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摘 要：ZB45包装机组在生产过程中，当遇到金卡内框纸为原辅料的时候，由于内框纸生产工艺的不同，部分内框纸的表面涂层颗粒和刻痕切割时产生的纸屑容易粘附在下输送辊的工作面上，这些粘附物会在内框纸的正面压出印痕，造成产品质量缺陷，所以需要经常对下输送辊工作面进行清理，就降低了设备的有效作业率。通过分析研究内框纸输送辊对部件的结构，提出在内框纸下输送辊处增设清洁装置，使之能清除下输送辊工作面上的粘附物。经过实践证明，该装置简单可靠，消除了内框纸压痕缺陷，延长了内框纸下输送辊的维保清理周期，提高了设备的有效作业率。
关键词：金卡内框纸；压痕；下输送辊；清洁；刮板；吹风
前言
ZB45是意大利G.D公司的G.D X2包装机组的国产代号，ZB45包装机组是目前国内卷烟生产企业广泛使用的卷烟包装设备，同时也是很多企业的主力机型。ZB45机组在使用金卡内框纸进行生产时，由于内框纸生产工艺的不同，部分金卡内框纸的表面涂层颗粒和刻痕切割产生的纸屑容易粘附在内框纸输送辊对的下输送辊工作面上，随着输送辊对对内框纸带的挤压输送，这些粘附物会在内框纸的正面压处印痕从而造成产品质量缺陷。为了消除这一质量缺陷就必须经常对内框纸下输送辊的工作面进行维护清理，但是由于机器结构的原因，每次清理都比较费时，因此对设备有效作业率的影响较大。为了能消除压痕，减少维护清理时间，提高设备的有效作业率，就需要对内框纸输送辊部件进行分析和研究，以期能制定出行之有效的改进措施。
1 ZB45包装机组内框纸输送部件工作原理
内框纸带经一系列导引辊后进入内框纸折痕切割传动箱，被刻痕切割后继续向后输送，折痕切割传动箱的结构如图1所示。
在该箱体内有两对滚轮，前面（图示左边）一对是折痕切割辊对，下面的是切割刀辊，上面的是托辊，在内框纸带的间歇输送过程中切出2条虚线和U形线交替组合的痕迹，便于之后内框纸的折叠成型；后面一对是输送辊对，上下辊对在直径辊面上分别做成一缺角、一导角的形状，便于在输送内框纸带的同时压出左、右各一道微量折痕，使成形后的烟包翻盖打开后能顺利合上。
2 存在的问题
内框纸带经过刻痕切割后继续向后输送，而由于内框纸生产工艺的不同，部分金卡内框纸的表面涂层颗粒和刻痕切割产生的纸屑容易粘附在内框纸输送辊对中的下输送辊工作面上，并且由于上、下辊子的相互挤压作用，这些粘附物会难以脱落且越积越多，这样一来就会在内框纸正面压出一些印痕；而且由于金卡纸的表面光洁度比白卡纸高得多，所以压痕也会更加明显，造成产品的质量缺陷。为了消除这一质量缺陷就需要在出现压痕时对下输送辊工作面进行维保清理，经调查统计后发现每一班基本都会清理一次；并且由于下输送辊位于箱体内部，操作工必须先把护罩拆卸后才能进行清理，所以清理所需的时间较长，对设备的有效作业率造成较大影响。具体情况见表1。
通过对上表的分析，可以知道内框纸压痕缺陷在所有被调查机台都存在，而且维保清理的周期很短，每班维保清理花费的时间平均为17分钟，既增加了操作工的劳动量、又降低了设备的有效作业率，因此需对内框纸输送辊部件进行分析和研究，以便制定出改进方案。
3 改进方案
3.1 方案提出
在对内框纸输送辊对的结构和工作原理进行分析后发现其与ZB45包装机组小盒商标纸第一折边压紧辊对类似，而G.D公司为了清理该下压紧辊工作面上的粘附物，在该处设计了一个刮板机构。
于是借鉴这一设计，提出了在内框纸下输送辊处增设一个清洁装置的改进方案：设计一个支座用来安装刮板，用刮板将下输送辊工作面上的粘附物刮除，以保证内框纸表面的平整光洁；并且为了延长下输送辊的维保清理周期，还要在支座上设计一个吹风口，用压缩空气来及时清除刮板刮下来的粘附物。
3.2 可行性分析
根据改进设计的思路，对设备相关部位进行了测量，并根据测量结果制作出简单的模型加以比对，证实了改进方案具有可行性。
4 方案实施
4.1 清洁装置的结构设计与工作原理
清洁装置的结构设计：在与下输送辊对应的机架上安装两个支座，分别对应里、外的辊子，在支座下部斜向安装一个刮板，刮板前端做成尖角，并靠拢输送辊工作面；在支座的一侧安装有一个气管接头，通过气管与气路相连，再加工一个与之相通的正对刮板工作部位的出风口。结构如图2所示（由于安装位置的限制，里、外两个支座的气管接头安装于相对的一面，图2中的刮板支座为位于里面的那个支座）。
其工作原理是：当折痕切割后的内框纸带在上、下输送辊的共同作用下，沿图示A向继续向后输送，如果其表面涂层颗粒和纸屑在经过输送辊对时粘附在下输送辊的工作面上，当这些粘附物随下输送辊沿图示B向旋转至与刮板接触处时就会被刮板清除，因此，下输送辊在其工作区间内就能保持清洁的状态；与此同时，压缩空气从气管通过吹风口沿图示C向对刮板的工作面吹气，把刮板刮下的粘附物吹走，延长了下输送辊的维保清理周期。
4.2 零件设计
4.2.1 刮板支座的材料选择及设计
基于降低成本和满足性能的考虑，支座的材料选用45号钢，坯料下好后作正火处理，加工完成后再作表面发黑处理。
同时由于受到安装位置空间的限制，里、外两个支座安装气管接头的面不一样。如图3所示。
图示支座为两个支座中位于里面的那一个，气管接头安装于左视图上所标注的A面，而位于外面的另一个支座的气管接头安装于其B面，除此之外两个支座的其余结构均相同。从主视图中可以看到在支座左下角加工出一个斜向的凹槽，也就是左视图中标注的“刮板安装凹槽”，其中心位置有一个用于安装刮板的螺孔，两侧的凸起能起到定位的作用；从主视图和左视图可以看到安装气管接头的螺孔和吹风口相通并且开口位置位于相互垂直的两个面上；从俯视图中可以看到支座的安装孔设计成腰形，这是为了便于支座安装位置的微调。 4.2.2 刮板的材料选择及设计
为了避免刮板对下输送辊的工作面造成磨损以及考虑到刮板的耐用性，加工刮板的材料选用QAl 10-4-4铝青铜，这种材料具有良好的减摩性和耐磨性，同时还具备较好的可切削性，是加工刮板很好的选择。刮板的设计如图4所示。
刮板的工作端做成尖角，与输送辊的工作面相对应并稍宽于输送辊的工作面。从俯视图中可以看到把刮板的安装孔设计成腰形，用于调节刮板与输送辊的间隙，同时还可以延长刮板的使用寿命。
4.2.3 吹风口的设计
为了能及时清除刮板工作时刮下的粘附物，本装置还设计了一个吹风口，如图5所示。
吹风气路包括节流阀、气管、气管接头和吹风口。压缩空气从A端经过节流阀沿箭头所示方向在气管中流动（气管又与气管接头相连），然后从吹风口沿图示B向吹出，把刮板工作时刮下的粘附物清除，因为刮下的粘附物很轻，所以只需要很小的气流就能达到目的，节流阀的作用就是调节吹风口的气流大小，使吹风既能吹走刮下的粘附物，又不至于吹得四处飘散。
5 使用效果
在加装清洁装置并使用一个月后，对内框纸压痕现象再次进行了调查统计。具体情况见表2。
由表2可以看出，增加清洁装置后平时正常生产过程中已无内框纸压痕现象出现；而且只需在周保时对下输送辊进行检查，视情况再进行维保清理，维保清理周期由改进前的每班延长至现在的每周，对设备的有效作业率基本没有影响。
结束语
本项目针对ZB45包装机组在生产以金卡内框纸为原辅料的卷烟时内框纸正面出现压痕，导致需要经常对内框纸下输送辊进行维保清理的情况，通过在下输送辊处增加新设计的清洁装置，消除了内框纸压痕缺陷，延长了下输送辊的维保清理周期，有效地提高了设备的有效作业率，较好地实现了改进的预期目标。
参考文献
[1] 何铭新，钱可强.《机械制图》.第五版.高等教育出版社，2004.
[2] 常永坤，张胜来.《金属材料与热处理》.第一版.山东科学技术出版社，2006.
[3] 邱宣怀.《机械设计》.第四版.高等教育出版社，2007.
[4]《GDX2硬盒包装机组调试手册》.上海烟草机械有限责任公司公司.
[5]《ZB45型硬盒硬条包装机组培训教材》.上海烟草机械有限责任公司.
关键词：金卡内框纸；压痕；下输送辊；清洁；刮板；吹风
前言
ZB45是意大利G.D公司的G.D X2包装机组的国产代号，ZB45包装机组是目前国内卷烟生产企业广泛使用的卷烟包装设备，同时也是很多企业的主力机型。ZB45机组在使用金卡内框纸进行生产时，由于内框纸生产工艺的不同，部分金卡内框纸的表面涂层颗粒和刻痕切割产生的纸屑容易粘附在内框纸输送辊对的下输送辊工作面上，随着输送辊对对内框纸带的挤压输送，这些粘附物会在内框纸的正面压处印痕从而造成产品质量缺陷。为了消除这一质量缺陷就必须经常对内框纸下输送辊的工作面进行维护清理，但是由于机器结构的原因，每次清理都比较费时，因此对设备有效作业率的影响较大。为了能消除压痕，减少维护清理时间，提高设备的有效作业率，就需要对内框纸输送辊部件进行分析和研究，以期能制定出行之有效的改进措施。
1 ZB45包装机组内框纸输送部件工作原理
内框纸带经一系列导引辊后进入内框纸折痕切割传动箱，被刻痕切割后继续向后输送，折痕切割传动箱的结构如图1所示。
在该箱体内有两对滚轮，前面（图示左边）一对是折痕切割辊对，下面的是切割刀辊，上面的是托辊，在内框纸带的间歇输送过程中切出2条虚线和U形线交替组合的痕迹，便于之后内框纸的折叠成型；后面一对是输送辊对，上下辊对在直径辊面上分别做成一缺角、一导角的形状，便于在输送内框纸带的同时压出左、右各一道微量折痕，使成形后的烟包翻盖打开后能顺利合上。
2 存在的问题
内框纸带经过刻痕切割后继续向后输送，而由于内框纸生产工艺的不同，部分金卡内框纸的表面涂层颗粒和刻痕切割产生的纸屑容易粘附在内框纸输送辊对中的下输送辊工作面上，并且由于上、下辊子的相互挤压作用，这些粘附物会难以脱落且越积越多，这样一来就会在内框纸正面压出一些印痕；而且由于金卡纸的表面光洁度比白卡纸高得多，所以压痕也会更加明显，造成产品的质量缺陷。为了消除这一质量缺陷就需要在出现压痕时对下输送辊工作面进行维保清理，经调查统计后发现每一班基本都会清理一次；并且由于下输送辊位于箱体内部，操作工必须先把护罩拆卸后才能进行清理，所以清理所需的时间较长，对设备的有效作业率造成较大影响。具体情况见表1。
通过对上表的分析，可以知道内框纸压痕缺陷在所有被调查机台都存在，而且维保清理的周期很短，每班维保清理花费的时间平均为17分钟，既增加了操作工的劳动量、又降低了设备的有效作业率，因此需对内框纸输送辊部件进行分析和研究，以便制定出改进方案。
3 改进方案
3.1 方案提出
在对内框纸输送辊对的结构和工作原理进行分析后发现其与ZB45包装机组小盒商标纸第一折边压紧辊对类似，而G.D公司为了清理该下压紧辊工作面上的粘附物，在该处设计了一个刮板机构。
于是借鉴这一设计，提出了在内框纸下输送辊处增设一个清洁装置的改进方案：设计一个支座用来安装刮板，用刮板将下输送辊工作面上的粘附物刮除，以保证内框纸表面的平整光洁；并且为了延长下输送辊的维保清理周期，还要在支座上设计一个吹风口，用压缩空气来及时清除刮板刮下来的粘附物。
3.2 可行性分析
根据改进设计的思路，对设备相关部位进行了测量，并根据测量结果制作出简单的模型加以比对，证实了改进方案具有可行性。
4 方案实施
4.1 清洁装置的结构设计与工作原理
清洁装置的结构设计：在与下输送辊对应的机架上安装两个支座，分别对应里、外的辊子，在支座下部斜向安装一个刮板，刮板前端做成尖角，并靠拢输送辊工作面；在支座的一侧安装有一个气管接头，通过气管与气路相连，再加工一个与之相通的正对刮板工作部位的出风口。结构如图2所示（由于安装位置的限制，里、外两个支座的气管接头安装于相对的一面，图2中的刮板支座为位于里面的那个支座）。
其工作原理是：当折痕切割后的内框纸带在上、下输送辊的共同作用下，沿图示A向继续向后输送，如果其表面涂层颗粒和纸屑在经过输送辊对时粘附在下输送辊的工作面上，当这些粘附物随下输送辊沿图示B向旋转至与刮板接触处时就会被刮板清除，因此，下输送辊在其工作区间内就能保持清洁的状态；与此同时，压缩空气从气管通过吹风口沿图示C向对刮板的工作面吹气，把刮板刮下的粘附物吹走，延长了下输送辊的维保清理周期。
4.2 零件设计
4.2.1 刮板支座的材料选择及设计
基于降低成本和满足性能的考虑，支座的材料选用45号钢，坯料下好后作正火处理，加工完成后再作表面发黑处理。
同时由于受到安装位置空间的限制，里、外两个支座安装气管接头的面不一样。如图3所示。
图示支座为两个支座中位于里面的那一个，气管接头安装于左视图上所标注的A面，而位于外面的另一个支座的气管接头安装于其B面，除此之外两个支座的其余结构均相同。从主视图中可以看到在支座左下角加工出一个斜向的凹槽，也就是左视图中标注的“刮板安装凹槽”，其中心位置有一个用于安装刮板的螺孔，两侧的凸起能起到定位的作用；从主视图和左视图可以看到安装气管接头的螺孔和吹风口相通并且开口位置位于相互垂直的两个面上；从俯视图中可以看到支座的安装孔设计成腰形，这是为了便于支座安装位置的微调。 4.2.2 刮板的材料选择及设计
为了避免刮板对下输送辊的工作面造成磨损以及考虑到刮板的耐用性，加工刮板的材料选用QAl 10-4-4铝青铜，这种材料具有良好的减摩性和耐磨性，同时还具备较好的可切削性，是加工刮板很好的选择。刮板的设计如图4所示。
刮板的工作端做成尖角，与输送辊的工作面相对应并稍宽于输送辊的工作面。从俯视图中可以看到把刮板的安装孔设计成腰形，用于调节刮板与输送辊的间隙，同时还可以延长刮板的使用寿命。
4.2.3 吹风口的设计
为了能及时清除刮板工作时刮下的粘附物，本装置还设计了一个吹风口，如图5所示。
吹风气路包括节流阀、气管、气管接头和吹风口。压缩空气从A端经过节流阀沿箭头所示方向在气管中流动（气管又与气管接头相连），然后从吹风口沿图示B向吹出，把刮板工作时刮下的粘附物清除，因为刮下的粘附物很轻，所以只需要很小的气流就能达到目的，节流阀的作用就是调节吹风口的气流大小，使吹风既能吹走刮下的粘附物，又不至于吹得四处飘散。
5 使用效果
在加装清洁装置并使用一个月后，对内框纸压痕现象再次进行了调查统计。具体情况见表2。
由表2可以看出，增加清洁装置后平时正常生产过程中已无内框纸压痕现象出现；而且只需在周保时对下输送辊进行检查，视情况再进行维保清理，维保清理周期由改进前的每班延长至现在的每周，对设备的有效作业率基本没有影响。
结束语
本项目针对ZB45包装机组在生产以金卡内框纸为原辅料的卷烟时内框纸正面出现压痕，导致需要经常对内框纸下输送辊进行维保清理的情况，通过在下输送辊处增加新设计的清洁装置，消除了内框纸压痕缺陷，延长了下输送辊的维保清理周期，有效地提高了设备的有效作业率，较好地实现了改进的预期目标。
参考文献
[1] 何铭新，钱可强.《机械制图》.第五版.高等教育出版社，2004.
[2] 常永坤，张胜来.《金属材料与热处理》.第一版.山东科学技术出版社，2006.
[3] 邱宣怀.《机械设计》.第四版.高等教育出版社，2007.
[4]《GDX2硬盒包装机组调试手册》.上海烟草机械有限责任公司公司.
[5]《ZB45型硬盒硬条包装机组培训教材》.上海烟草机械有限责任公司.