逆向技术在卷接机组国产化中的应用

杨兴贤



逆向技术在卷接机组国产化中的应用

杨兴贤

(常德烟草机械有限责任公司 研究所, 湖南 常德, 415000)

逆向技术是根据已存在的产品或零件原型构造新的产品, 并在构造过程中进行剖析、理解和改进, 对已有设计进行二次设计. 针对卷接机组成型曲面类零件的复杂性, 运用逆向技术进行原理分析, 成功地对烟枪及刮刀进行了再设计和加工, 解决了多种卷接机组中异形曲面零件的国产化问题, 并取得了良好的效果.

逆向技术; 卷接机组; 烟枪; 刮刀; 国产化

目前我国卷接机组技术主要来自引进、转化及消化国外的先进技术. 在引进转化过程中, 国产化工作占有非常重要的地位. 我们对卷接机组国产化时, 常遇到图纸不完善、零件功能不明确、数控加工程序缺失等问题, 造成设计、加工困难. 通过采用逆向技术对产品零部件进行分析, 使再设计取得了事半功倍的效果[1].

1 逆向技术在烟枪转化设计中的应用

1.1 烟枪问题

烟枪是卷接机组中烟支成型的关键部件, 它的质量好坏直接影响烟支外观质量. 按照国外图纸加工的烟枪在使用过程中发现调整不便、存在干涉现象、布带纹严重等问题, 影响烟支产品质量. 经初步检测, 确认小压板与舌头、舌头与前底板均存在间隙过小的问题, 但我们却对小压板成型面成型原理及R2.54圆弧槽功能不明确. 为此, 我们对烟枪原理及各零件成型曲面进行了详细的分析. 烟枪部件如图1所示.

1.2 原理分析

高速卷接机组上采用的均为螺旋水冷烟枪. 烟枪各零件成型曲面难检测出准确数据, 因此对分析造成不便. 我们通过对烟枪实物、产品运行方式及国外原版图纸仔细分析, 弄清了前底板螺旋面的成型规律, 因此决定以前底板为基准零件, 运用PRO/E建立烟枪部件三维模型来分析. 首先根据国外原版图纸建立烟枪各零件的模型, 然后依据装配关系及装配尺寸建立烟枪部件的模型, 通过做出各关键位置的剖面图检查间隙值, 从而找出各零件成型曲面的设计依据.

由图1可知, 小压板R2.54圆弧槽主要作用是容纳布带卷曲后多余的部分, 小压板成型曲面实际为前底板成型规律形成的螺旋曲面的一部分. 通过计算, 舌头成型曲面斜度与前底板螺旋曲面斜度相同, 均为0.024 7. 因此可以得出前底板、小压板为主要成型元件, 舌头为辅助成型元件. 前底板、小压板成型规律相同. 小压板成型曲面、舌头、前底板共同围成的理想形状为前底板成型规律形成的螺旋曲面.

图1 烟枪部件

1.3 转化设计

依上述分析结果, 我们可以对小压板、舌头进行重新设计. 根据布带的运动方式及布带厚度, 保证小压板、舌头、前底板的间隙可供布带通过. 按重新设计图纸加工, 保证了装配间隙, 消除了干涉现象. 经装机带料运行验证, 卷烟纸运行顺畅, 且烟支布带纹得到明显改善.

图2 刮刀装配示意图

2 逆向技术在刮刀工艺中的应用

2.1 刮刀原理分析

刮刀是接装机上用于清洁切纸轮表面的零件. 经分析可知, ZJ116刮刀与剪切式切纸轮装配关系为空间线接触. ZJ116刮刀安装使用要求刮刀刀刃与剪切式切纸轮之间不透光. 根据此原则要求加工生成的刀刃曲线与切纸轮圆弧面无间隙. ZJ116刮刀与切纸轮轴向中心平面成5.5°装配, 因此, 理论的刀刃曲线为刮刀沿切纸轮轴向中心平面偏5.5°与切纸轮轮廓圆柱面相交所形成的空间曲线. 刮刀装配如图2所示.

2.2 刮刀模型分析

根据上述原理建立刮刀的PRO/E三维模型, 并得出理论的刮刀刀刃空间曲线. 在同一模型上按原版图纸成型规律也可得到一条刮刀刀刃曲线. 经对比上述两条曲线对应位置, 发现存在最大值为0.48 mm的偏差, 仅在两端重合. 因此, 我们以理论曲线为基准曲线, 参考原版图纸成型规律得到加工所需的成型曲面, 从而保证得到的刮刀刀刃空间曲线即为理论的刀刃曲线.

图3 刮刀加工安装图

2.3 加工方法

通过工艺分析, 该零件采用线切割加工曲面形成刀刃. 由于加工设备偏摆角度限制, 零件加工时偏摆20°安装. 安装加工如图3所示. 按加工装夹关系做上下两相距100 mm的两平面,此两个平面与成型曲面相交可得到两条平行于加工基准面的两条曲线a、b. 按曲率相等原则在曲线a、b上分别找出对应的点各126个(可按精度要求取). 由此得出256个点的坐标表. 将各点相连所形成的曲面与理论成型面接近, 故加工形成的刀刃曲线也与理论刀刃曲线接近. 适当调整点位坐标值, 可将理论误差控制在0.005 mm以内. 调整后的点位坐标表即可用于编制线切割数控程序[2].

3 结论

本文介绍了逆向技术在卷接机组国产化中机械设计及机械加工工艺方面的应用. 通过采用基准零件建立部件模型、分析部件原理、重新设计国产化零件的逆向过程完成零件设计; 通过用已明确的原理建立零件模型, 找出零件难加工要素的参数、设计工艺及程序的逆向过程完成零件加工. 运用上述方法, 我们解决了ZJ17、ZJ112及ZJ116卷接机组中异形曲面零件的国产化难题, 取得了良好的效果.

[1] 编委会.机械设计手册[M]. 北京: 机械工业出版社, 2007.

[2] 李洪. 机械加工工艺手册[M]. 北京: 北京出版社, 2007.

Reverse technology application in localization of cigarette making group in China

YANG Xing-xian

(Changde Tobacco Machinery Co., Ltd. Institute, Changde 415000, China)

Reverse technology is redesign based on existence product or product which is made by part prototype by understanding, analyzing and improving on original design. Due to the complexity of curve surface parts for tobacco rod forming of Cigarette Making Group, the reverse technology application is proposed. In this paper, reverse technology application on mechanical design and method of mechanical manufacturing are discussed.

reverse technology; cigarette making group; garniture; scraper; localization

10.3969/j.issn.1672-6146.2012.03.020

TS 43

1672-6146(2012)03-0071-02

2012-05-31

杨兴贤(1968-), 男, 工程师, 主要从事烟草机械设计及制造方面的研究. E-mail: shengjsb@ccdtm.com

(责任编校: 江 河)