ZB45硬盒包裝機(jī)組條玻美容器推煙板滑套的改進(jìn)

植軍平

（海南紅塔卷煙有限責(zé)任公司，海南?？?571100）

0 引言

隨著國家控?zé)熑遮厙?yán)格，在市場總量控制、存量博弈的大環(huán)境下，品牌間的競爭進(jìn)入白熱化，把控產(chǎn)品的質(zhì)量顯得尤為重要。產(chǎn)品質(zhì)量控制集中在原料品質(zhì)、口感、工藝標(biāo)準(zhǔn)、外觀等方面，質(zhì)量好的產(chǎn)品首先展示在外觀上，而條煙包裝美容是外觀重要因素。

ZB45 硬盒包裝機(jī)組的條玻美容器對成型條煙整形、美容起到重要作用，如推煙板滑套破損時易出現(xiàn)卡煙問題，其穩(wěn)定性影響包裝機(jī)組的有效作業(yè)率。

1 生產(chǎn)現(xiàn)狀與存在問題

美容器工作過程中，條煙達(dá)到條玻美容器入口時，到位檢測檢測條煙，氣缸動作，帶動推煙板伸出，然后推煙板前進(jìn)，把條煙推進(jìn)烙鐵工作位進(jìn)行美容。這一過程中會出現(xiàn)2 個問題：①氣缸帶動推煙板的滑套頻繁做往復(fù)運(yùn)動，卡簧位受到頻繁沖擊載荷易破損，造成卡煙；②推煙板推條煙前進(jìn)有慣性、會向前沖，依靠調(diào)整美容通道的大小來增加與條煙的摩擦力達(dá)到條煙定位有不穩(wěn)定的特點(diǎn)，容易出現(xiàn)排煙不暢和竄煙現(xiàn)象。

對2017年1～4月的ZB45 包裝機(jī)條玻美容器各類型故障累計時間進(jìn)行統(tǒng)計、分析，實際月平均生產(chǎn)時間為24 420 min，月平均總故障時間89.3 min。其中，推煙板卡煙累計月平均時間最長達(dá)58.5 min，占比為65.5%，其次是竄煙占20.8%，電器故障占8.4%，排煙不暢占5%，其他故障占7.1%。因此，只有解決了推煙板卡煙、竄煙、排煙不暢這3 類主要故障，就能有效降低條玻美容器故障率。

2 原因分析

2.1 推煙板卡煙原因分析

ZB45 硬盒包裝機(jī)組條玻美容器滑套的受力分析如圖1 所示：氣缸動作時，帶動推煙板動作，受力點(diǎn)集中在推煙板與2 個滑套連接的4 個卡簧位處；推煙板縮回時，滑套受到向上的力F，伸出時受到向下的力F。該力是氣缸動作瞬間產(chǎn)生的，并且僅為氣缸的1/4 的均分沖擊載荷。

因為氣缸額定推力為10 N，則氣缸的沖擊力W≤10 N，滑套的沖擊力F≤10÷2÷2=2.5 N。

通過計算，得出滑套受到的最大沖擊強(qiáng)度ak=FL/S=2.5×10/1.7=15 J/cm2。其中，L=10 cm，為氣缸工作行程。

根據(jù)設(shè)計要求，滑套的許用沖擊強(qiáng)度ak許=Δak=1.5×15=22.5 J/cm2。其中，Δ為安全許用系數(shù)，查資料取1.5。

查閱資料可知，滑套的材質(zhì)為聚酰氬氨。該材料的沖擊強(qiáng)度（無缺口）≥2.8 J/cm2，而滑套所受的最大沖擊強(qiáng)度ak=15 J/cm2，說明滑套材質(zhì)沖擊強(qiáng)度可能存在不足的情況，容易出現(xiàn)破損現(xiàn)象。

圖1 滑套受力分析

圖2 滑套卡簧位置受力面積

2.2 竄煙和排煙不暢原因分析

推煙板推動條煙前進(jìn)，條煙端面受到推板推力T，條煙在T的作用下進(jìn)入美容通道，前進(jìn)過程中條煙與美容通道發(fā)生摩擦，該摩擦力為f。T 與f 的關(guān)系有3 種情況：T>f 時，條煙在推力作用下克服摩擦力，通過美容通道時，由于慣性前沖而出現(xiàn)竄煙；T=f 時，推力與摩擦力為平衡狀態(tài)，條煙剛好推到行程結(jié)束位置停止；T

摩擦力可以使條煙在推煙板前進(jìn)行程結(jié)束時，減少前沖的慣性，達(dá)到定位條煙的效果。但摩擦力的大小受到收縮膜的表面粗糙度Ra、美容通道的大小K、高溫美容帶的粗糙度Ra1等因素影響：收縮膜的粗糙度越大，摩擦力越大，越容易出現(xiàn)排煙不暢；美容通道的寬度越窄時，摩擦力越大。所以摩擦力不穩(wěn)定，造成條煙定位不準(zhǔn)確。

經(jīng)過分析得出，美容器出現(xiàn)卡煙、竄煙和排煙不暢等現(xiàn)象的原因分別是推煙板滑套材質(zhì)沖擊強(qiáng)度不夠、結(jié)構(gòu)設(shè)計有缺陷、排煙設(shè)計不合理。

3 改進(jìn)方案的確定與實施

3.1 改進(jìn)方案

針對滑套材料沖擊強(qiáng)度不夠問題，查閱機(jī)械設(shè)計手冊，挑選幾種常見材料作為備選方案進(jìn)行對比（表1）。

表1 材料沖擊強(qiáng)度對比表[2] J/cm2

從表1 可知，在常用的材料當(dāng)中，ZG310-570 的沖擊強(qiáng)度與滑套計算出來的最大許用沖擊強(qiáng)度最接近且滿足使用要求。其沖擊強(qiáng)度對比，61 J/cm2>22.5 J/cm2，所以選取ZG310-570 作為滑套的材料。

針對摩擦力不穩(wěn)定導(dǎo)致條煙定位不準(zhǔn)問題，增加了美容通道負(fù)壓定位，以減少條煙慣性前沖和現(xiàn)象。

3.2 改進(jìn)措施

（1）對于滑套破損的問題，采用以ZG310-570 作為材料的方案。在實施過程中，分析了滑套結(jié)構(gòu)，覺得滑套結(jié)構(gòu)可以改進(jìn)：把一頭加工成軸肩定位，另一頭保持卡簧定位同樣滿足鏈接要求，而且軸肩的接觸面積大，沖擊強(qiáng)度也大、更耐磨。同時，為了減少導(dǎo)軌磨損，滑套的內(nèi)孔鍍銅（圖3）。

圖3 改進(jìn)后的滑套結(jié)構(gòu)

采用ZG310-570 材料加工成新的滑套，裝到設(shè)備后，滿足裝配要求。

（2）對于竄煙和排煙不暢問題，采用了負(fù)壓定位方案。具體措施是在美容器底部烙鐵板前后各開1 個Φ7.2 mm 的孔，并攻M8 的螺紋，裝上氣管頭，連接電磁閥和負(fù)壓氣管。另外，還在推煙板裝1 個電容式檢測控制負(fù)壓的通斷。負(fù)壓定位的工作原理：當(dāng)推煙包推動條煙前進(jìn)行程結(jié)束后，檢測觸發(fā)，控制閥打開，負(fù)壓接通，烙鐵底板吸住具有慣性前沖的條煙，實現(xiàn)定位（圖4）。

3.3 改進(jìn)效果

圖4 負(fù)壓定位控制示意

上述改進(jìn)在ZB45 機(jī)組實施后，于2017年7～10月對該項目進(jìn)行統(tǒng)計分析，實際月平均生產(chǎn)時間為25 410 min，月平均總故障時間18 min，推煙板卡煙、排煙不暢、竄煙分別占比重為5.5%、8.3%、8.3%。因此得出結(jié)論：①更換新滑套后，使用壽命更換長、不容易磨損，推板卡煙現(xiàn)象明顯減少；②負(fù)壓定位使竄煙和排煙不暢問題也得到很好的解決，美容器故障率大大降低。

4 總結(jié)

對條玻美容器進(jìn)行局部改進(jìn)，通過改造滑套的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)和增加負(fù)壓定位裝置，大大降低美容器的故障率，提高了生產(chǎn)效率，保證了產(chǎn)品美觀，穩(wěn)定了產(chǎn)品質(zhì)量，提升了產(chǎn)品競爭力，為了企業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。