GDX2包装机预切压组件刀盘改造

蔡捷飞 陈德州 陈俊杰 洪树锴

[摘要]在日常维修保养中，经常遇到更换内框纸预切压组件的更换时长问题，大大降低了生产效率和作业效率。故本文通过对内框纸切压组件进行详细深入分析，改进U形刀盘、虚线刀盘的结构和使用材料。结果发现：更换内框纸U形刀盘、虚线刀盘拆装、调校的整个过程从原来的耗时62.2分钟下降到15分钟。极大地提高了效率，大大减少了设备停台维修所损耗的工时，明显地提高了设备的有效作业率，对我厂的设备有效作业率在省行业中排行前列起到一定的作用。

[关键词]:内框纸、预切压组件、U形刀盘、虚线刀盘

前言

内框纸预切压组件是用于对内框纸进行压线、切割U形口，为内框纸的成型和切割提供预先的切压。发现GDX2硬合包装机内框纸U形刀盘、虚线刀盘的更换，是维修工作人员维护保养工作中花费时间较多的一项保养内容，笔者统计得出：①拆装所需要的盘平均维修时长为62.2min；②需要维修人员：2人；③一台包装机平均每季度要更换一套刀盘。这极大地影响了包装机设备运转的生产效率和有效作业率。

1 内框纸预切压组件的主要结构和工作原理

1.1 内框纸预切压组件的主要结构

图1所示为预切压组件中的折痕切割辊对，每个切割刀辊由刀辊体、直向虚线刀盘和U形刀盘组合而成。在内框纸带的间歇输送过程中切出两条虚线和U形线交替组合的痕迹，便于后工序的内框纸折叠成形。

图1  折痕切割辊对结构示意图

1.托辊  2.切割刀辊

1.2 内框纸预切压过程

经过折痕预切压的内框纸带，其中间两条折痕线是由虚线切割和U形切割交替组合而成的，进行包装时就在此处折弯，两侧的微量折痕纸的外边略微向下倾斜，便于以后包装过程中内框纸的输送以及烟包翻盖能顺利的合上，不会因内框纸而受阻。

2 原因分析与制定方案

通过深入分析发现以下问题：

2.1 结构方面

在拆装过程中，发现U形刀盘、虚线刀盘的设计，基本结构都是一个没有缺口的、完整的环形。这样导致在刀盘的更换过程中，必须先将预切压组件整体从机座上拆下，进而将固定刀盘座的传动轴拆下，最后才能将刀盘从刀盘座上取出进行更换。

2.2 材料方面

 U形刀盘、虚线刀盘，生产厂家目前选用的材料是40Cr钢。40Cr钢调质处理后具有良好的综合力学性能，良好的低温冲击韧性和低的缺口敏感性，屈服强度，抗拉强度及淬透性均比40钢高。而GDX2包装机正常生产的运转速度是400包/分钟，U形刀盘及虚线刀盘每天（按16小时的生产时间计算）需要切割内框纸三十万次以上。每个U形刀盘及虚线刀盘上共有六个刀刃，因此每个刀刃每天需切割内框纸的次数达五万多次。而40Cr属于中等载荷、中等速度钢结构，对于要求单班切割160000次、刀刃切割单班25000次、高等载荷及高速旋转材料来说，40Cr并不合适不适合作为制作U形刀盘、虚线刀盘的材料

综上所述，预切压组件拆装问题原因有如下两个问题：

①U形刀盘、虚线刀盘的设计是一个没有缺口的、完整的环形设计；

②现有40Cr刀盘不耐用，容易磨损。

3 设计方案

3.1 结构方面

预切压组件的U形刀盘、虚线刀盘的设计是一个没有缺口的、完整的环形设计，这样会对维修人员在拆装过程中，需要将大量的零件拆装才能实现更换预切压组件。针对这个问题，设计的方案是将原来环形结构的U形刀盘、虚线刀盘一分为二，利用线切割将加工好的完整环形刀盘切割成对称的两个半环形刀盘。

3.1.1 U形刀盘的设计方案

	U形刀盘设计方案
工艺要求	技术要求、精度要求和没有经过切割的完整环形是相同的，要保证使用这个组合起来的“完整”环形在内框纸上切割出U形线时，完全符合工艺的要求，不影响下面的烟包折迭工序
设计示意图
3D图对比	改进前	改进后

3.1.2 内框纸虚线刀盘的设计方案

	内框纸虚线刀盘设计方案
工艺要求	技术要求、精度要求和没有经过切割的完整环形是相同的，要保证使用这个组合起来的“完整”环形在内框纸上切割出虚线时，完全符合工艺的要求，不影响下面的烟包折迭工序
设计示意图
3D图对比	改进前	改进后

3.2 材料方面

通过对材料特性的查阅，对各种材料的使用场合、性能、强度进行对比，决定采用高速工具钢W18Cr4V为制作U形刀盘、虚线刀盘的材料。W18Cr4V，是常用的钨系高速钢的一种，它属于莱氏体钢，是高速钢应用最长久的一种。高速钢经热处理后，在低于600℃的环境中仍能保持很高的硬度．可达HRC62以上，故可在较高温度条件下保持高速切削能力和高耐磨性。

4 应用效果

采用新型预切压组件进行拆装实验，以生产一组G1#，G2#，G3#，G4#，G5#包装机为试验对象，统计拆装新型预切压组件的总体耗时，并与传统拆装方法耗时对比，改进刀盘前平均位62.2min，而改进后为15min。

通过对内框纸U形刀盘、虚线刀盘的结构改进和对刀盘材料的重新选定，更换一套U形刀盘、虚线刀盘只需要一名维修工进行，维修时间平均只需要15分钟。即更换内框纸U形刀盘、虚线刀盘拆装、调校的整个过程从原来的平均耗时62.2分钟下降到15分钟。刀盘材料的改进，延长了刀盘的使用寿命，平均每台机每套刀使用寿命可达一年以上，实现了降低更换预切压组件损耗工时的目标。

5 结束语

本文针对内框纸预切压组件拆装困难，耗时长问题进行分析改进，设计并试验新型组件以应用于拆装过程。试验得出以下结论:

（1）U形刀盘、虚线刀盘的没有缺口环形设计和40Cr刀盘不耐用、容易磨损是GDX2内框纸预切压组件拆装耗时长的两大主因。

（2）未改进前需耗时62.2min，而采用新型内框纸预切压组件平均耗时只需15min，相比可节约47.2min，极大的提高工作效率。

（3）未改进前每季度需更换一次刀盘，改进后平均每年更换一次，极大的降低了刀盘更换的频率，减少了因为频繁更换刀盘所损耗的工时。

6 参考文献 

[1] 陈继业主编，《ZB45包装机组》.第二版-北京：北京出版社，2012.12

[2] 范铁桢主编，烟机设备修理技师培训教材·包装设备.国家职业技能鉴定指导中心，2005.2

[3] G.D公司.G.DX2调机手册.BOLOGNA,ITALIA.1995.11

[4]崔忠圻、覃耀春，《金属学与热处理（第2版）》机械工业出版社，2011.6