YJ27濾嘴接裝機接裝紙切紙刀片快速更換專用工裝的設計

韓 永，趙 斌，孫東亮，卞建勝，張興華

山東中煙工業有限責任公司濟南卷煙廠，濟南市高新區科航路2006號 251014

濾嘴接裝機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］，其中接裝紙經滾刀式或剪切式切割系統切割后得到接裝紙片［3-4］。近年來，剪切式切割系統因具有載荷小、振動小以及噪聲小等特點得到推廣應用［5-6］，但切割系統中的切紙刀片因刀片磨損或刃口崩裂容易導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、維修安全風險大，為此生產中通常需要采用整體校刀工裝對刀片進行校對。針對剪切式接裝紙切割系統已有較多研究。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，為設備的預防性維修提供了指導；劉倩等［8］采用新型陶瓷不粘膠材料對切刀進行噴涂改造以方便清理刀片，減少了切刀保養時間和設備停機次數；段軍武等［9］通過優化上下蓋結構和增加支架的方法對整體校刀工裝進行改進，簡化了校刀工序；曲軍建［10］設計了一種用于GD121型卷煙機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］采用一種網格紙直觀地顯示切刀切口的起始位置及長度，實現了切刀壓緊力的標準化調整；李蓮喜等［12］為延長刀片使用壽命、提高切紙效果，通過分析切割系統的結構特點，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中存在的問題，但是關于單把切紙刀片快速更換的研究則鮮見報道。為此，設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，降低設備運行成本。

1 問題分析

1.1 工作原理

圖1 剪切式接裝紙切割系統結構示意圖Fig.1 Structure of shearing tipping paper cutting device

剪切式接裝紙切割系統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個硬質合金塊（2）對應；隨著切紙刀輥與切紙鼓輪間相對轉動，刀片與硬質合金塊循環嚙合，將其中的接裝紙（1）剪切成設定長度的接裝紙片［2-4］。為確保12把刀片與硬質合金塊的嚙合效果（壓緊力）一致以避免接裝紙片間出現未切斷現象，應保證12把刀片安裝高度相同且刀刃平行不偏斜。在實際生產中，當刀片出現輕微疲勞磨損導致刃口變鈍時，通過調整切紙刀輥增大刀片與硬質合金塊的壓緊力可以保證切割效果，但當刀片出現嚴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定位置后緊固刀片固定螺釘（2）。該方法會導致部分未損壞刀片也被更換，增加備用刀片使用數量且維修時間長。②經驗維修方式。維修人員根據經驗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致更換刀片的嚙合效果（壓緊力）與未更換刀片不一致，進而出現接裝紙切割效果不佳、刀片磨損或刃口崩裂、硬質合金塊刃口損傷等問題，縮短接裝紙切割系統使用壽命，影響卷煙生產效率和產品質量。

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 新型工裝設計

為減少備用刀片使用量、提高刀片安裝位置精準度，設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 工裝結構

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，由標準硬鋁（2A11）材料制成并根據切紙刀片厚度（1.2 mm）設計為矩形凹槽（109.5 mm×14.0 mm×1.4 mm），凹槽的中間位置設有一個臺階螺紋孔。亞克力蓋板（2）由5個規格為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，螺紋規格為M5；無螺紋部分長度4 mm并設有一個通孔（2 mm），利用內六角扳手轉動平頭壓緊螺釘，可以實現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構示意圖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，對刀片安裝部位進行清潔和保養；②將備用切紙刀片（2）插入專用工裝（1）刀槽內，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 應用效果

3.1 實驗設計

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（青島海博雙木機械有限公司）。

設備：5臺YJ27濾嘴接裝機（常德煙草機械有限責任公司）。

方法：設定YJ27濾嘴接裝機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、經驗維修以及專用工裝更換3種作業方式進行模擬維修，統計各作業方式下的維修時間和返工次數，計算平均值和極差。統計5臺接裝機使用專用工裝前后每月刀片損耗數量，統計時間為6個月，取平均值。

3.2 數據分析

由表1可見，與整體更換和經驗維修2種作業方式相比，采用專用工裝進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，減少人工經驗差異帶來的不利影響。此外，采用整體校刀工裝作業時，因校對難度大、標準要求高，返工率達到20%；采用經驗維修方式時，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，每臺濾嘴接裝機切紙刀片的平均損耗數量由使用前的7.8把/月減少至2.3把/月，降低幅度達到70%以上，有效減少了備件損耗。

表1 3種維修作業方式對比數據Tab.1 Data of three maintenance methods

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

4 結論

基于剪切式接裝紙切割系統設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現了單把刀片的更換。以濟南卷煙廠使用的YJ27濾嘴接裝機為對象進行測試，結果表明：與整體更換和經驗維修2種作業方式相比，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，且未出現返工現象；每臺濾嘴接裝機切紙刀片的平均損耗數量由7.8把/月減少至2.3把/月，有效提高了卷接設備維修效率，減少了備件損耗。該裝置可推廣應用于其他采用剪切式切割系統的濾嘴接裝設備。