烟条自动拆解方式原理实验研究

方俊俊 苏怡帆 余云松 王宇 李绍波

红塔烟草（集团）有限责任公司玉溪卷烟厂 云南玉溪 653100

1 实验目的和任务

1.1 实验目的

本次实验目的是探索条盒拆解的原理，一是研究能否采用斜置的刀片割开条盒端面，初估刀片角度；获取切割速度数据，探索顶块和刀片的高度差数值以及顶块的长度数据，量取实验中两侧导板的宽度数据，实验能否实现两端同时切割烟条。为条烟拆解设备的方案制定提供实际依据，实现无损化拆解[1]。

1.2 实验任务

（1）实验一：是否可以通过斜置刀片切开条盒端面且不损坏小包；

（2）实验二：是否可以用刀尖切开小盒玻璃纸且不损坏烟支；

（3）如果能用刀片割开条烟端面，记录刀片角度，切割速度数据，顶块和刀片的高度差数值以及顶块的长度数据；

（4）如果能用刀尖切开小盒玻璃纸，记录刀尖伸出量和切割速度；

（5）收集并记录该切割原理下可能出现的其他问题。

2 材料与准备

2.1 材料及设备

（1）成品烟条数条；

（2）实验平台一套；

（3）行程≥300的滚珠丝杠及控制装置一套；

（4）陶瓷刀片及美工刀片若干；

（5）实验所需零配件（见清单）；

（6）工装夹具若干；

2.2 备件加工

根据实验需求加工所需零配件共计15件，分别为：SG-110固定底座、SG-111压块、SG-01侧导板、SG-04推板、SG-05推板底座、SG-07垫板、SG-08压板、SG-09顶块1、SG-10顶块2、SG-11侧导板、SG-12上限位折角、SG-13前限位挡片、SG-13前限位挡片、SG-112小盒玻璃纸推头座2、SG-113角铁、SG-114推头。

3 实验方法

3.1 零部件的安装

按下图1所示，将相关零件安装于实验设备平台上。

3.2 实验步骤

（1）实验一：通过滚珠丝杠推动烟条做直线运动，使烟条一端通过斜置的刀片；观察烟条两端能否被切开并记录相关实验数据。

（2）实验二：通过滚珠丝杠推动烟条做直线运动，使烟条两端同时通过斜置的刀片，观察切割效果并记录相关实验数据。

（3）实验数据，见图2。

4 实验数据处理与分析

4.1 实验数据分析

（1）顶块长度为100mm和50mm都可以实现切割。

（2）刀片角度在45°到60°之间都可以实现切割。

图1 零配件安装示意图

图2 实验数据记录

（3）顶块和刀片高度差按照模型原始尺寸（不加垫块）时的0.25mm切割没有问题，但增加0.7mm垫块后会切到小盒。

（4）顶块和刀片距离在2-10mm范围内对切割效果无影响。

（5）单侧切割及双侧同时切割都可实现。（6）刀片角度为-60°仍可以正常切除。

4.2 实验结果与讨论

4.2.1 实验结果

（1）单侧切割和双侧切割都可以实现，从受力情况和设备尺寸考虑优先选择双侧同时切割的方式；单侧切割时，由于一侧被切，烟条总长减小，切第二侧时导板距离应减小。

（2）顶块和刀片距离在2-10mm范围内均可，但距离小对纸屑排除有影响，距离大增加设备尺寸，约在5mm为宜，结构设计时可考虑调整。

（3）顶块与刀片高度小于1mm，大于1mm会伤到内装烟包的外包装，此高度差初定为0.25mm，实际设计中需考虑可调整。

（4）从刀片受力及耐用度考虑，刀片角度初定为60°。

（5）顶块长度不影响切割效果的情况下，设计尺寸可定为50mm，倒角可参照实验所用的零件。

（6）经多次实验，条盒两侧导板的宽度可以与烟条自然长度相等，两端顶块的距离与5个小盒宽度方向相等或小1-2mm。

（7）刀片角度（向前或向后倾斜）对切割质量未发下明显影响，后续刀片设计考虑控件或安全因素限制。

（8）刀片斜进切割效果好，需要有一定的切割速度，保证切割质量。

4.2.2 存在的问题

（1）切割后两侧的排屑问题。

（2）刀片形状和材料选择，实验中发生陶瓷刀片崩刃的现象，实际设计时要考虑刀具的耐用度，权衡刀片刚度和韧性来选择材料和热处理。

（3）切割完一侧后，切另一侧时，基准面应收缩一定距离，保证切完一遍后烟条可被加紧固定，需保证内壁绝对光滑俄同时具有一定的加紧力度[2]。

5 实验结论

（1）利用滚珠丝杠让烟条做直线运动，采用斜置的刀片能割开条盒端面。

（2）刀片角度参数：45°至60°可实现无损小盒切割。

（3）刀片顶块和刀片高度差为：0.25mm；顶块和刀片距离10mm可实现两端同时切割烟条。