摘要：为解决卷烟条外透明纸摩擦痕的产品缺陷，对YB95型包装机成型通道进行了改进。通过在通道表面焊接麦粒板和对第一顶升成型结构的滚动折叠设计等措施，大大减小了条外透明纸在包裹成型﹑输送过程中所承受的摩擦力。新材料和新结构的应用表明，条外透明纸摩擦痕缺陷率由改进之前的49.13%降低到了改进之后的3.38%，条外透明纸摩擦痕的质量缺陷得到了有效地解决。
关键词：透明纸；包装机；摩擦痕；麦粒板；成型通道；滚动设计
前言
YB95型条外透明纸包装机是20世纪90年代由意大利G.D公司开发、上海烟机厂引进的卷烟包装辅机，其主要用于完成卷烟条外透明纸的折叠成型﹑热封等包装工序，是烟草行业内主流的包装机型[1-2]。然而，在生产过程中该机型生产的卷烟经常出现条外透明纸摩擦痕的产品缺陷，随着市场和消费者对产品包装质量要求的不断越高，这一问题已经引起了国内卷烟生产厂家的广泛关注和重视，但是目前均没有比较成熟的解决方案。为此，对YB95型条外透明纸包装机的成型通道进行了改进，不仅在通道表面焊接了麦粒板，还对第一顶升成型结构进行了重新设计，从而有效地解决了条外透明纸摩擦痕的产品质量缺陷。
1现状调查
为了解和掌握条外透明纸摩擦痕产品缺陷的具体情况，于2015年6月1日至10日对各机台缺陷率进行了抽查统计（摩擦痕的判定标准：在晴天日光或室内照明光下，不同光线反射角度，肉眼可辨的长度超过5mm）。从表中可以看到，各机台缺陷率均在40%以上，严重影响了产品包装质量。
2原因分析
2.1条透明纸包装成型原理
如图1所示，从上游机输出的硬条盒首先被推送至包装机的第一顶升器上；被剪切成定长并粘有拉带的透明纸同时被钳送到硬条盒的上方；第一次顶升过程中，条透明纸在左﹑右固定折叠板的夹持下完成两侧面及正面的“∩”型折叠；接着中层平台水平推送过程中，在通道上﹑下平板的约束下完成透明纸背面长边和两端面的折叠﹑热封；随后被推入第二顶升器，在第二次顶升过程中完成透明纸两端面的热封；最后在上层平台，包装好透明纸的条盒由推板推至输出通道，完成整个包装过程。
1.硬条盒；2.透明纸块；3.第一次顶升；4.中层平台；5.第二次顶升；
6.上层平台；7.右折叠板；8.左折叠板；9.第一顶升器
图1.条透明纸包装成型工艺流程及第一顶升通道示意图
2.2条透明纸摩擦痕形成原因
在通道内相对滑动的两个物体，即使表面粗糙度Ra达到0.05，从微观上其表面仍是凹凸不平的；由于原子（或分子）间的作用力较强，两个接触面在承受一定的压力下相对滑动时，势必以碰撞的方式破坏原有的接触点，使硬度较低的物体表面产生断裂﹑磨损或塑性形变；当这种现象持续发生且集中在一处时，物体表面就会出现肉眼可见的摩擦痕。
由包装成型原理看出，条透明纸的折叠成型，是经不同工位的动力施予，通过通道的连接和输送依次完成的。由此推断，造成条透明纸摩擦痕的原因主要有以下两种：
一是目前条外透明纸采用的是BOPP双向拉伸聚丙烯薄膜，其密度较小，表面较软，不耐磨[1-2]；而YB95包装机的通道由铸铁加工而成，其材料硬度大，摩擦系数也较高（摩擦系数约为0.5)，条透明纸在其表面移动时磨损较大；
二是条外透明纸在成型通道中存在较长距离、较大实际接触面积的相对滑动。
3改进方法
3.1更换通道面板材料
提高条透明纸的耐磨性能，涉及材辅料厂家工艺技术更新，成本费用较高。结合企业实际情况，拟从增强设备对卷烟材料适应性上着手改进，即将通道面板材料由铸铁板换成麦粒板，相比铸铁板麦粒板具有诸多优势：麦粒板表面是呈鱼鳞状突起的曲面，能减小与条透明纸的实际接触面积；表面透气性好，可防止与条透明纸形成真空密合状态；麦粒板采用316不锈钢，表面附着一层抗氧化膜，不易发生锈蚀；摩擦系数较铸铁板更低。
具体实施方法是将第一顶升、中层平台、第二顶升、上层平台通道各零件表面铣去1mm后，激光焊接0.8mm麦粒板。
3.2重新设计第一顶升成型结构
为解决条外透明纸在第一顶升折叠通道成型过程中因较长距离位移﹑较大接触面积、持续性的相对滑动产生的磨损，创新性地设计了条透明纸滚动折叠成型新方式，将条透明纸与通道表面的面接触改进为与滚轮外缘的线接触，减小了两者相对位移距离和摩擦力。
(1)设计滚轮轴：根据滚轮的装配要求和设备结构，滚筒外径设计为14mm；轴承选用单列深沟球轴承628/4，外径9mm，内径4mm，厚度3.5mm；轴的直径d′选择为4mm。
(2)对滚轮轴危险截面直径进行校核：由轴的结构及受力可作出以下受力图
图2.轴结构受力图
实现轴的直径设计满足实际使用要求。另外滚轮表面涂敷高分子涂层，它可以在滚轮表面形成爽滑的保护层，能够进一步降低滚轮表面对薄膜的损伤作用。
改进后的第一顶升折叠成型通道如图4所示，在左﹑右折叠板座体上嵌入了滚轮组，且滚轮外缘高于座体表面。在第一顶升过程中，条盒始终受到左右滚轮的夹持平稳上升，而透明纸向上移动时只与由左﹑右折叠板座体共同组成的“∩”形成型通道的滚轮组外缘接触，在折叠过程中不发生相对滑动。另外，由于条两侧面透明纸的折叠无法完全在滚轮上完成，初始折叠阶段会有7mm左右的接触距离，为将透明纸的摩擦磨损降到最低，在整个折叠板上喷涂了一层0.6mm厚度的纳米材料。
1.辊轴座;2.轴承;3.滚筒;4.辊轴
图3.滚轮装配示意图
a.左、右折叠板示意图 b.改进后的第一顶升通道
1.左折叠板座体;2.滚轮;3.右折叠板座体;4.透明纸;5.条盒;6.第一顶升器
图4.改进后的左右折叠板和第一顶升通道
4应用效果
对改进后的条外透明纸包装机进行了产品跟踪和数据统计，统计结果显示条外透明纸摩擦痕缺陷率由改进之前的49.13%降低到了改进之后的3.38%（27/800×100%），改进效果在实践中得到了有力验证，条外透明纸摩擦痕的质量缺陷得到了有效解决。
5结语
YB95型条外透明纸包装机成型通道的改进，在解决产品外观质量缺陷方面进行了有益探索。这次改进方案的成功实践，为后续改进和解决小盒商标纸﹑骨架纸﹑盒外透明纸﹑条盒等一系列包装材料的摩擦痕质量缺陷探索出一种新思路和新方法，具有较好的实用性和推广价值。
参考文献
[1]韦奇陆.YB95条外透明纸包装机透明纸扇形输送辊改进及应用[J].轻工科技,2014(1):99-100.
[2]李岳峰.YB95型条外透明纸包装机透明纸送纸滚轮的改进[J].机械工程师,2012(1):107-108.
论文作者:王艺达
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/29
标签：透明纸论文; 通道论文; 摩擦论文; 表面论文; 麦粒论文; 滚轮论文; 包装机论文; 《基层建设》2019年第14期论文;