提升FOCKE465型封箱机封条质量的研究

李芯茸 可卜文

玉溪红塔烟草（集团）有限责任公司 云南玉溪 653101

2020年，随着烟草行业“精益管理、精益制造”的发展路线不断推进。玉溪卷烟厂卷包一车间为全面贯彻“精益管理、精益制造”的发展理念，对于市场反馈的质量问题，提出了多项全新的指标，其中车间希望专项小组至少消除80%封条质量缺陷。

1 问题分析

1.1 现状调查

专项小组对烟箱封条存在的质量缺陷展开调查，调查结果如下表所示：

表1-1 2020年12月7日-11日5#-9#封箱机封条质量缺陷数量调查表（单位：件）

表1-2 2020年12月7日-11日5#-9#封箱机封条质量缺陷种类频次调查表（单位：件）

调查结果表明：封条翘边和封条皱折、歪斜导致的箱封条质量缺陷占比高达84.3%，只需完全消除封条翘边和封条皱折、歪斜就能完成车间对专项小组提出的目标。

1.2 原因分析

（1）张紧弹簧的拉力作用于支架后转换成压轮对烟箱的压力，压轮压力越大箱封条与烟箱粘贴越牢靠，箱封条与烟箱粘紧程度越好。现用弹簧劲度系数为0.2N/mm。

（2）现使用的烟箱封条压轮是空心结构，且材质较硬，在封箱的过程中对箱封条的贴合性差，见图1。

图1 原用空心压轮示意图

（3）在封箱过程中箱封条贴合的时间越充分，箱封条与烟箱贴合越可靠，封箱速度下限需满足4件/分钟的生产要求，保证封箱过程互不干涉的最小时间间隔为9s，烟箱封条长度为0.6m。

最小封箱速度V =N·L/（60s-N·9s）=0.1m/s

N：每分钟封箱数量

L：每个烟箱的封条长度

实测的封箱时间为2.65s。

实际封箱速度V=L/S=0.6m/2.65s≈0.226m/s

L：每个烟箱的封条长度

S：每个烟箱贴封条的时间

封箱速度在≥0.1m/s的情况下可以适当降低，来提高封箱质量。

2 方案设计

改进方法：

（1）弹簧改进。根据弹簧劲度系数公式F=k*（b-a），可得增加弹簧的劲度系数可以增加弹簧在工作时的压力。采用增加弹簧劲度系数的方法来对弹簧进行改进，将弹簧原弹性系数从0.2N/mm增大到0.3N/mm，并进行压轮压力的试验论证[1]。

表2-1 弹簧压力上机试验记录表（单位：N）

增大弹簧劲度系数后，压轮压力增大至11.4N。

（2）压轮改进。对压轮重新进行设计，保持原封条压轮尺寸，将空心结构改变为实行结构，并选用材质较软的聚氨酯（CPU 40A-30A）制作压轮的橡胶圈，并进行模拟试验来检测压轮与封条作用时的贴合性。

论证方法：压轮进行上机试验，测试压轮涂白覆盖率。

表2-2 压轮覆盖率上机试验记录表（单位：%）

通过降低硬度使压轮达到了良好涂白覆盖效果，小组决定采用聚氨酯（CPU 40A-30A）作为压轮外圈材料。

（3）封箱速度改进。专项小组通过增加被动链轮的齿数，从而增大链传动传动比，实现降速。增加被动链轮的齿数需要的周期短、且费用少、结构简单便于设计，其缺点在于可降低的封箱速度有限。当增大链传动传动比无法满足使用时，视情况选择备选方案更换调速电机或加装齿轮减速箱。

封箱速度及链轮齿数的计算：

现用的被动链轮的齿数为16齿，链传动比为：

i= Z2/Z1=16/24=0.67。

Z2：从动链轮齿数

Z1：主动链轮齿数

根据： D=m*(z+2)，（D：链轮齿顶圆直径；m：被动链轮模数为6，z：链轮齿数），计算出链轮尺寸[2]：

表3-1 链轮齿数/尺寸对应表

并且，小组考量空间改造的限制因素，根据链轮齿顶圆直径及各机构间距，当齿数增加至18与20齿时，不会对任何机构产生擦碰；当增加至22齿时就与伸缩活动轴发生擦碰，当增加至24齿时会同时与伸缩活动轴和支撑框架擦碰。

综上所述，小组最终决定采用齿数为20齿的齿轮作为被动链轮，链传动比为：i= Z2/Z1=24/20=0.83，

Z2：从动链轮齿数

Z1：主动链轮齿数

通过原用16齿被动链轮（0.226m/s）的封箱速度可以得出被动链轮齿数与封箱速度的对应关系，即可计算出20齿被动链轮的封箱：

20齿被动链轮封箱速度：V=（16×0.226m/s）/N=0.181m/s

N:链轮齿数

V:封箱速度

通过增加被动链轮的齿数，增大链传动传动比的方案将封箱速度降低至0.181m/s大于最小封箱速度0.1m/s。

3 应用效果

3.1 效果检验

专项小组对8#、9#两台封箱机按照上述方案进行技术改造，并投进行为期4周的对比实验（每周生产6个工作日，4周合计24个工作日），与其余未进行技术改造的5#、6#、7#三台封箱机进行对比，进一步来检验技术改造效果。

箱封条质量技术改造后，于2020年12月21日至2021年1月16日对5#-9#封箱机封条质量缺陷数量进行分类统计，以检验技术改造的实际效果。效果检验数据如下表所示：

表3-2 封箱机封条质量缺陷种类频次调查表（单位：件）

表3-3 技术改造与未改造的平均箱封条缺陷数量统计表（单位：件）

专项小组对封箱机的技术改造完成后，虽然并未完全消除封条翘边、封条皱折、歪斜这两类质量缺陷，但封条翘边、封条皱折、歪斜的缺陷数量大幅降低，其它封条质量缺陷数量也有减少，可以得出：

（1）此次技术改造主要在攻克封条翘边、封条皱折、歪斜这两类质量缺陷上有突出成效。

（2）此次技术改造提高了烟箱在封箱过程中的稳定性，使得其余封条质量缺陷数量也有一定程度的减少。

对比技术改造后的缺陷数量与未改造的缺陷数量，同比减少了88.8%，完成了车间对专项小组提出的至少消除80%封条质量缺陷的技术改造目标。

3.2 应用推广

此次封箱机技术改造方案在8#、9#封箱机上应用后取得了良好的效果，达到了消除80%封条质量缺陷的目标。由于此次技术改造费用低、周期短、实施难度小，专项小组与车间商议后，决定将此次封箱机的技术改造推广到余下的10台套封箱机上，并于2021年2月前完成。

4 结语

综上所述，箱封条压力、封条与纸箱贴合度、封箱速度对封箱效果的影响较为明显。因此，在封箱过程中只要能够有效解决上述3个影响因素中存在的问题，就能达到良好的封箱效果。