)順時(shí)針運(yùn)動(dòng)到工位4 時(shí)，煙包靜止，此時(shí)頂?shù)淄鈧?cè)短邊折疊器對(duì)煙包頂、底外側(cè)短邊進(jìn)行折疊，第三、四折角短邊折疊在此完成。當(dāng)煙包運(yùn)行到工位5 時(shí)，上長(zhǎng)邊折疊器完成第三、四折角的長(zhǎng)邊折疊[3]。

鋁紙?jiān)诠の?、5 完成第三、四折角的折疊動(dòng)作，參與第三、四折角折疊動(dòng)作的部件有二號(hào)輪盒模、尼龍爪、頂部外側(cè)短邊折疊器、扶紙器以及上長(zhǎng)邊折疊器。分別測(cè)試不同折疊部件對(duì)鋁紙折疊質(zhì)量的影響。由于二號(hào)輪盒模、尼龍爪、上長(zhǎng)邊折疊器的規(guī)格及安裝位置是固定的，因此主要試驗(yàn)驗(yàn)證頂部外側(cè)短邊折疊器、扶紙器對(duì)鋁紙折疊質(zhì)量的影響，并對(duì)第四折角的折疊分別進(jìn)行研究。

其中，扶紙器是鋁紙折疊裝置由活動(dòng)折疊變?yōu)楣潭ㄕ郫B后，為了提升鋁紙頂、底外側(cè)短邊折疊質(zhì)量而加裝的改進(jìn)設(shè)施。

第三折角折疊質(zhì)量的研究：第三折角的折疊質(zhì)量問(wèn)題主要表現(xiàn)為第三折角多進(jìn)行了一次折疊，生產(chǎn)出來(lái)的缺陷煙包會(huì)在三輪剔除，并顯示“缺拉片”故障。

通過(guò)觀察機(jī)器運(yùn)行中的鋁紙折疊過(guò)程和手動(dòng)盤車觀察鋁箔紙端部折疊情況，發(fā)現(xiàn)鋁箔紙第三折角折疊質(zhì)量缺陷產(chǎn)生的原因?yàn)殇X箔紙煙包從二號(hào)輪模盒推出進(jìn)入二進(jìn)三過(guò)渡倉(cāng)時(shí)，端面未折疊的下長(zhǎng)邊與二進(jìn)三導(dǎo)軌發(fā)生干涉，導(dǎo)致此下長(zhǎng)邊鋁紙發(fā)生翻折。

進(jìn)一步觀察研究鋁紙第三折角折疊成型過(guò)程，發(fā)現(xiàn)鋁紙頂?shù)淄鈧?cè)短邊折疊器完成折疊動(dòng)作后，鋁包由工位4 運(yùn)行到工位5 的過(guò)程中，第三折角處的下長(zhǎng)邊在扶紙器的作用下有一個(gè)向下的折疊動(dòng)作Z。此折疊動(dòng)作Z 為多余的動(dòng)作，不僅對(duì)鋁紙的折疊成型毫無(wú)作用，還會(huì)造成第三折角處的下長(zhǎng)邊向下傾斜，進(jìn)而導(dǎo)致鋁包的下長(zhǎng)邊在二進(jìn)三處與二進(jìn)三導(dǎo)軌發(fā)生干涉，形成鋁紙翻折的質(zhì)量缺陷。

為了驗(yàn)證扶紙器對(duì)第三折角折疊質(zhì)量的影響，在ZB45包裝機(jī)組進(jìn)行試驗(yàn)。拆除扶紙器，使機(jī)器運(yùn)行半小時(shí)，并與扶紙器正常使用時(shí)運(yùn)行半小時(shí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。

在2 種運(yùn)行狀態(tài)下分別停機(jī)10 次，測(cè)量鋁包在進(jìn)入二進(jìn)三前端面下長(zhǎng)邊和水平位置相比的傾斜角度，以期避免在二進(jìn)三處與導(dǎo)軌發(fā)生干涉，造成鋁紙翻折的質(zhì)量缺陷。

第四折角的折疊質(zhì)量研究：通過(guò)盤動(dòng)設(shè)備發(fā)現(xiàn)第四折角在進(jìn)行外側(cè)短邊折疊過(guò)程中共發(fā)生3 種變形，分別為塑性變形、敏彈性變形和滯彈性變形。

通過(guò)多次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，第四折角折疊質(zhì)量主要受滯彈性變形的變形量的影響。滯彈性變形主要發(fā)生在鋁紙外側(cè)短邊折疊完成后，鋁包由工位4 運(yùn)行到工位5 的過(guò)程中。由于機(jī)器運(yùn)行速度基本不變，滯彈性變形的持續(xù)時(shí)間基本一致，因此滯彈性變形的變形量受時(shí)間影響不大。在鋁包運(yùn)行過(guò)程中，扶紙器對(duì)第四折角有一多余的折疊動(dòng)作，在此折疊過(guò)程中，滯彈性變形受到外力影響且受力方向與變形方向一致，因此造成滯彈性變形的變形量增大，進(jìn)而造成第四折角折疊質(zhì)量不高。

所以扶紙器的使用提高了鋁箔紙第四折角的折疊質(zhì)量，消除扶紙器對(duì)鋁箔紙的折疊動(dòng)作后，煙包第四折角的折疊質(zhì)量得到了進(jìn)一步提高。

3 研究應(yīng)用

通過(guò)上述分析，該文決定采取措施并結(jié)合擠壓和反擠壓的原理重新設(shè)計(jì)模盒擋板及扶紙器等相關(guān)部件，達(dá)到提升鋁紙第三、四折角折疊質(zhì)量的目的。

擠壓和反擠壓的原理為在一定壓力作用下使材料產(chǎn)生塑性變形及在材料本身反彈作用下使包裝材料具備一定形狀和尺寸的過(guò)程。

為了有效利用擠壓與反擠壓原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，決定將二號(hào)輪模盒改造為與折疊器共同對(duì)鋁箔紙進(jìn)行擠壓，在二號(hào)輪盒模前端面上位于鋁紙成型槽的兩側(cè)分別設(shè)計(jì)向前凸出的擠壓擋板，擠壓擋板內(nèi)側(cè)與鋁紙成型槽側(cè)壁相平齊。擠壓擋板隨鋁紙成型盒模一起轉(zhuǎn)動(dòng)，既避免了原來(lái)的扶紙器會(huì)折疊鋁紙長(zhǎng)邊的缺陷，又實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋁紙長(zhǎng)邊的支撐定位作用，保證了鋁紙的折疊質(zhì)量，如圖3 所示。

圖3 二號(hào)輪模盒改進(jìn)示意圖

安裝擋板的二號(hào)輪模盒要隨二號(hào)輪一起順時(shí)針運(yùn)動(dòng)。如果擋板過(guò)長(zhǎng)，會(huì)與二號(hào)輪外側(cè)的短邊折疊器連桿、鋁紙偏移檢測(cè)器支架以及上長(zhǎng)邊折疊器發(fā)生干涉?？紤]擠壓擋板高度越高對(duì)鋁紙的支撐定位作用越好，將上長(zhǎng)邊折疊器與二號(hào)輪模盒擠壓擋板發(fā)生干涉的部位切割一豁口，豁口尺寸根據(jù)二號(hào)輪模盒擋板的尺寸來(lái)確定，如圖4 所示。

圖4 長(zhǎng)邊固定折疊器改進(jìn)示意圖

在運(yùn)行過(guò)程中，上長(zhǎng)邊固定折疊器必然與改進(jìn)后的二號(hào)輪模盒上的擠壓擋板發(fā)生干涉。為了防止出現(xiàn)這樣的干涉，該文對(duì)短邊折疊器連桿、鋁紙偏移檢測(cè)器支架進(jìn)行了改造，如圖5、圖6 所示。

圖5 短邊折疊器連桿改造前后實(shí)物對(duì)比圖

圖6 檢測(cè)器支架改造前后實(shí)物對(duì)比圖

改造后的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，上長(zhǎng)邊固定折疊器上的豁口、擋板均不能與鋁包邊沿平齊，造成了折疊質(zhì)量缺陷，所以擋板尺寸需要改進(jìn)。如圖7 所示。

圖7 擋板改進(jìn)前后結(jié)構(gòu)示意圖（mm）

改進(jìn)后，擋板為5mm×5mm 的正方形，根據(jù)擋板的新尺寸改造上長(zhǎng)邊折疊器，如圖8 所示。

圖8 改進(jìn)后二輪模盒及固定折疊器實(shí)物圖

4 效果驗(yàn)證

在ZB45 包裝機(jī)組逐一安裝改進(jìn)后的固定折疊器、旋轉(zhuǎn)折疊器連桿以及鋁箔紙偏移檢測(cè)器支架等部件，運(yùn)行機(jī)器，并對(duì)生產(chǎn)出的煙包進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。運(yùn)行結(jié)果顯示，機(jī)器運(yùn)行平穩(wěn)且對(duì)鋁紙折疊質(zhì)量無(wú)不良影響。

在設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行狀態(tài)下，每半小時(shí)抽樣1 次，共抽取5次樣品，每次100 包，檢查煙包鋁紙端面折疊質(zhì)量，統(tǒng)計(jì)有無(wú)搭口不對(duì)稱、第三角折角以及第四角反折等缺陷煙包，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 缺陷煙包數(shù)量抽樣統(tǒng)計(jì)表

可以看出，改進(jìn)后的設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，鋁紙端面折疊質(zhì)量得到了明顯提高。

煙包內(nèi)鋁箔紙折疊平整度提高，商標(biāo)紙包裝方正，有利于小包透明紙的裹包成型，煙包密封度也得到了提升。改進(jìn)前后的小盒密封度檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 改進(jìn)前后小盒密封度

統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，改進(jìn)后煙包的小盒密封度得到了提高，對(duì)煙支起到了更好的密封作用。密封度的提高對(duì)煙支防潮、防霉變、隔絕外部異味、保持香氣和保潤(rùn)增香均起到了良好的促進(jìn)作用，提升了產(chǎn)品的內(nèi)在品質(zhì)。

5 結(jié)語(yǔ)

該文從機(jī)械設(shè)計(jì)的角度對(duì)內(nèi)襯紙折疊成型系統(tǒng)進(jìn)行了分析，確定了扶紙器這一主要影響因素，并制定了改進(jìn)方案。實(shí)施后鋁紙搭扣部位無(wú)質(zhì)量問(wèn)題，無(wú)折疊不對(duì)稱、不到位的煙包，提高了鋁紙的折疊質(zhì)量，成功解決了環(huán)保轉(zhuǎn)移鋁紙?jiān)谡郫B過(guò)程中鋁紙端面折疊的質(zhì)量問(wèn)題，提升了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了產(chǎn)品的美譽(yù)度。

該文設(shè)計(jì)了一套改進(jìn)型包裝機(jī)鋁紙成型裝置，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、可靠性高、維護(hù)方便以及改造成本低等優(yōu)勢(shì)，較好地解決了環(huán)保鋁紙搭扣部位折疊質(zhì)量問(wèn)題，具有良好的推廣性。