摘要：针对CV包装机透明纸U形撕口切割组件容易磨损，常造成条盒外透明纸因切割不良引起质量缺陷的现象。从现有组件的材料特性和结构两方面分析发现切割运动件容易磨损，且当需要更换对压辊时拆装及调整均比较麻烦。采用轴承替代U形刀对压辊，利用轴承的自身滚动特点，来实现U形刀对压面的自行调整，提高U形刀和对压辊的使用寿命。并重新设计独立对压辊支撑座，减少了安装调整时间，同时改进设计提高了产品质量的稳定性和设备的有效作业率，降低了设备维修人员的劳动强度。
关键词：CV包装机 凹坑 U形刀 对压辊 轴承
前言
GDX2包装机组是意大利G.D公司设计制造的，该机型由于自动化程度高、便于维修、具有良好的可靠性和稳定性，迅速广泛推广和使用。但是，由于设计上存在一些问题和不足，在实际生产中透明纸切割不完全，造成透明纸输送不到位，拉线错牙的现象经常出现。在调整中也常发现有透明纸U形刀口一侧切割完好、一侧切割有毛口的情况，处理此类故障增加了设备维护费用，影响了设备的有效作业率。
1.U形撕口切割装置工作原理
CV包装机在生产过程中透明纸切断分两次完成。U形刀切割装置在透明纸与拉线结合部位切出一个U形切口，将拉线与该处透明纸切断。该装置由U形刀、刀座与法兰座组成。刀座安装在传动轴上。U形刀随刀座转动同轴一起旋转，每转一圈在U形刀的刀刃和滚轮的挤压作用，在透明纸与拉线的粘合处切割出一个U形撕口，然后随透明纸一起输送至下道工序。再在输送过程中将透明纸裁切成包装用的定长单张透明纸用于包装。
2.存在问题及原因分析
2.1存在问题
CV包装机在生产中透明纸切割的不完全，造成透明纸输送不到位，透明纸包裹成型后拉线错牙的现象经常发生，由此造成的切割组件更换和调整频繁，费时费力。
2.2原因分析
2.2.1切割作用的两零件间存在硬度差，易磨损
条透的U形刀的材料为W18Cr4V，硬度为HRC60-64，原对压辊是经过表面处理的45钢，硬度为HRC42-46，对压辊较U形刀材料偏软，故在运行一段时间后，在对压辊上面会被刻出与U形刀形状一致的凹坑。
当出现透明纸U形口切割不良时，通过楔块的移动使得U形刀发生轴向滑移，重新调整后，相互切割运动的两零件间存在毛刺，工作面粗糙，会加快对压辊和U形刀磨损。
2.2.2 工作可利用面小，损耗快
对压辊通过螺钉固定在法兰轴，工作过程中会在同一位置切割，存在磨损产生切痕需要重新更换工作面时，只有2个位置可调换用于切割，可利用切割面小，故对压辊的使用寿命短。
2.2.3更换零件费时费力
对压辊位于条透输送平台的导板下方，更换对压辊，需要先拆卸轴上的展开辊组件及两侧的支撑限位元件、条透输送平台的导板等，安装调整过程麻烦，耗时长。且调整质量直接决定着透明纸是否能正常输送，对设备正常运行和产品质量的稳定性有着较大影响。
3.改进方案
3.1 改进思路
根据上述分析及拉线切割的工作原理，在不改变原机构的情况下，将原对压辊进行拆除，参考小盒透明纸拉线切割方式，采用滚动轴承作为对压辊替代原先的对压辊，轴承可以通过销轴安装在活动支座上。
为便于拆卸调整，支座可以采用分体式安装方式，其中对压辊支座通过螺钉与透明输送装置两边输送导板进行连接固定，轴承支座安装在对压辊支座上，通过调整轴承支座可调整轴承的相对位置。在安装过程中，轴承对压辊的中心线必须保证与U形刀的中心线保持一致，同时须保证各安装零件不与原机件发生干涉或者影响透明纸的输送。
3.2拉线切割装置改进方案的结构特点及工作原理
通过采用轴承替代U形刀对压辊，轴承的外圈材料为GCr15，硬度为HRC60-65，和U形刀的材料硬度相当。当U形刀与轴承切割运动时，由于轴承的自身滚动特点，轴承会随着U形刀一起转动，轴承能够实现全周面切割调整，使得U形刀和对压辊的寿命均有提高。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同时结合轴承对对压辊并重新设计独立对压辊支撑座，轴承磨损时，可以直接取下轴承支座组件来进行更换，不用拆卸周围组件。
4． 改进方案的实施
4.1 轴承支座设计
轴承支座采用对称式结构。现场实测U形刀传动轴心线到后导板端面的水平距离为35㎜，因为轴承的中心线与U形刀传动轴心线平行，且在同一平面上。
轴承和垫片通过销轴安装在轴承支座的中空腔内，销轴由紧定螺钉锁定，组成一个新的组件。在轴承磨损时，可以直接取下组件来进行更换，不用拆卸周围的零件。轴承支座与对压辊支座连接螺孔设计为椭圆形调节孔，方便调整轴承在设备上的横向位置，提高轴承圆周面的切割利用率。
4.2对压辊支座设计
对压辊支座为固定式，通过螺钉安装到透明纸输送通道的前后导板上，支撑轴承支座的受力。为实现新增部件与原有周边结构无运动干涉，对压辊支座上凸台长度取为76㎜，宽度取为48㎜。凹槽为轴承支座安装位置，前后端面为定位面，约束轴承支座在中空腔的前后位置，安装后轴承的中心线与U形刀传动轴心线平行，且在同一平面上，使得U形刀与对压辊能在透明纸运行的水平面完成U形撕条的切割。为保证精度且安装方便，长度 L的公差取为㎜。凹槽宽度比轴承支座宽度大5㎜，轴承支座在安装位置上能够横向调整，即36㎜。
4.3 轴承的选用
根据安装空间尺寸（52.5㎜76㎜50㎜）和U形刀宽度（10㎜），选用内径尺寸为10㎜，外径尺寸为30㎜，宽度尺寸为14㎜的轴承，满足要求的轴承型号有：2200等。
4.4 垫片的设计
在轴承与轴承支座间增加一凸台垫片，垫片厚度为1.5㎜的部分与轴承内圈配合，外延部分略薄，厚度为1㎜，当两轴的垂直度有稍微的误差时，可通过轴承外圈的摆动自行进行适应性调整。安装时垫片的凸台面朝向轴承。
4.5 销轴的选用
由于整个轴承支座安装与输送导板下面，采用偏心调节间隙非常不方便，故直接采用
销轴连接。
4.6安装应用
4.6.1 依次拆卸上展开辊组件、前后导板、对压辊，按照轴承的对称面与U形刀对称面共面的要求，确定前后螺钉锁定位置，依次对前后导板的加工进行钻孔、沉孔加工。
4.6.2 按如下步骤进行安装：
1）轴承通过销轴固定在轴承支座，销轴由紧定螺钉锁定在轴承支座上；
2）通过沉头螺钉和螺母将对压辊支座安装在条透输送平台底板的前后导板上；
3）将（1）组装的组件安装在对压辊支座的槽内，并用螺钉锁紧。
4.6.3 装配调试
安装前后导板，将第2步装配好的轴承式对压辊组件通过螺钉固定到前后导板，再安装扇形输送辊组件。按要求调整U形刀的轴向位置，保证透明纸U形切痕清晰。
5．改进效果
目前，车间已在全部的CV包装机上完成CV拉线切割对压辊的改造，改造的机台还没有出现更换对压辊轴承和U型切刀的情况。轴承是标准件，便宜容易购买，节约备件费用约3.3万元；组件维修时，可直接从输送导板上取下轴承支座组件来进行直接更换，不用拆卸周围组件，且可以实现面调整的效果，每次的维修调整时间可节约27分钟左右。
U形刀对压辊的改进，增加了U形刀对压辊对拉线切割及透明纸输送影响的相关知识，减少拉线错牙、透明纸输送不良等问题，大大减小了透明纸消耗，延长U形使用寿命，进一步提升了透明纸输送及拉线输送稳定性和设备有效作业率。
参考文献：
【1】栗卫军 《烟机设备修理技师培训教材－通用知识》 国家烟草专卖局职业技能鉴定指导中心 2002年12月
【2】范铁桢 《烟机设备修理技师培训教材－包装设备》 国家烟草专卖局职业技能鉴定指导中心.2002年11月
【3】GD包装机《YB955型（CV）条外透明纸包装机说明书》 上海烟草机械有限责任公司
论文作者:杨光辉
论文发表刊物:《基层建设》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/20
标签：透明纸论文; 轴承论文; 支座论文; 导板论文; 组件论文; 螺钉论文; 磨损论文; 《基层建设》2020年第1期论文;