GDX1 包裝機(jī)商標(biāo)紙上膠機(jī)構(gòu)的改進(jìn)

改造者：張 瑋

GDX1 包裝機(jī)商標(biāo)紙上膠機(jī)構(gòu)常因膠輥偏心、磨損造成商標(biāo)紙上膠不穩(wěn)定，通過(guò)對(duì)上膠機(jī)構(gòu)的分析，在膠輥捏手上設(shè)計(jì)定位裝置與鎖緊螺栓，并對(duì)膠輥、膠輥軸重新改進(jìn)設(shè)計(jì)。提出將膠輥定位方式以螺栓定位替代鋼珠定位，用螺栓將膠輥固定在膠輥軸上。解決了GDX1 包裝機(jī)普遍存在的膠輥偏心、磨損問(wèn)題，以及商標(biāo)紙上膠不穩(wěn)定而導(dǎo)致煙包質(zhì)量缺陷和商標(biāo)紙?jiān)谳斔瓦^(guò)程中堵塞故障，提高了商標(biāo)紙上膠的穩(wěn)定性、產(chǎn)品質(zhì)量及設(shè)備效率，延長(zhǎng)了零件使用壽命。

GDX1包裝機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中，商標(biāo)紙存在上膠不穩(wěn)定，商標(biāo)紙應(yīng)有上膠點(diǎn)而無(wú)膠時(shí)，煙包不能裹包成形，其被輸送到下游機(jī)CH 透明紙包裝機(jī)后，極易造成機(jī)器阻塞，引起CH 透明紙包裝機(jī)推桿變形、齒形同步帶斷裂等故障；而商標(biāo)紙應(yīng)有上膠點(diǎn)時(shí)膠液厚度過(guò)厚，造成煙包溢膠及商標(biāo)輸送通道、煙包成形系統(tǒng)積膠。導(dǎo)致商標(biāo)紙輸送過(guò)程中發(fā)生偏移及堵塞，包裝完畢的煙包有污點(diǎn)，影響煙包質(zhì)量。只有解決商標(biāo)紙上膠的穩(wěn)定性才能提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性及生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

GDX1 包裝機(jī)商標(biāo)紙上膠機(jī)構(gòu)工作原理

GDX1 包裝機(jī)商標(biāo)紙上膠機(jī)構(gòu)主要由上膠器2、膠輥4、傳動(dòng)軸Ⅰ、Ⅱ及刮膠板7、橡膠軟輪9 組成，見圖1。上膠器、膠輥分別安裝在兩傳動(dòng)軸Ⅰ、Ⅱ上，刮膠板安裝在刮膠板座6 上，刮膠板與膠輥4 的間隙調(diào)整要求為：Y ＝0.05mm，即膠輥在旋轉(zhuǎn)時(shí)，將膠缸內(nèi)的膠液帶上，經(jīng)刮膠板刮膠后，膠輥表面有0.05mm 厚度的均勻膠液。上膠器上對(duì)稱分布著的兩側(cè)邊上膠板3 和兩底部上膠板1，上膠器逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)時(shí)吸取膠輥4 上的膠液，上膠器與膠輥的間隙調(diào)整要求為X ＝0.05mm。

圖1 上膠機(jī)構(gòu)工作原理圖

扇形吸紙輪12 從商標(biāo)紙紙庫(kù)吸取商標(biāo)紙后，邊旋轉(zhuǎn)邊移動(dòng)的過(guò)程將商標(biāo)紙送至送紙缺口輪10 和橡膠導(dǎo)輪11 之間，商標(biāo)紙?jiān)谒图埲笨谳喓拖鹉z導(dǎo)紙輪作用下由水平送紙變?yōu)榇怪毕录?。商?biāo)紙?jiān)诮?jīng)過(guò)上膠器時(shí)，兩長(zhǎng)邊和底部上膠板與橡膠軟輪對(duì)壓后將膠液均勻地涂在輸送過(guò)程中的商標(biāo)紙指定部位，從而完成商標(biāo)紙的上膠。

X1 包裝機(jī)停止工作時(shí)，橡膠軟輪后仰，商標(biāo)紙上膠停止，為防止膠水產(chǎn)生干結(jié)及上膠板上膠水不均勻，上膠機(jī)構(gòu)仍在轉(zhuǎn)動(dòng)。

商標(biāo)紙上膠機(jī)構(gòu)故障原因分析

原理分析

膠棍組件中（見圖2），膠輥4 通過(guò)法蘭3 內(nèi)孔的定位槽由安裝在膠輥軸7 上的鋼珠5 進(jìn)行軸向定位，鋼珠在彈簧6 的作用下對(duì)膠輥有一頂緊力的作用，其動(dòng)力由軸上的鍵9 傳遞。

在加工膠輥與膠輥軸時(shí)，該設(shè)計(jì)就已經(jīng)確定它們的配合為間隙配合。φ25 軸、孔的最大間隙為0.054mm，最小間隙為0mm；φ30 軸、孔的最大間隙為0.061mm，最小間隙為0.007mm。在實(shí)際裝配過(guò)程中，由于彈簧、鋼珠的作用，影響了膠輥與膠輥軸的配合關(guān)系，經(jīng)檢測(cè)膠輥的徑向圓跳動(dòng)量一般為0.02～0.03mm，鋼珠一側(cè)為最大跳動(dòng)值。

原因分析

膠輥與膠輥兩端法蘭雖然為過(guò)渡配合，但在拆卸過(guò)程中，其法蘭8（圖2）的內(nèi)孔左端面必然會(huì)撞擊膠輥軸的軸肩，撞擊次數(shù)多后法蘭8 與膠輥4 的配合位置將發(fā)生變化；另一方面，操作工在清洗膠輥時(shí)放置不小心造成兩法蘭受到撞擊，使兩法蘭與膠輥的配合位置發(fā)生變化從而造成膠輥偏心。

圖2 原膠輥裝配示意圖

圖3 膠輥裝配示意圖

膠輥與膠輥軸的配合為間隙配合，膠輥的動(dòng)力傳遞僅靠安裝在軸上的鍵9 傳遞，該鍵與膠輥一端法蘭的鍵槽連接也為間隙配合。因此，在旋轉(zhuǎn)時(shí)膠輥與膠輥軸會(huì)產(chǎn)生圓周方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，它們產(chǎn)生振幅很小的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由此產(chǎn)生摩擦磨損，造成法蘭內(nèi)孔與軸磨損，該磨損屬微動(dòng)磨損，微動(dòng)磨損使配合精度下降。磨損面發(fā)生在滾珠一側(cè)與膠輥法蘭內(nèi)孔的配合表面上，滾珠一側(cè)無(wú)磨損現(xiàn)象，而滾珠對(duì)面一側(cè)磨損量最大，這樣加大了膠輥的跳動(dòng)量，造成膠輥偏心，使用一段時(shí)間（約三個(gè)月）后檢測(cè)膠輥磨損處徑向圓跳動(dòng)量為0.01～0.03mm；而檢測(cè)膠輥軸未磨損處φ25、φ30 處的徑向圓跳動(dòng)量均在0.01mm 左右。

膠輥偏心量過(guò)大將使膠輥與上膠板間隙過(guò)小，膠輥與上膠器均為逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，且它們之間接觸處的線速度不一致，加速膠輥表面和上膠板的磨損。

商標(biāo)紙上膠機(jī)構(gòu)改進(jìn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與實(shí)施

商標(biāo)紙上膠機(jī)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)

商標(biāo)紙上膠機(jī)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)如圖3 所示。

原膠輥由膠輥體、兩端法蘭熱套裝配而成，膠輥體、法蘭的加工精度要求較高，一端的法蘭3 需要加工定位槽，法蘭與膠輥體裝配時(shí)加溫到200℃進(jìn)行熱套裝配，由于法蘭與膠輥體兩個(gè)零件形狀不同，熱膨脹系數(shù)不同，且定位面較小，熱套裝配的一體時(shí)在緊密配合性較差，使用一個(gè)時(shí)期后會(huì)產(chǎn)生松動(dòng)。

針對(duì)膠輥在使用過(guò)程中產(chǎn)生偏心、磨損、松動(dòng)現(xiàn)象，將膠輥4 設(shè)計(jì)成一體。

圖中膠輥4 設(shè)計(jì)為一體，以避免因兩端法蘭位置變化引起的偏心。膠輥4 設(shè)計(jì)成一體后，減少了滾珠定位槽的加工，對(duì)輥體φ25、φ30 處的孔進(jìn)行鏜孔后，輥體兩端內(nèi)孔的同軸度精度得到較好的保證，便于膠輥的加工。改進(jìn)后，膠輥與膠輥軸通過(guò)螺栓緊固不再產(chǎn)生相對(duì)摩擦，故不需對(duì)配合孔φ25、φ30 部分進(jìn)行淬硬處理。

零件的改進(jìn)設(shè)計(jì)

膠輥軸改進(jìn)設(shè)計(jì)

膠輥定位方式采用鋼珠、壓簧定位，膠輥軸、膠輥配合為間隙配合，必然會(huì)加大膠輥的偏心，故對(duì)膠輥定位方式進(jìn)行改進(jìn)，將鋼珠、壓簧定位改為螺栓定位 。考慮應(yīng)便于膠輥的拆卸、安裝，膠輥尺寸參照原膠輥零件圖上的尺寸。

膠輥軸、膠輥配合性質(zhì)的確定

當(dāng)膠輥表面徑向圓跳動(dòng)量為0.05mm 時(shí)，膠輥軸未磨損處φ25、φ30 處的徑向圓跳動(dòng)量均在0.01mm 左右。根據(jù)膠輥軸的磨損現(xiàn)象以及在拆卸膠輥時(shí)膠輥一端內(nèi)孔撞擊軸左端軸肩，只需要對(duì)這兩處進(jìn)行改進(jìn)即可，其余尺寸及要求均按原設(shè)計(jì)要求。

膠輥軸的設(shè)計(jì)改造

原膠輥軸在膠輥拆卸時(shí)，膠輥內(nèi)孔易與膠輥軸尺寸為d2=φ30×30.7 的軸肩撞擊，從裝配圖中可知該處不與膠輥配合，因此將該處加工成尺寸為φ28，與中間處加工成同一尺寸，以便膠輥?lái)樌鹦?，避免和膠輥軸撞擊。

膠輥軸螺孔的設(shè)計(jì)

將鋼珠、壓簧定位改為螺栓定位后，將膠輥軸尺寸為φ25×25 處加工一M8 螺紋，螺孔深度為h=15mm 的右旋螺紋，以便用螺栓通過(guò)膠輥捏手將膠輥鎖緊在膠輥軸上，達(dá)到緊固目的。

膠輥捏手改進(jìn)設(shè)計(jì)

膠輥捏手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

考慮利用原膠輥捏手通過(guò)一螺栓固定膠輥，在原膠輥捏手外形尺寸基本保持不變的情況下，膠輥軸端面和膠輥軸軸肩的長(zhǎng)度為148mm，膠輥端面之間的距離為141mm，則計(jì)算膠輥軸端面與膠輥端面之間長(zhǎng)度為7 mm，考慮膠輥、膠輥軸、捏手的加工誤差，捏手之間的尺寸取8 mm，捏手與膠輥軸端面之間的尺寸為1 mm。

螺栓設(shè)計(jì)

采用普通螺紋聯(lián)結(jié)時(shí)，軸向載荷在旋合螺紋各圈間的分布是不均勻的，從支承面算起，第一圈受載最大，以后各圈遞減。旋合圈數(shù)越多，載荷分布不均勻的程度越顯著，到第8～10 圈以后，螺紋幾乎不受載荷。在此取螺紋的旋合長(zhǎng)度為n=8 圈，M8 的螺紋螺距p=1.25，則螺紋旋合長(zhǎng)度為10mm，膠輥捏手定位環(huán)厚度為8mm，捏手與膠輥軸端面之間的尺寸為1mm，膠輥捏手定位環(huán)與膠輥端面的長(zhǎng)度為69mm，螺栓六角頭端的長(zhǎng)度定為18mm，為方便螺栓的拆裝，設(shè)計(jì)螺栓六角頭端伸出六角頭端18mm，因此確定螺栓長(zhǎng)度L 為107mm。

結(jié)束語(yǔ)

該機(jī)構(gòu)安裝、調(diào)試完成后，檢測(cè)上膠輪徑向圓跳動(dòng)，測(cè)得圓跳動(dòng)量為0.01mm 左右，為獲得較好的上膠量，將上膠器與膠輪的間隙調(diào)整為Y ＝0.03mm，刮膠板與膠輪的間隙調(diào)整為X ＝0.04mm。改進(jìn)后，膠膠輥軸通過(guò)螺栓緊固不再產(chǎn)生相對(duì)摩擦，故不需對(duì)配合孔進(jìn)行淬硬處理。經(jīng)過(guò)一年多的使用觀察，測(cè)量膠輥徑向圓跳動(dòng)仍為0.01mm，檢查刮膠板、膠輥及膠輥軸均無(wú)磨損，延長(zhǎng)了零部件的使用壽命，節(jié)約了維修時(shí)間與維修成本。