GDX2型硬盒包装机6号轮模盒的改进

刘 旋，蔡洪江，李 超，李向东，刘 海

（贵州中烟工业有限责任公司毕节卷烟厂，贵州毕节 551700）

1 存在问题

根据工具工厂质检部门的反馈，对GDX2型硬盒包装机6号轮模盒压簧脱落造成的硬盒包装表面质量缺陷进行为期1周的统计，发现平均每台设备每个班产生6包质量不合格产品。

研究分析，导致产品外观质量不合格的主要原因是模盒压簧脱落或松动，造成产品传送定位偏移，引起摩擦挤压，导致产品表面被划伤。

2 问题分析

2.1 GDX2型包装机6号轮传输过程分析

6号轮的传动分为6号轮间歇传动、6号轮右侧水平接应（随动）杆及6号轮后侧定位挡板等动作。动力传导如下：左机身传动箱最左侧齿轮0P4242（Z60）经齿轮0P4243将动力输送给6和7号轮传动箱，再经过一螺伞齿轮副（Z36）将动力分别传至6号轮传动轴。

2.2 GDX2型包装机6号轮护爪及护爪弹簧损坏原因分析

6号轮护爪护不住烟包，主要是因为6号轮护爪弹簧脱落失效，造成护爪卡不住烟包。烟包在6号轮旋转过程中，四角与6号轮上下导条产生摩擦，使烟包擦花，出现质量事故，严重时，护爪护不住烟包，造成烟包打坏或损坏设备，产生机械故障。

弹簧种类很多，6号轮护爪弹簧属于压缩弹簧（简称“压簧”），压簧脱落的主要原因如下。

（1）GDX2型6号轮模盒的压簧定位座与压簧的连接方式采用插入式连接，定位座、压簧、卡脚三者不在同一条轴线上，由于定位座与压簧的相对移动间距较大，造成压簧容易弹出。且设备运行时定位座与压簧之间会产生较大的摩擦力，导致压簧严重磨损失效。

（2）由于包装机速度是400包/min，6号轮运行速度较快，模盒具有较大的线速度，模盒压簧在高速运行中受离心力的作用，压簧的压力增大，导致压簧塑性变形，卡脚受到挤压移位，致使弹簧弹出。

（3）模盒压簧长时间服役后，不断受到外力作用导致塑性变形，弹力减小，导致压簧与卡脚和定位座之间的张紧力减小，最终造成压簧脱落。

当前，高校在组织体系与反馈机制保障方面，存在问题主要包括：第一，高等教育内部管理制度不够完善，缺乏系统、科学、规范的管理标准；教学组织机构不够健全，没有设置专门的教学监督机构，教学质量不高。第二，教师教学质量评估有待改进。教师教学内容的评估忽视了对内容与社会经济发展适应度的评估；对课程考核方式的评估偏向于理论知识的考察。第三，教学评价主体过于单一，教学信息收集与反馈工作有待加强。

3 改进方案及设计计算

综合分析后，确定本次方案主要是改进6号模盒上的压簧，使用磁铁代替压簧。

3.1 GDX2型6号轮模盒平面制图及三维建模

改进前的GDX2型6号轮模盒主要由定位座、压簧座、压簧、卡脚、挡板和螺钉构成，实物如图1所示。

图1 改进前6号轮模盒

改进后的GDX2型6号轮模盒主要由定位座、磁铁、卡脚、挡板、滑动轴承、轴和螺钉构成。其中，定位座的结构三维建模图如图2所示。

图2 定位座的结构三维建模图

挡板的结构尺寸和三维建模图如图3所示。

图3 挡板的结构尺寸和三维建模图

卡脚的结构三维建模图如图4所示。

图4 卡脚的结构三维建模图

改进后的GDX2型6号轮模盒三维模型图如图5所示。经过对改进后的模盒进行平面尺寸设计，以及建立三维模型，确定了本方案的机械结构部分。

图5 改进后的模盒模型图

3.2 对改进后的模盒进行受力计算

改进后的模盒安装在6号轮上作顺时针间歇转动，每次6号轮停顿时，5号轮上的推杆会将烟包推进模盒中。这时模盒两头的卡脚会受到推杆产生的推力F推，两个卡脚分别会受到模盒上的两个磁铁产生的磁力F磁作用，受力分析如图6所示。

图6 模盒受力分析

根据设备厂家提供数据可知，F推=35/2=17.5N，F推作用 在 卡 脚45°斜 面 上。将F推分 解 成F推X和F推Y，如图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，将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，不阻碍烟包进入模盒。只有F磁Y和F推Y受力方向相反，F磁Y具有阻止烟包进入模盒的能力。在实际工作中，为了使烟包顺利被推入模盒里，就要保证F推Y＞F磁Y，计算得，F推Y= 12.37N，F磁Y=0.707N，可知F推Y＞F磁Y，烟包可以在正常工作状态下进入模盒。

3.3 对改进后的模盒进行受力计算

烟包能够在被推入模盒后，被固定在6号轮上作顺时针间歇转动，过程中会产生一个离心力，为了保证烟包在模盒里能够顺利地完成输送，需对改进后的模盒里的烟包进行离心力受力分析，受力分析如图7所示。

图7 离心力分析图

根据图7可知，烟包在模盒中作旋转运动时，受到一个离心力F离心力，F离心力=（m烟包v2）/R，v=ωR。现场测量出一个烟包的质量m烟包=0.0241kg，m烟包g=0.23618N，6号轮的半径R=0.23m。由于包装机速度是400包/min，6号轮上有8个模盒均匀分布，由此可知，ω=（400/8）=（50×2π/60）=5.233rad/s。

由 此 可 知，F离心力=m烟包ω2R=0.1518N，F磁Y=F磁sin45°=0.707N。要保证烟包在模盒里作旋转运动不受影响，必须保证F离心力-F磁Y≤m烟包g。由计算值可知，F离心力-F磁Y=-0.555N，m烟包g=0.23618N，此条件满足，烟包能正常输送。

4 改进效果

改进前由于压簧容易变形脱落，导致烟包出现质量缺陷，维修次数过多。现将改进后的一支新模盒与改进前的一支新模盒同时安装到一台机器上使用，经过1个月的观察，在相同时间内（1个月），改进后的模盒维修次数和烟包出现质量缺陷率比改进前明显减少，见表1，且改进后的模盒稳定性有了很大提高。

表1 模盒改进前后指标对比

5 结束语

通过对GDX2型硬盒包装机6号轮模盒进行改进，采用磁铁代替模盒压簧，解决了设备运行过程中压簧容易脱落的问题，减少了中途停机维修更换压簧的工作量。改进后效果明显，提高了烟包质量。实践证明，对GDX2型硬盒包装机6号轮模盒的改进，适合6号轮的运转要求，该改进项目已经在1台机器推广使用。