引言
本文主要针对SQ3XX型烟叶切丝机气动进刀系统进行了优化设计及应用研究。首先，介绍了烟叶切丝机的工作原理和机械进刀系统的基本结构。然后，对机械进刀系统中的主要部件进行了分析和优化设计，提高了系统的性能和稳定性。最后，针对系统的维护、故障排除、安全管理、环保管理和经济效益进行了分析和探讨。研究表明，经过优化设计后的气动进刀系统具有更好的工作效率和稳定性，同时能够满足环保和安全管理的要求，具有良好的经济效益【1】。
一、SQ3XX型切丝机气动进刀系统的结构和原理
（一）烟叶切丝机的结构和工作原理
切丝机启动后，物料经具有调定流量的送料装置进入由上下排链及机架组成的料槽，当物料堆积高度超过调定的低位监测光电管时，上下排链按所调定的速比输送物料。在上排链气缸的作用下，对物料施以持续和恒定的压力，使物料逐步形成结构紧密的“烟饼”输送至刀门处，以便切丝。刀辊电机按调定的转速通过同步齿形带驱动刀辊，其上均匀配置的锋利刀片由电动或气动控制，作连续定量自动进给，连续切削不断输出的“烟饼”。
（二）气动进刀系统的结构和原理
压缩空气进入切丝机气动系统后，经过滤减压后分两路，一路通往压实系统，控制刀门的升降，一路经通过单向分支模块进入气动进刀系统回路，该回路的主要作用在于保证摆动气缸进刀的正常进行。电磁阀通电后，常开型二位五通先导式换向阀孔开通。摆动气缸内瓤叶片摆动90°其输出轴转动1/4转。单向离合轴承啮合，刀辊主轴和太阳齿轮ZS增速(1/4)X(Z3/Z4)转，并将转速传给对称分布在刀辊上的各行星齿轮Z6, 通过蜗杆斜齿轮副、齿轮副、螺杆螺母剐的传动，最终推动切丝刀片进给。当电磁阀断电时，二位五通先导式换向阀，回路关闭，气体通过二位五通阀排气孔排入大气，此时刀辊及刀辊主轴完全同步，进刀机构无进刀运动，刀片不进给，保证设备在失电状况下的安全。
1.气源，2.过滤器，3.减压阀，4.压力传感器，5.单向阀，6.气枪，7.减压阀，8.二位五通电磁换向阀，9.旋转接头，10.旋转接头
（三）气动进刀系统现状调查及原因分析
3.1现状
SQ34X型切丝机主要采用的是气动进刀的方式，进刀气动系统运行的稳定性是影响切丝质量的关键因素。在实际生产过程中，切丝机频繁出现因气动系统出现故障导致刀片进给精度低，严重时甚至出现刀片不进给的现象，对生产质量造成了较大的影响。经测试，目前SQ3XX型切丝机进刀系统的实验进刀绝对误差为0.42，相对误差0.145，具体数据如下：
SQ3XX型切丝机进刀实验数据表
测试方法：切丝机刀片每次进给量约为0.029mm，进刀10次的理论进刀量和实际进刀量进行对比。
3.2原因分析
通过对切丝的整个进刀过程和现场观察的分析，发现造成切丝机进刀进度低主要有两方面的问题。一方面当切丝机运行一段时间后，旋转接头芯轴内发现有杂质和生锈的现象，当芯轴与刀辊主动作同步运动时，由于芯轴会带动旋转接头外壳一起转动，从而造成旋转接头上的压缩空气进气管缠绕，导致气管快速接头松动漏气，严重时会导致气管快速接头断裂。另一方面是摆动气缸内的叶片和输出轴有杂质和生锈情况，同样当摆动气缸得气时，由于阻力的存在，气缸摆动未到位，就会影响了进刀精度。
SQ34X气动进刀系统驱动组件因果分析
针对上述问题，通过因果分析得出结论：SQ3XX型切丝机气动进刀系统驱动组件的故障原因是由于压缩空气过滤效果差，无法完全分离掉压缩空气内的杂质和水渍，从而导致出现旋转接头漏气和摆动气缸转动不到位的现象，影响了进刀精度。
二、基于TRIZ理论的进刀系统优化设计
TRIZ是由苏联发明家阿尔图尔·盖涅里奇·阿尔图诺夫（Hatcheller）提出的，是一种解决技术矛盾的方法和工具。TRIZ的基本思想是通过分析问题的本质，找到问题的矛盾所在，寻找矛盾的解决方法，进而找到最优的解决方案。TRIZ的核心工具是矛盾矩阵和创新原理。在SQ34x型烟叶切丝机机械进刀系统的优化设计中，可以采用TRIZ理论方法，通过矛盾矩阵和创新原理，寻找机械进刀系统中存在的技术矛盾，解决技术矛盾，进而达到优化设计的目的【3】。
1. 技术矛盾
针对旋转接头和摆动气缸内部有杂质和生锈的问题，现有的解决方案是增加零部件的维保频次，尽可能的避免上述问题的出现。根据TRIZ创新方法对技术矛盾的定义，优化或改善一方面的参数，同时会造成另一参数的恶化。改善的参数就是期望的结果，而恶化的参数就是与期望的结果相反的。通过把题中问题参数的标准化，查询矛盾矩阵表对应大发明原理，利用发明原理寻找解决方案。
2. 矛盾求解
根据以上对方案的初步分析，可以将其改善和恶化的性能与TRIZ技术矛盾中39个工程参数进行对应。
改善的工程参数：制造精度
恶化的工程参数：可维修性
根据对应的工程参数查询矛盾矩阵表，得到的发明原理：10、25。
表2-1矛盾矩阵表（部分）
该原理是指预先对物体（全部或至少部分）施加必要的改变，使其在最方便的位置开始发挥作用而不浪费时间。根据发明原因，可以联想到在气动系统里增加一个油雾器，事先在油杯里放置低粘度的润滑油，当气动系统回路打开时，油杯内的润滑油在油雾器的作用下被雾化，随压缩空气流经旋转接头和摆动气缸，由此达到润滑作用。
1.气源，2.过滤器，3.减压阀，4.压力传感器，5.单向阀，6.气枪，7.减压阀，8.油污器，9.减压阀，10.二位五通电磁换向阀，11.旋转接头，12.摆动气缸
发明原理NO.25：自服务原理
自服务原理是指物体应当为自我服务，完成辅助和维修工作。根据该发明原理，设计一种SQ3XX型切丝机旋转接头专用辅助定位装置，限制了旋转接头转动范围，防止进刀压缩空气管缠绕。
三、进刀系统的优化效果评价
优化后，以同样的实验方法对切丝的进刀精度进行实验，实验结果表明，优化设计后的切丝机气动进刀系统更加稳定，进刀绝对误差0.04，同比降低0.38，相对误差0.014，同比降低0.131。具体数据如下：
SQ3XX型切丝机进刀实验数据表
本文以SQ34x型烟叶切丝机机械进刀系统为研究对象，通过分析气动进刀系统的结构和原理，发现该系统的切丝效率和切丝质量存在一定的问题。本研究运用了TRIZ创新方法与专业知识相结合的形式，对气动进刀系统进行优化设计，让气动进刀系统的应用效果得到明显提升，同时切丝效率和切丝质量均得到了显著的提高。
参考文献：
[1]王新辉,彭振全,栾胜勇,陈剑锋,韩冬先,牟冰,李洪涛. SD5切丝机进刀机构的改进[J]. 烟草科技,2022,55(12):100-105.
[2]吴爽. 数控机械加工进刀工艺优化措施分析[J]. 内燃机与配件,2019,(24):84-85.
[3]崔升,韦小玲. SD5切丝机烟叶切丝工艺的优化[J]. 南方农业学报,2013,44(10):1718-1721.
