ZB45硬盒包裝機組條玻美容器推煙板滑套的改進

植軍平

（海南紅塔卷煙有限責任公司，海南海口 571100）

0 引言

隨著國家控煙日趨嚴格，在市場總量控制、存量博弈的大環境下，品牌間的競爭進入白熱化，把控產品的質量顯得尤為重要。產品質量控制集中在原料品質、口感、工藝標準、外觀等方面，質量好的產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卡煙問題，其穩定性影響包裝機組的有效作業率。

1 生產現狀與存在問題

美容器工作過程中，條煙達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，把條煙推進烙鐵工作位進行美容。這一過程中會出現2 個問題：①氣缸帶動推煙板的滑套頻繁做往復運動，卡簧位受到頻繁沖擊載荷易破損，造成卡煙；②推煙板推條煙前進有慣性、會向前沖，依靠調整美容通道的大小來增加與條煙的摩擦力達到條煙定位有不穩定的特點，容易出現排煙不暢和竄煙現象。

對2017年1～4月的ZB45 包裝機條玻美容器各類型故障累計時間進行統計、分析，實際月平均生產時間為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。

根據設計要求，滑套的許用沖擊強度ak許=Δak=1.5×15=22.5 J/cm2。其中，Δ為安全許用系數，查資料取1.5。

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

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，條煙端面受到推板推力T，條煙在T的作用下進入美容通道，前進過程中條煙與美容通道發生摩擦，該摩擦力為f。T 與f 的關系有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竄煙；T=f 時，推力與摩擦力為平衡狀態，條煙剛好推到行程結束位置停止；T

摩擦力可以使條煙在推煙板前進行程結束時，減少前沖的慣性，達到定位條煙的效果。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。所以摩擦力不穩定，造成條煙定位不準確。

經過分析得出，美容器出現卡煙、竄煙和排煙不暢等現象的原因分別是推煙板滑套材質沖擊強度不夠、結構設計有缺陷、排煙設計不合理。

3 改進方案的確定與實施

3.1 改進方案

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

表1 材料沖擊強度對比表[2] J/cm2

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

針對摩擦力不穩定導致條煙定位不準問題，增加了美容通道負壓定位，以減少條煙慣性前沖和現象。

3.2 改進措施

（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，分析了滑套結構，覺得滑套結構可以改進：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，沖擊強度也大、更耐磨。同時，為了減少導軌磨損，滑套的內孔鍍銅（圖3）。

圖3 改進后的滑套結構

采用ZG310-570 材料加工成新的滑套，裝到設備后，滿足裝配要求。

（2）對于竄煙和排煙不暢問題，采用了負壓定位方案。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，連接電磁閥和負壓氣管。另外，還在推煙板裝1 個電容式檢測控制負壓的通斷。負壓定位的工作原理：當推煙包推動條煙前進行程結束后，檢測觸發，控制閥打開，負壓接通，烙鐵底板吸住具有慣性前沖的條煙，實現定位（圖4）。

3.3 改進效果

圖4 負壓定位控制示意

上述改進在ZB45 機組實施后，于2017年7～10月對該項目進行統計分析，實際月平均生產時間為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，推板卡煙現象明顯減少；②負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

對條玻美容器進行局部改進，通過改造滑套的材質和結構和增加負壓定位裝置，大大降低美容器的故障率，提高了生產效率，保證了產品美觀，穩定了產品質量，提升了產品競爭力，為了企業長遠發展打下堅實的基礎。