提升FOCKE465型封箱機封條質量的研究

李芯茸 可卜文

玉溪紅塔煙草（集團）有限責任公司 云南玉溪 653101

2020年，隨著煙草行業“精益管理、精益制造”的發展路線不斷推進。玉溪卷煙廠卷包一車間為全面貫徹“精益管理、精益制造”的發展理念，對于市場反饋的質量問題，提出了多項全新的指標，其中車間希望專項小組至少消除80%封條質量缺陷。

1 問題分析

1.1 現狀調查

專項小組對煙箱封條存在的質量缺陷展開調查，調查結果如下表所示：

表1-1 2020年12月7日-11日5#-9#封箱機封條質量缺陷數量調查表（單位：件）

表1-2 2020年12月7日-11日5#-9#封箱機封條質量缺陷種類頻次調查表（單位：件）

調查結果表明：封條翹邊和封條皺折、歪斜導致的箱封條質量缺陷占比高達84.3%，只需完全消除封條翹邊和封條皺折、歪斜就能完成車間對專項小組提出的目標。

1.2 原因分析

（1）張緊彈簧的拉力作用于支架后轉換成壓輪對煙箱的壓力，壓輪壓力越大箱封條與煙箱粘貼越牢靠，箱封條與煙箱粘緊程度越好?，F用彈簧勁度系數為0.2N/mm。

（2）現使用的煙箱封條壓輪是空心結構，且材質較硬，在封箱的過程中對箱封條的貼合性差，見圖1。

圖1 原用空心壓輪示意圖

（3）在封箱過程中箱封條貼合的時間越充分，箱封條與煙箱貼合越可靠，封箱速度下限需滿足4件/分鐘的生產要求，保證封箱過程互不干涉的最小時間間隔為9s，煙箱封條長度為0.6m。

最小封箱速度V =N·L/（60s-N·9s）=0.1m/s

N：每分鐘封箱數量

L：每個煙箱的封條長度

實測的封箱時間為2.65s。

實際封箱速度V=L/S=0.6m/2.65s≈0.226m/s

L：每個煙箱的封條長度

S：每個煙箱貼封條的時間

封箱速度在≥0.1m/s的情況下可以適當降低，來提高封箱質量。

2 方案設計

改進方法：

（1）彈簧改進。根據彈簧勁度系數公式F=k*（b-a），可得增加彈簧的勁度系數可以增加彈簧在工作時的壓力。采用增加彈簧勁度系數的方法來對彈簧進行改進，將彈簧原彈性系數從0.2N/mm增大到0.3N/mm，并進行壓輪壓力的試驗論證[1]。

表2-1 彈簧壓力上機試驗記錄表（單位：N）

增大彈簧勁度系數后，壓輪壓力增大至11.4N。

（2）壓輪改進。對壓輪重新進行設計，保持原封條壓輪尺寸，將空心結構改變為實行結構，并選用材質較軟的聚氨酯（CPU 40A-30A）制作壓輪的橡膠圈，并進行模擬試驗來檢測壓輪與封條作用時的貼合性。

論證方法：壓輪進行上機試驗，測試壓輪涂白覆蓋率。

表2-2 壓輪覆蓋率上機試驗記錄表（單位：%）

通過降低硬度使壓輪達到了良好涂白覆蓋效果，小組決定采用聚氨酯（CPU 40A-30A）作為壓輪外圈材料。

（3）封箱速度改進。專項小組通過增加被動鏈輪的齒數，從而增大鏈傳動傳動比，實現降速。增加被動鏈輪的齒數需要的周期短、且費用少、結構簡單便于設計，其缺點在于可降低的封箱速度有限。當增大鏈傳動傳動比無法滿足使用時，視情況選擇備選方案更換調速電機或加裝齒輪減速箱。

封箱速度及鏈輪齒數的計算：

現用的被動鏈輪的齒數為16齒，鏈傳動比為：

i= Z2/Z1=16/24=0.67。

Z2：從動鏈輪齒數

Z1：主動鏈輪齒數

根據： D=m*(z+2)，（D：鏈輪齒頂圓直徑；m：被動鏈輪模數為6，z：鏈輪齒數），計算出鏈輪尺寸[2]：

表3-1 鏈輪齒數/尺寸對應表

并且，小組考量空間改造的限制因素，根據鏈輪齒頂圓直徑及各機構間距，當齒數增加至18與20齒時，不會對任何機構產生擦碰；當增加至22齒時就與伸縮活動軸發生擦碰，當增加至24齒時會同時與伸縮活動軸和支撐框架擦碰。

綜上所述，小組最終決定采用齒數為20齒的齒輪作為被動鏈輪，鏈傳動比為：i= Z2/Z1=24/20=0.83，

Z2：從動鏈輪齒數

Z1：主動鏈輪齒數

通過原用16齒被動鏈輪（0.226m/s）的封箱速度可以得出被動鏈輪齒數與封箱速度的對應關系，即可計算出20齒被動鏈輪的封箱：

20齒被動鏈輪封箱速度：V=（16×0.226m/s）/N=0.181m/s

N:鏈輪齒數

V:封箱速度

通過增加被動鏈輪的齒數，增大鏈傳動傳動比的方案將封箱速度降低至0.181m/s大于最小封箱速度0.1m/s。

3 應用效果

3.1 效果檢驗

專項小組對8#、9#兩臺封箱機按照上述方案進行技術改造，并投進行為期4周的對比實驗（每周生產6個工作日，4周合計24個工作日），與其余未進行技術改造的5#、6#、7#三臺封箱機進行對比，進一步來檢驗技術改造效果。

箱封條質量技術改造后，于2020年12月21日至2021年1月16日對5#-9#封箱機封條質量缺陷數量進行分類統計，以檢驗技術改造的實際效果。效果檢驗數據如下表所示：

表3-2 封箱機封條質量缺陷種類頻次調查表（單位：件）

表3-3 技術改造與未改造的平均箱封條缺陷數量統計表（單位：件）

專項小組對封箱機的技術改造完成后，雖然并未完全消除封條翹邊、封條皺折、歪斜這兩類質量缺陷，但封條翹邊、封條皺折、歪斜的缺陷數量大幅降低，其它封條質量缺陷數量也有減少，可以得出：

（1）此次技術改造主要在攻克封條翹邊、封條皺折、歪斜這兩類質量缺陷上有突出成效。

（2）此次技術改造提高了煙箱在封箱過程中的穩定性，使得其余封條質量缺陷數量也有一定程度的減少。

對比技術改造后的缺陷數量與未改造的缺陷數量，同比減少了88.8%，完成了車間對專項小組提出的至少消除80%封條質量缺陷的技術改造目標。

3.2 應用推廣

此次封箱機技術改造方案在8#、9#封箱機上應用后取得了良好的效果，達到了消除80%封條質量缺陷的目標。由于此次技術改造費用低、周期短、實施難度小，專項小組與車間商議后，決定將此次封箱機的技術改造推廣到余下的10臺套封箱機上，并于2021年2月前完成。

4 結語

綜上所述，箱封條壓力、封條與紙箱貼合度、封箱速度對封箱效果的影響較為明顯。因此，在封箱過程中只要能夠有效解決上述3個影響因素中存在的問題，就能達到良好的封箱效果。