YJ27濾嘴接裝機(jī)接裝紙切紙刀片快速更換專用工裝的設(shè)計

韓 永，趙 斌，孫東亮，卞建勝，張興華

山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司濟(jì)南卷煙廠，濟(jì)南市高新區(qū)科航路2006號 251014

濾嘴接裝機(jī)主要是將雙倍長煙支、濾嘴段及接裝紙片組合、包裹、搓接后分切成濾嘴煙支［1-2］，其中接裝紙經(jīng)滾刀式或剪切式切割系統(tǒng)切割后得到接裝紙片［3-4］。近年來，剪切式切割系統(tǒng)因具有載荷小、振動小以及噪聲小等特點(diǎn)得到推廣應(yīng)用［5-6］，但切割系統(tǒng)中的切紙刀片因刀片磨損或刃口崩裂容易導(dǎo)致接裝紙切割效果不佳等問題，更換刀片則安裝精度要求高、維修安全風(fēng)險大，為此生產(chǎn)中通常需要采用整體校刀工裝對刀片進(jìn)行校對。針對剪切式接裝紙切割系統(tǒng)已有較多研究。黃炬興［7］采用疲勞斷裂壽命計算模型分析切紙刀片的使用壽命，為設(shè)備的預(yù)防性維修提供了指導(dǎo)；劉倩等［8］采用新型陶瓷不粘膠材料對切刀進(jìn)行噴涂改造以方便清理刀片，減少了切刀保養(yǎng)時間和設(shè)備停機(jī)次數(shù)；段軍武等［9］通過優(yōu)化上下蓋結(jié)構(gòu)和增加支架的方法對整體校刀工裝進(jìn)行改進(jìn)，簡化了校刀工序；曲軍建［10］設(shè)計了一種用于GD121型卷煙機(jī)切紙刀架的校正工裝，解決了刀架上切刀校正難度高、耗時長、精度低等問題；陳圣等［11］采用一種網(wǎng)格紙直觀地顯示切刀切口的起始位置及長度，實(shí)現(xiàn)了切刀壓緊力的標(biāo)準(zhǔn)化調(diào)整；李蓮喜等［12］為延長刀片使用壽命、提高切紙效果，通過分析切割系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出了確保隔套清潔、壓緊單列角接觸球軸承時螺釘對稱擰緊等裝配要求，并通過測試獲得最佳切刀擠壓量為0.04～0.05 mm。上述研究從不同方面改善了剪切式接裝紙切割系統(tǒng)中存在的問題，但是關(guān)于單把切紙刀片快速更換的研究則鮮見報道。為此，設(shè)計了一種剪切式接裝紙切紙刀片快速更換專用工裝，以期減少維修時間，降低設(shè)備運(yùn)行成本。

1 問題分析

1.1 工作原理

圖1 剪切式接裝紙切割系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structure of shearing tipping paper cutting device

剪切式接裝紙切割系統(tǒng)主要由切紙刀輥和切紙鼓輪等部分組成，見圖1。其中，切紙刀輥（7）的刀架（6）上安裝有12把由硬質(zhì)合金制成的切紙刀片（3），并通過壓條（4）將刀片固定；12把刀片分別與切紙鼓輪輪體（9）表面的12個硬質(zhì)合金塊（2）對應(yīng)；隨著切紙刀輥與切紙鼓輪間相對轉(zhuǎn)動，刀片與硬質(zhì)合金塊循環(huán)嚙合，將其中的接裝紙（1）剪切成設(shè)定長度的接裝紙片［2-4］。為確保12把刀片與硬質(zhì)合金塊的嚙合效果（壓緊力）一致以避免接裝紙片間出現(xiàn)未切斷現(xiàn)象，應(yīng)保證12把刀片安裝高度相同且刀刃平行不偏斜。在實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)?shù)镀霈F(xiàn)輕微疲勞磨損導(dǎo)致刃口變鈍時，通過調(diào)整切紙刀輥增大刀片與硬質(zhì)合金塊的壓緊力可以保證切割效果，但當(dāng)?shù)镀霈F(xiàn)嚴(yán)重磨損或因異物阻擋而造成刃口崩裂時，則需要更換刀片。

1.2 存在問題

常用的切紙刀片更換方式有2種：①整體更換方式。如圖2所示，拆卸切紙刀輥并更換所有刀片后將切紙刀輥放置于整體校刀工裝（5）的兩個端蓋之間，逐一拉出12把刀片（1），使刀片兩端刃口卡在端蓋上的設(shè)定位置后緊固刀片固定螺釘（2）。該方法會導(dǎo)致部分未損壞刀片也被更換，增加備用刀片使用數(shù)量且維修時間長。②經(jīng)驗(yàn)維修方式。維修人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)在不拆卸切紙刀輥的情況下更換損壞的刀片。該方法耗時長且存在人身安全隱患，若刀片安裝位置不精確則會導(dǎo)致更換刀片的嚙合效果（壓緊力）與未更換刀片不一致，進(jìn)而出現(xiàn)接裝紙切割效果不佳、刀片磨損或刃口崩裂、硬質(zhì)合金塊刃口損傷等問題，縮短接裝紙切割系統(tǒng)使用壽命，影響卷煙生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

圖2 切紙刀片整體校刀工裝工作示意圖Fig.2 Schematic diagram of cutter setting fixture for paper cutting blades

2 新型工裝設(shè)計

為減少備用刀片使用量、提高刀片安裝位置精準(zhǔn)度，設(shè)計了一種接裝紙切紙刀片快速更換專用工裝（以下簡稱專用工裝）。

2.1 工裝結(jié)構(gòu)

專用工裝主要由定位塊、亞克力蓋板、蓋板固定螺釘和平頭壓緊螺釘組成，見圖3。其中，定位塊（1）尺寸為120 mm×31 mm×10 mm，由標(biāo)準(zhǔn)硬鋁（2A11）材料制成并根據(jù)切紙刀片厚度（1.2 mm）設(shè)計為矩形凹槽（109.5 mm×14.0 mm×1.4 mm），凹槽的中間位置設(shè)有一個臺階螺紋孔。亞克力蓋板（2）由5個規(guī)格為M4×12 mm的螺釘（3）固定在定位塊上，使矩形凹槽形成一個間隙為1.4 mm的刀槽，僅允許一把切紙刀片插入。平頭壓緊螺釘（4）的螺帽端為圓柱形（9 mm，h=2.5 mm），螺桿端有螺紋部分的長度為17.5 mm，螺紋規(guī)格為M5；無螺紋部分長度4 mm并設(shè)有一個通孔（2 mm），利用內(nèi)六角扳手轉(zhuǎn)動平頭壓緊螺釘，可以實(shí)現(xiàn)切紙刀片的鎖緊和松開。鎖緊平頭壓緊螺釘可以防止刀片在安裝過程中出現(xiàn)前后移動，確保刀片的安裝精度；松開平頭壓緊螺釘可以在更換刀片后將刀片與專用工裝分離。

圖3 接裝紙切紙刀片快速更換專用工裝結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3 Structure of special fixture for replacing tipping paper cutting blades

2.2 工作流程

如圖4所示：①手動盤車使損壞的切紙刀片處于切紙刀輥的左上方，擰開壓條（3）上4個刀片固定螺釘（4）并取出損壞刀片后，對刀片安裝部位進(jìn)行清潔和保養(yǎng)；②將備用切紙刀片（2）插入專用工裝（1）刀槽內(nèi)，鎖緊平頭壓緊螺釘固定刀片；③利用專用工裝將備用刀片安裝至切紙刀輥刀架上，擰緊4個刀片固定螺釘；④松開平頭壓緊螺釘，取出專用工裝，安裝完成。

圖4 接裝紙切紙刀片快速更換專用工裝工作示意圖Fig.4 Schematic diagram of special fixture for replacing tipping paper cutting blades

3 應(yīng)用效果

3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計

材料：“泰山（白將軍）”牌煙用接裝紙（濰坊華港包裝材料有限公司）；接裝紙切紙刀片（青島海博雙木機(jī)械有限公司）。

設(shè)備：5臺YJ27濾嘴接裝機(jī)（常德煙草機(jī)械有限責(zé)任公司）。

方法：設(shè)定YJ27濾嘴接裝機(jī)切紙刀輥的一把刀片損壞，指定5名維修人員分別采用整體更換、經(jīng)驗(yàn)維修以及專用工裝更換3種作業(yè)方式進(jìn)行模擬維修，統(tǒng)計各作業(yè)方式下的維修時間和返工次數(shù)，計算平均值和極差。統(tǒng)計5臺接裝機(jī)使用專用工裝前后每月刀片損耗數(shù)量，統(tǒng)計時間為6個月，取平均值。

3.2 數(shù)據(jù)分析

由表1可見，與整體更換和經(jīng)驗(yàn)維修2種作業(yè)方式相比，采用專用工裝進(jìn)行刀片更換的平均維修時間分別減少12.8和7.6 min/次，維修時間極差分別降低87%和92%，說明使用專用工裝可以有效提高維修效率，減少人工經(jīng)驗(yàn)差異帶來的不利影響。此外，采用整體校刀工裝作業(yè)時，因校對難度大、標(biāo)準(zhǔn)要求高，返工率達(dá)到20%；采用經(jīng)驗(yàn)維修方式時，返工率較高，平均返工2次/人；采用專用工裝則有效解決了返工問題，保證了刀片安裝精度。由表2可見，使用專用工裝更換刀片后，每臺濾嘴接裝機(jī)切紙刀片的平均損耗數(shù)量由使用前的7.8把/月減少至2.3把/月，降低幅度達(dá)到70%以上，有效減少了備件損耗。

表1 3種維修作業(yè)方式對比數(shù)據(jù)Tab.1 Data of three maintenance methods

表2 專用工裝使用前后切紙刀片損耗數(shù)量對比①Tab.2 Consumption of paper cutting blades before and after adopting special fixture （把·月-1）

4 結(jié)論

基于剪切式接裝紙切割系統(tǒng)設(shè)計了一種切紙刀片快速更換專用工裝，在不拆卸切紙刀輥的情況下實(shí)現(xiàn)了單把刀片的更換。以濟(jì)南卷煙廠使用的YJ27濾嘴接裝機(jī)為對象進(jìn)行測試，結(jié)果表明：與整體更換和經(jīng)驗(yàn)維修2種作業(yè)方式相比，采用快速更換專用工裝后，平均維修時間分別減少12.8和7.6 min/次，且未出現(xiàn)返工現(xiàn)象；每臺濾嘴接裝機(jī)切紙刀片的平均損耗數(shù)量由7.8把/月減少至2.3把/月，有效提高了卷接設(shè)備維修效率，減少了備件損耗。該裝置可推廣應(yīng)用于其他采用剪切式切割系統(tǒng)的濾嘴接裝設(shè)備。