烟包模具的机械精度要求与维修要点分析

金叶南

（湖南福瑞印刷有限公司，湖南长沙 410100）

0 引言

在烟包印刷中，卷筒纸由凹印机印刷后，经过中间的烫金、二维码印制等工序，最后进入离线模切机模切成为单个烟包。模具是离线模切机将纸卷模切成形的关键工作单元，是一种高精度、难维护、难调校、常需拆卸的机械组件（图1）。质量上，要求烟包四周切边光滑无纸毛纸灰，毛巾刃直角边切透，小飞机处不带废；工艺上要求烟包无大小张，套印准确；刀刃耐磨损。因此，模具很大程度上制约机器运行速度和产品质量。模具图案拼版方式有多种，现以2×8 烟包小盒为例进行阐述，分析其机械精度要求和维修要点，供同行参考。

图1 2×8 烟包小盒模具

1 模具结构

模具为独立的工作单元，通常由上辊、下辊、滚枕、机架、齿轮组等部件组成（图2）。上辊与下辊两端轴头分别为2 个32016 轴承背靠背安装，轴承安装于轴承座孔内，然后与轴承座一起安装于机架上；上、下机架通过其中间定位销定位后，由4 根弹性拉杆锁紧；滚枕安装于上、下辊辊体两端并贴紧，上、下辊由齿轮组带动实现同步转动。刀块表面刻出刀刃，安装于上辊表面相应的凹槽并拼成烟包形状；下辊辊体表面加工M4 的螺纹孔，以安装清废针，辊体表面镀硬铬60 HRC。

图2 模具结构

（2）更换新的联轴器符合过渡配合。设备开启后轴头泵振动符合标准范围。

2 关键部位机械精度要求

2.1 上、下辊

上、下辊选用40Gr，经锻造成形后，自然时效1 年以上，加工时做调质处理24～26 HRC，以减少加工变形。上辊刀块凹槽需有粗、半精、精三道铣削工序，并保证宽度尺寸公差为0～0.015 mm、深度公差0～0.05 mm。下辊表面淬火55 HRC 后，表面镀硬铬，铬层厚0.03～0.05 mm；清废针螺纹孔M4 深度9±0.1 mm。

2.2 机架与机架组件

本部分包括机架、轴承座、拉杆、定位销等；机架选用45#钢，采用锻压和调质热处理以改善其金相组织，减少成品变形。轴承座选用40Gr，并做调质处理30 HRC。机架内孔与轴承座配合为Φ170（H6/js5），加工时实配间隙为0.015～0.025 mm；轴承座内孔与轴承外圈配合为Φ125（H5/js6），装配时选用合适的轴承，使其齿轮端实配间隙为0.005～0.01 mm，另一端为游动端，实配间隙为0.01～0.02 mm；上、下机架销孔与定位销配合为Φ20（H7/k6）。拉杆为Φ9 细长轴，45#钢调质处理28 HRC。

2.3 刀块

刀块选用瑞士进口材料，采用专炉热处理后表面淬火硬度60±1 HRC，其外周尺寸公差0～-0.015 mm（图3）。刀刃高度1.3～1.6 mm，并采用复合角形式，刀刃顶部角度取55°、根部取45°；刃线宽度0.03～0.05 mm，新刀取0.03 mm 为宜。

图3 刀块与刀刃

2.4 清废铲与清废针

清废铲与清废针均为易损件（图4）。清废针依次由扎针部分、六方、螺纹三部分组成，安装于下辊表面M4 螺孔内，扎针露出辊体表面，采用不锈钢材料，M4 螺孔深9 mm，六方＋螺纹的长度8.7 mm，安装时确保六方不高于辊体表面。清废铲采用优质黄铜，安装时保证其底面与下辊表面相切，刃口紧贴辊体并确保间隙b＝0.03～0.05 mm，避免与辊体表面摩擦而损坏铬层；清废铲槽口两侧与清废针均保证间隙a＝0.2 mm。

图4 清废铲与清废针

2.5 各部件装配后整体精度

上辊部分：滚枕跳动≤0.01 mm，刀刃跳动≤0.005 mm。下辊部分：滚枕跳动≤0.01 mm，辊体表面跳动≤0.005 mm。上辊刀刃与下辊表面间隙0.002～0.003 mm。

3 实际问题与维修要点分析

模具在实际运行中，常表现出的问题有纸毛、纸灰、粘连、未切透、大小张等质量问题，以及刀刃崩裂、清废针带废、刀刃线偏斜、局部未切透、连接点、清废针断裂、下辊表面掉铬等机械问题。质量问题一般是模具日常使用的渐变过程，主要由刀块加工和修磨工艺决定；机械问题一般由于各部件尺寸精度、形位精度、磨损、间隙变大、装配精度等因素引起。

3.1 轴承、轴承座、机架

轴承、轴承座、机架三者是保证模具精度与正常工作的基础件，当模具表现出振动大、刀刃异常磨损、下辊辊体表面铬层出现线条压痕等现象，则需考虑三者配合面磨损值超差。轴承座外圆与机架内孔间呈上下方向对称磨损，此处间隙≥0.05 mm，则修磨机架内孔，轴承座外圆实配加工并保证设计间隙；齿轮端轴承为轴向定位安装，其外圈与轴承座内孔间磨损较小，但游动端因间隙较大而致使磨损也大，当此处间隙≥0.04 mm，则需要更换轴承座和轴承。

3.2 机架、定位销、拉杆

机架销孔、定位销之间的磨损是造成刀刃线偏斜、上辊刀刃与下辊表面间隙不能调平整的重要原因。定位销与销孔为小间隙过渡配合，是上辊刀刃与下辊轴线对中的关键点，维修时此处常被忽视。当二者配合间隙≥0.05 mm，则需要修正销孔，并实配定位销，保证设计间隙。

拉杆是将上、下辊通过机架锁紧的部件，受力部位为Φ9细长轴，其作用是保证模具模切压力，并力求压力稳定。因为模切力不连续，拉杆表现为脉动式受力，承受交变载荷，容易疲劳。模具装配时，用专用工具测量其受力后的伸长量为0.45 mm 即可。维修时，应反复测量其自由长度与受力后的伸长量，以确定拉杆是否疲劳。一般在模具运转2000 万转时可以更换新拉杆。

3.3 刀块

一方面，刀块的损坏有两种情况：①刀刃突然崩裂，为保证刀刃足够的强度，刀刃截面采取复合角形式，根部采用45°夹角，确保刀刃宽度不过宽，顶部为55°夹角，确保刀刃耐磨，同时刀刃高度在1.3～1.6 mm，确保刀刃在切纸时能承受较大的折弯力矩，减少根部弯曲应力；②渐进式磨损，这属于正常磨损，一般需要送修或加工新刀。

另一方面，刀块与辊体刀块凹槽的配合：当其表面刀刃与相邻刀块刀刃相连成一条刀刃线时为小间隙配合，一般为0.01～0.02 mm，否则两刀刃相连处间断点间距大，模切时烟包上留有连接点甚至出现切不断的现象；如果此处为小过盈配合，相邻刀刃受挤压，刃尖将因此而崩裂受损。

3.4 清废铲与清废针

清废铲与清废针安装不正确，将使二者磨损过大过快，是模具异常损坏的关键点。常表现为模具带废，废纸再次进入模切区，废纸与待模切纸张叠加，刀刃因受到突变且倍增的切断力而被压坏甚至崩刀。安装时，注意将清废针拧紧、六方拧紧部位不高于辊体表面、不歪斜、扎针尖锋利不卷曲；同时确保扎针与清废铲槽口两侧间隙a＝0.2 mm，当槽口磨损时两侧间隙a≥1.0 mm 时，应更换新清废铲。清废铲一般存在刃口缺口、刃口不平正、槽口宽度太宽等问题，安装时其底面与辊体表面相切、刃口紧贴辊体、间隙b＝0.03～0.05 mm。清废铲与清废针需要常检查、常更换。

4 总结

模具作为一个工作单元，组成部件多，影响模具精度和使用寿命的因素也很多。维修过程中，不仅需检测单个部件精度是否符合要求，还应规范装配，保证各配合部位合理的间隙；不能仅关注刀刃、辊体表面的磨损，还应检查机架、轴承等运转部件的磨损量。只有严格控制过程参数，模具维修和使用才能迈上更高的台阶。