煙條自動拆解方式原理實驗研究

方俊俊 蘇怡帆 余云松 王宇 李紹波

紅塔煙草（集團）有限責(zé)任公司玉溪卷煙廠 云南玉溪 653100

1 實驗?zāi)康暮腿蝿?wù)

1.1 實驗?zāi)康?/h3>

本次實驗?zāi)康氖翘剿鳁l盒拆解的原理，一是研究能否采用斜置的刀片割開條盒端面，初估刀片角度；獲取切割速度數(shù)據(jù)，探索頂塊和刀片的高度差數(shù)值以及頂塊的長度數(shù)據(jù)，量取實驗中兩側(cè)導(dǎo)板的寬度數(shù)據(jù)，實驗?zāi)芊駥崿F(xiàn)兩端同時切割煙條。為條煙拆解設(shè)備的方案制定提供實際依據(jù)，實現(xiàn)無損化拆解[1]。

1.2 實驗任務(wù)

（1）實驗一：是否可以通過斜置刀片切開條盒端面且不損壞小包；

（2）實驗二：是否可以用刀尖切開小盒玻璃紙且不損壞煙支；

（3）如果能用刀片割開條煙端面，記錄刀片角度，切割速度數(shù)據(jù)，頂塊和刀片的高度差數(shù)值以及頂塊的長度數(shù)據(jù)；

（4）如果能用刀尖切開小盒玻璃紙，記錄刀尖伸出量和切割速度；

（5）收集并記錄該切割原理下可能出現(xiàn)的其他問題。

2 材料與準(zhǔn)備

2.1 材料及設(shè)備

（1）成品煙條數(shù)條；

（2）實驗平臺一套；

（3）行程≥300的滾珠絲杠及控制裝置一套；

（4）陶瓷刀片及美工刀片若干；

（5）實驗所需零配件（見清單）；

（6）工裝夾具若干；

2.2 備件加工

根據(jù)實驗需求加工所需零配件共計15件，分別為：SG-110固定底座、SG-111壓塊、SG-01側(cè)導(dǎo)板、SG-04推板、SG-05推板底座、SG-07墊板、SG-08壓板、SG-09頂塊1、SG-10頂塊2、SG-11側(cè)導(dǎo)板、SG-12上限位折角、SG-13前限位擋片、SG-13前限位擋片、SG-112小盒玻璃紙推頭座2、SG-113角鐵、SG-114推頭。

3 實驗方法

3.1 零部件的安裝

按下圖1所示，將相關(guān)零件安裝于實驗設(shè)備平臺上。

3.2 實驗步驟

（1）實驗一：通過滾珠絲杠推動煙條做直線運動，使煙條一端通過斜置的刀片；觀察煙條兩端能否被切開并記錄相關(guān)實驗數(shù)據(jù)。

（2）實驗二：通過滾珠絲杠推動煙條做直線運動，使煙條兩端同時通過斜置的刀片，觀察切割效果并記錄相關(guān)實驗數(shù)據(jù)。

（3）實驗數(shù)據(jù)，見圖2。

4 實驗數(shù)據(jù)處理與分析

4.1 實驗數(shù)據(jù)分析

（1）頂塊長度為100mm和50mm都可以實現(xiàn)切割。

（2）刀片角度在45°到60°之間都可以實現(xiàn)切割。

圖1 零配件安裝示意圖

圖2 實驗數(shù)據(jù)記錄

（3）頂塊和刀片高度差按照模型原始尺寸（不加墊塊）時的0.25mm切割沒有問題，但增加0.7mm墊塊后會切到小盒。

（4）頂塊和刀片距離在2-10mm范圍內(nèi)對切割效果無影響。

（5）單側(cè)切割及雙側(cè)同時切割都可實現(xiàn)。（6）刀片角度為-60°仍可以正常切除。

4.2 實驗結(jié)果與討論

4.2.1 實驗結(jié)果

（1）單側(cè)切割和雙側(cè)切割都可以實現(xiàn)，從受力情況和設(shè)備尺寸考慮優(yōu)先選擇雙側(cè)同時切割的方式；單側(cè)切割時，由于一側(cè)被切，煙條總長減小，切第二側(cè)時導(dǎo)板距離應(yīng)減小。

（2）頂塊和刀片距離在2-10mm范圍內(nèi)均可，但距離小對紙屑排除有影響，距離大增加設(shè)備尺寸，約在5mm為宜，結(jié)構(gòu)設(shè)計時可考慮調(diào)整。

（3）頂塊與刀片高度小于1mm，大于1mm會傷到內(nèi)裝煙包的外包裝，此高度差初定為0.25mm，實際設(shè)計中需考慮可調(diào)整。

（4）從刀片受力及耐用度考慮，刀片角度初定為60°。

（5）頂塊長度不影響切割效果的情況下，設(shè)計尺寸可定為50mm，倒角可參照實驗所用的零件。

（6）經(jīng)多次實驗，條盒兩側(cè)導(dǎo)板的寬度可以與煙條自然長度相等，兩端頂塊的距離與5個小盒寬度方向相等或小1-2mm。

（7）刀片角度（向前或向后傾斜）對切割質(zhì)量未發(fā)下明顯影響，后續(xù)刀片設(shè)計考慮控件或安全因素限制。

（8）刀片斜進切割效果好，需要有一定的切割速度，保證切割質(zhì)量。

4.2.2 存在的問題

（1）切割后兩側(cè)的排屑問題。

（2）刀片形狀和材料選擇，實驗中發(fā)生陶瓷刀片崩刃的現(xiàn)象，實際設(shè)計時要考慮刀具的耐用度，權(quán)衡刀片剛度和韌性來選擇材料和熱處理。

（3）切割完一側(cè)后，切另一側(cè)時，基準(zhǔn)面應(yīng)收縮一定距離，保證切完一遍后煙條可被加緊固定，需保證內(nèi)壁絕對光滑俄同時具有一定的加緊力度[2]。

5 實驗結(jié)論

（1）利用滾珠絲杠讓煙條做直線運動，采用斜置的刀片能割開條盒端面。

（2）刀片角度參數(shù)：45°至60°可實現(xiàn)無損小盒切割。

（3）刀片頂塊和刀片高度差為：0.25mm；頂塊和刀片距離10mm可實現(xiàn)兩端同時切割煙條。