GDX2型硬盒包裝機6號輪模盒的改進

劉 旋，蔡洪江，李 超，李向東，劉 海

（貴州中煙工業有限責任公司畢節卷煙廠，貴州畢節 551700）

1 存在問題

根據工具工廠質檢部門的反饋，對GDX2型硬盒包裝機6號輪模盒壓簧脫落造成的硬盒包裝表面質量缺陷進行為期1周的統計，發現平均每臺設備每個班產生6包質量不合格產品。

研究分析，導致產品外觀質量不合格的主要原因是模盒壓簧脫落或松動，造成產品傳送定位偏移，引起摩擦擠壓，導致產品表面被劃傷。

2 問題分析

2.1 GDX2型包裝機6號輪傳輸過程分析

6號輪的傳動分為6號輪間歇傳動、6號輪右側水平接應（隨動）桿及6號輪后側定位擋板等動作。動力傳導如下：左機身傳動箱最左側齒輪0P4242（Z60）經齒輪0P4243將動力輸送給6和7號輪傳動箱，再經過一螺傘齒輪副（Z36）將動力分別傳至6號輪傳動軸。

2.2 GDX2型包裝機6號輪護爪及護爪彈簧損壞原因分析

6號輪護爪護不住煙包，主要是因為6號輪護爪彈簧脫落失效，造成護爪卡不住煙包。煙包在6號輪旋轉過程中，四角與6號輪上下導條產生摩擦，使煙包擦花，出現質量事故，嚴重時，護爪護不住煙包，造成煙包打壞或損壞設備，產生機械故障。

彈簧種類很多，6號輪護爪彈簧屬于壓縮彈簧（簡稱“壓簧”），壓簧脫落的主要原因如下。

（1）GDX2型6號輪模盒的壓簧定位座與壓簧的連接方式采用插入式連接，定位座、壓簧、卡腳三者不在同一條軸線上，由于定位座與壓簧的相對移動間距較大，造成壓簧容易彈出。且設備運行時定位座與壓簧之間會產生較大的摩擦力，導致壓簧嚴重磨損失效。

（2）由于包裝機速度是400包/min，6號輪運行速度較快，模盒具有較大的線速度，模盒壓簧在高速運行中受離心力的作用，壓簧的壓力增大，導致壓簧塑性變形，卡腳受到擠壓移位，致使彈簧彈出。

（3）模盒壓簧長時間服役后，不斷受到外力作用導致塑性變形，彈力減小，導致壓簧與卡腳和定位座之間的張緊力減小，最終造成壓簧脫落。

當前，高校在組織體系與反饋機制保障方面，存在問題主要包括：第一，高等教育內部管理制度不夠完善，缺乏系統、科學、規范的管理標準；教學組織機構不夠健全，沒有設置專門的教學監督機構，教學質量不高。第二，教師教學質量評估有待改進。教師教學內容的評估忽視了對內容與社會經濟發展適應度的評估；對課程考核方式的評估偏向于理論知識的考察。第三，教學評價主體過于單一，教學信息收集與反饋工作有待加強。

3 改進方案及設計計算

綜合分析后，確定本次方案主要是改進6號模盒上的壓簧，使用磁鐵代替壓簧。

3.1 GDX2型6號輪模盒平面制圖及三維建模

改進前的GDX2型6號輪模盒主要由定位座、壓簧座、壓簧、卡腳、擋板和螺釘構成，實物如圖1所示。

圖1 改進前6號輪模盒

改進后的GDX2型6號輪模盒主要由定位座、磁鐵、卡腳、擋板、滑動軸承、軸和螺釘構成。其中，定位座的結構三維建模圖如圖2所示。

圖2 定位座的結構三維建模圖

擋板的結構尺寸和三維建模圖如圖3所示。

圖3 擋板的結構尺寸和三維建模圖

卡腳的結構三維建模圖如圖4所示。

圖4 卡腳的結構三維建模圖

改進后的GDX2型6號輪模盒三維模型圖如圖5所示。經過對改進后的模盒進行平面尺寸設計，以及建立三維模型，確定了本方案的機械結構部分。

圖5 改進后的模盒模型圖

3.2 對改進后的模盒進行受力計算

改進后的模盒安裝在6號輪上作順時針間歇轉動，每次6號輪停頓時，5號輪上的推桿會將煙包推進模盒中。這時模盒兩頭的卡腳會受到推桿產生的推力F推，兩個卡腳分別會受到模盒上的兩個磁鐵產生的磁力F磁作用，受力分析如圖6所示。

圖6 模盒受力分析

根據設備廠家提供數據可知，F推=35/2=17.5N，F推作用 在 卡 腳45°斜 面 上。將F推分 解 成F推X和F推Y，如圖6所 示，可 知：F推X=F推cos45 °=12.37N，F推Y=F推sin45°=12.37N，F磁=1N。同 理，將F磁分 解 成F磁X和F磁Y，可 知：F磁X=F磁cos45 °=0.707N，F磁Y=F磁sin45°=0.707N。F磁X和F推X的受力方向一致，不阻礙煙包進入模盒。只有F磁Y和F推Y受力方向相反，F磁Y具有阻止煙包進入模盒的能力。在實際工作中，為了使煙包順利被推入模盒里，就要保證F推Y＞F磁Y，計算得，F推Y= 12.37N，F磁Y=0.707N，可知F推Y＞F磁Y，煙包可以在正常工作狀態下進入模盒。

3.3 對改進后的模盒進行受力計算

煙包能夠在被推入模盒后，被固定在6號輪上作順時針間歇轉動，過程中會產生一個離心力，為了保證煙包在模盒里能夠順利地完成輸送，需對改進后的模盒里的煙包進行離心力受力分析，受力分析如圖7所示。

圖7 離心力分析圖

根據圖7可知，煙包在模盒中作旋轉運動時，受到一個離心力F離心力，F離心力=（m煙包v2）/R，v=ωR?，F場測量出一個煙包的質量m煙包=0.0241kg，m煙包g=0.23618N，6號輪的半徑R=0.23m。由于包裝機速度是400包/min，6號輪上有8個模盒均勻分布，由此可知，ω=（400/8）=（50×2π/60）=5.233rad/s。

由 此 可 知，F離心力=m煙包ω2R=0.1518N，F磁Y=F磁sin45°=0.707N。要保證煙包在模盒里作旋轉運動不受影響，必須保證F離心力-F磁Y≤m煙包g。由計算值可知，F離心力-F磁Y=-0.555N，m煙包g=0.23618N，此條件滿足，煙包能正常輸送。

4 改進效果

改進前由于壓簧容易變形脫落，導致煙包出現質量缺陷，維修次數過多?，F將改進后的一支新模盒與改進前的一支新模盒同時安裝到一臺機器上使用，經過1個月的觀察，在相同時間內（1個月），改進后的模盒維修次數和煙包出現質量缺陷率比改進前明顯減少，見表1，且改進后的模盒穩定性有了很大提高。

表1 模盒改進前后指標對比

5 結束語

通過對GDX2型硬盒包裝機6號輪模盒進行改進，采用磁鐵代替模盒壓簧，解決了設備運行過程中壓簧容易脫落的問題，減少了中途停機維修更換壓簧的工作量。改進后效果明顯，提高了煙包質量。實踐證明，對GDX2型硬盒包裝機6號輪模盒的改進，適合6號輪的運轉要求，該改進項目已經在1臺機器推廣使用。