GDX1 包裝機商標紙上膠機構的改進

改造者：張 瑋

GDX1 包裝機商標紙上膠機構常因膠輥偏心、磨損造成商標紙上膠不穩定，通過對上膠機構的分析，在膠輥捏手上設計定位裝置與鎖緊螺栓，并對膠輥、膠輥軸重新改進設計。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 包裝機普遍存在的膠輥偏心、磨損問題，以及商標紙上膠不穩定而導致煙包質量缺陷和商標紙在輸送過程中堵塞故障，提高了商標紙上膠的穩定性、產品質量及設備效率，延長了零件使用壽命。

GDX1包裝機在生產過程中，商標紙存在上膠不穩定，商標紙應有上膠點而無膠時，煙包不能裹包成形，其被輸送到下游機CH 透明紙包裝機后，極易造成機器阻塞，引起CH 透明紙包裝機推桿變形、齒形同步帶斷裂等故障；而商標紙應有上膠點時膠液厚度過厚，造成煙包溢膠及商標輸送通道、煙包成形系統積膠。導致商標紙輸送過程中發生偏移及堵塞，包裝完畢的煙包有污點，影響煙包質量。只有解決商標紙上膠的穩定性才能提高設備運行的穩定性及生產效率，保證產品的質量。

GDX1 包裝機商標紙上膠機構工作原理

GDX1 包裝機商標紙上膠機構主要由上膠器2、膠輥4、傳動軸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 的間隙調整要求為：Y ＝0.05mm，即膠輥在旋轉時，將膠缸內的膠液帶上，經刮膠板刮膠后，膠輥表面有0.05mm 厚度的均勻膠液。上膠器上對稱分布著的兩側邊上膠板3 和兩底部上膠板1，上膠器逆時針運動時吸取膠輥4 上的膠液，上膠器與膠輥的間隙調整要求為X ＝0.05mm。

圖1 上膠機構工作原理圖

扇形吸紙輪12 從商標紙紙庫吸取商標紙后，邊旋轉邊移動的過程將商標紙送至送紙缺口輪10 和橡膠導輪11 之間，商標紙在送紙缺口輪和橡膠導紙輪作用下由水平送紙變為垂直下紙。商標紙在經過上膠器時，兩長邊和底部上膠板與橡膠軟輪對壓后將膠液均勻地涂在輸送過程中的商標紙指定部位，從而完成商標紙的上膠。

X1 包裝機停止工作時，橡膠軟輪后仰，商標紙上膠停止，為防止膠水產生干結及上膠板上膠水不均勻，上膠機構仍在轉動。

商標紙上膠機構故障原因分析

原理分析

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

在加工膠輥與膠輥軸時，該設計就已經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。在實際裝配過程中，由于彈簧、鋼珠的作用，影響了膠輥與膠輥軸的配合關系，經檢測膠輥的徑向圓跳動量一般為0.02～0.03mm，鋼珠一側為最大跳動值。

原因分析

膠輥與膠輥兩端法蘭雖然為過渡配合，但在拆卸過程中，其法蘭8（圖2）的內孔左端面必然會撞擊膠輥軸的軸肩，撞擊次數多后法蘭8 與膠輥4 的配合位置將發生變化；另一方面，操作工在清洗膠輥時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，在旋轉時膠輥與膠輥軸會產生圓周方向的相對運動趨勢，它們產生振幅很小的相對運動，由此產生摩擦磨損，造成法蘭內孔與軸磨損，該磨損屬微動磨損，微動磨損使配合精度下降。磨損面發生在滾珠一側與膠輥法蘭內孔的配合表面上，滾珠一側無磨損現象，而滾珠對面一側磨損量最大，這樣加大了膠輥的跳動量，造成膠輥偏心，使用一段時間（約三個月）后檢測膠輥磨損處徑向圓跳動量為0.01～0.03mm；而檢測膠輥軸未磨損處φ25、φ30 處的徑向圓跳動量均在0.01mm 左右。

膠輥偏心量過大將使膠輥與上膠板間隙過小，膠輥與上膠器均為逆時針方向轉動，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。

商標紙上膠機構改進項目的設計與實施

商標紙上膠機構改進設計

商標紙上膠機構改進設計如圖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加溫到200℃進行熱套裝配，由于法蘭與膠輥體兩個零件形狀不同，熱膨脹系數不同，且定位面較小，熱套裝配的一體時在緊密配合性較差，使用一個時期后會產生松動。

針對膠輥在使用過程中產生偏心、磨損、松動現象，將膠輥4 設計成一體。

圖中膠輥4 設計為一體，以避免因兩端法蘭位置變化引起的偏心。膠輥4 設計成一體后，減少了滾珠定位槽的加工，對輥體φ25、φ30 處的孔進行鏜孔后，輥體兩端內孔的同軸度精度得到較好的保證，便于膠輥的加工。改進后，膠輥與膠輥軸通過螺栓緊固不再產生相對摩擦，故不需對配合孔φ25、φ30 部分進行淬硬處理。

零件的改進設計

膠輥軸改進設計

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，必然會加大膠輥的偏心，故對膠輥定位方式進行改進，將鋼珠、壓簧定位改為螺栓定位 。考慮應便于膠輥的拆卸、安裝，膠輥尺寸參照原膠輥零件圖上的尺寸。

膠輥軸、膠輥配合性質的確定

當膠輥表面徑向圓跳動量為0.05mm 時，膠輥軸未磨損處φ25、φ30 處的徑向圓跳動量均在0.01mm 左右。根據膠輥軸的磨損現象以及在拆卸膠輥時膠輥一端內孔撞擊軸左端軸肩，只需要對這兩處進行改進即可，其余尺寸及要求均按原設計要求。

膠輥軸的設計改造

原膠輥軸在膠輥拆卸時，膠輥內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，以便膠輥順利拆卸，避免和膠輥軸撞擊。

膠輥軸螺孔的設計

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，以便用螺栓通過膠輥捏手將膠輥鎖緊在膠輥軸上，達到緊固目的。

膠輥捏手改進設計

膠輥捏手結構設計

考慮利用原膠輥捏手通過一螺栓固定膠輥，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度為148mm，膠輥端面之間的距離為141mm，則計算膠輥軸端面與膠輥端面之間長度為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。

螺栓設計

采用普通螺紋聯結時，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度為n=8 圈，M8 的螺紋螺距p=1.25，則螺紋旋合長度為10mm，膠輥捏手定位環厚度為8mm，捏手與膠輥軸端面之間的尺寸為1mm，膠輥捏手定位環與膠輥端面的長度為69mm，螺栓六角頭端的長度定為18mm，為方便螺栓的拆裝，設計螺栓六角頭端伸出六角頭端18mm，因此確定螺栓長度L 為107mm。

結束語

該機構安裝、調試完成后，檢測上膠輪徑向圓跳動，測得圓跳動量為0.01mm 左右，為獲得較好的上膠量，將上膠器與膠輪的間隙調整為Y ＝0.03mm，刮膠板與膠輪的間隙調整為X ＝0.04mm。改進后，膠膠輥軸通過螺栓緊固不再產生相對摩擦，故不需對配合孔進行淬硬處理。經過一年多的使用觀察，測量膠輥徑向圓跳動仍為0.01mm，檢查刮膠板、膠輥及膠輥軸均無磨損，延長了零部件的使用壽命，節約了維修時間與維修成本。