段青娜DUAN Qing-na；李淑梅LI Shu-mei；高闊GAO Kuo；程勇CHENG Yong；李佳燕LI Jia-yan；沙利波SHA Li-bo；李贊LI Zan

（①紅云紅河（集團）有限責(zé)任公司昆明卷煙廠，昆明 650000；②昆明理工大學(xué)信息工程與自動化學(xué)院，昆明 650000）

0 引言

料棒和白棒兩種基棒經(jīng)復(fù)合機加工成二元復(fù)合濾棒，基棒和復(fù)合棒質(zhì)量指標(biāo)主要包括吸阻、圓周、圓度、重量、長度、硬度等，其中，壓降和圓周是重要指標(biāo)[1-2]，其質(zhì)量波動性直接受兩種基棒的影響[3-4]。在加工成型中，這些指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)偏差值越大，表明濾棒質(zhì)量越不穩(wěn)定[5-6]。

1 生產(chǎn)工藝及指標(biāo)

1.1 二元復(fù)合濾棒的結(jié)構(gòu)

二元復(fù)合濾棒單支長度為120mm，由KDF2E 濾棒成型機生產(chǎn)的料棒（使用3.9Y/31000D 規(guī)格的絲束）和由ZL29 濾棒成型機生產(chǎn)的白棒（使用3.0Y/32000D 規(guī)格的絲束）兩種基礎(chǔ)濾棒（簡稱為基棒）經(jīng)MERLIN 濾棒復(fù)合機復(fù)合而成。

二元復(fù)合濾棒生產(chǎn)工藝流程，可劃分為三個環(huán)節(jié)：基棒生產(chǎn)、基棒復(fù)合、復(fù)合棒發(fā)射（如圖1）。

圖1 二元復(fù)合濾棒生產(chǎn)工藝流程圖

1.2 二元復(fù)合濾棒壓降穩(wěn)定性統(tǒng)計指標(biāo)

數(shù)據(jù)集中趨勢的度量指標(biāo)包括平均值、中位數(shù)、眾數(shù)等，平均值可以較好地反應(yīng)數(shù)據(jù)的集中趨勢，但易受極端值的影響。數(shù)據(jù)離中趨勢的度量指標(biāo)包括極差、分位矩、平均差、方差、標(biāo)準(zhǔn)差、離散系數(shù)等，標(biāo)準(zhǔn)差度量了偏離平均值的大小。其計算公式為：

式中，Xˉ為平均值，Xn為單個樣本壓降值，n 為樣本個數(shù)；SD 為標(biāo)準(zhǔn)偏差，Xi為單個樣本壓降值。

2 影響二元復(fù)合棒壓降穩(wěn)定性的主要原因分析

從生產(chǎn)工藝流程出發(fā)，本文分別通過人、機、料、法、環(huán)、測六個方面分析白棒和料棒壓降穩(wěn)定性的影響量。

2.1 白棒壓降穩(wěn)定性影響因素剖析

影響白棒壓降穩(wěn)定性的因素包括工人的設(shè)備操作水平、開松輥磨損、設(shè)備開松參數(shù)調(diào)整情況、原料和輔料的品質(zhì)穩(wěn)定性、質(zhì)量管控流程、車間環(huán)境溫濕度及傳感器的準(zhǔn)確性等。

研究過程中對各個因素進行了相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)白棒壓降穩(wěn)定性的主要影響原因是開松參數(shù)設(shè)置不當(dāng)（如表1）。

表1 白棒壓降主要原因分析

2.2 料棒壓降穩(wěn)定性影響因素剖析

對原機料粉添加系統(tǒng)原理分析（圖2），發(fā)現(xiàn)料粉下料和施加不均勻是影響料棒壓降穩(wěn)定性的主要原因。泄放閘板狀態(tài)為off 時，抽吸管將料粉抽吸到料粉收集器，當(dāng)料位低于儲料容器的低料位時，泄放閘板狀態(tài)為on，料粉下落到儲料容器中，落料時間計時到則泄放閘板恢復(fù)為off 狀態(tài)。料粉從儲料容器中均勻落到截面為半圓形施料輥輥槽中并將輥槽填滿，當(dāng)隨施料輥轉(zhuǎn)動的料粉轉(zhuǎn)動到落料口時，料粉隨即施加到行進的料棒絲束中?；匚b置將微小的料粉顆?；匚椒蛛x器中。當(dāng)收集器料位低于低料位檢測位置時，系統(tǒng)自動將一定量的料粉抽取到收集器中形成循環(huán)利用。

圖2 原機料粉添加系統(tǒng)原理圖

3 基于正交試驗法的白棒壓降穩(wěn)定性提升

3.1 正交試驗意義及方法

所生產(chǎn)白棒吸阻穩(wěn)定性的優(yōu)劣受開松工藝參數(shù)的影響，對V0 輥壓力、V2/V1 速比等白棒工藝參數(shù)進行大概間隔取值，如V0 輥壓力：0.55MPa、0.60MPa、0.68MPa、0.70MPa；V2/V1 速比：1.086、1.135、1.159、1.162；V1/VKDF 速比：1.137、1.138、1.139、1.140；V3/V2 速比：0.70、0.867、0.901、0.95。即對4 個白棒壓降穩(wěn)定性影響量的每個量各取4 個值，如果做實驗想要包括所有情形，則需4^4=256 種組合實驗，即需做256 次實驗。若按照正交試驗法思想，則只需要試驗16 次，即可極大地減少試驗次數(shù)，進而提高試驗效率，達到降低試驗成本的目的。

正交試驗法中，因子指正交試驗中對試驗指標(biāo)有影響的因素，水平指每個因子在試驗中的具體條件，指標(biāo)指試驗需要得到的效果特性。正交表是基于“均衡搭配”和“整齊可比”原理制成的排列整齊的規(guī)格化表格，實現(xiàn)用最少的試驗次數(shù)與大量全面試驗等效的結(jié)果。表2 對應(yīng)的正交表L9（34）稱為“同水平正交表”，需做9 次試驗，有4 個因子，每個因子取的3 個水平數(shù)“1”“2”“3”在各列中出現(xiàn)的次數(shù)一致[7]。正交表特點體現(xiàn)為保持列間平衡性和正交性，即各個縱列中每種數(shù)字出現(xiàn)相等次數(shù)、任意兩縱列中的有序?qū)Τ霈F(xiàn)相等次數(shù)。

表2 L9（34）正交表

白棒吸阻穩(wěn)定性主要受V0 輥壓力、V2/V1 速比等影響，即有4 個影響因素，每個因素有4 個值，對于4 因子4 水平的實驗設(shè)計方案，按照不同因素間的組合則有256 次試驗，工程量巨大，完成的可能性不大，故可設(shè)計正交表L16（44）。

3.2 提高白棒壓降穩(wěn)定性實驗

從3.1 節(jié)原因分析可以看出，導(dǎo)致白棒壓降穩(wěn)定性不高的原因是開松部分參數(shù)調(diào)整不當(dāng)。對此，修理人員對開松參數(shù)進行了逐步調(diào)整（如表3）。

表3 白棒吸阻穩(wěn)定性試驗正交表及實驗結(jié)果

根據(jù)正交表中的開松部分參數(shù)數(shù)據(jù)進行白棒壓降試驗，獲得工藝參數(shù)下對應(yīng)的壓降性能數(shù)據(jù)。通過對開松參數(shù)的逐步調(diào)整，最終優(yōu)選出使開松狀態(tài)保持最充分時的參數(shù)并進行固化：開松預(yù)張力輥（V0 輥）的壓力調(diào)整為0.68MPa，開松輥V2/V1 速比調(diào)整為1.159，V1/VKDF速比調(diào)整為1.137，V3/V2 速比調(diào)整為0.867。對15#機的開松參數(shù)進行優(yōu)化后，白棒開松狀態(tài)良好（如圖3），統(tǒng)計了改善前后各三個月的檢測數(shù)據(jù)（如表4）。

圖3 濾棒開松狀態(tài)良好

表4 改善前后白棒壓降數(shù)據(jù)對比

從表4 的數(shù)據(jù)可以看出，壓降SD 值由89.33Pa 降到了75.16Pa，壓降穩(wěn)定性有了明顯提升。

4 基于經(jīng)驗法的料棒壓降穩(wěn)定性提升

料棒壓降不穩(wěn)定的主要原因是料粉施加不均勻，本部分內(nèi)容對影響料粉施加均勻性的四個原因逐一進行改進，并制定了措施表（如表5）。

表5 措施表

根據(jù)目標(biāo)對各主要原因進行改進：將施料輥直徑減小至6.77mm；將施料輥轉(zhuǎn)速設(shè)定為49.38r/min；增加儲料容器高料位檢測開關(guān)（音叉式開關(guān)）；回吸管路負壓減小為-0.126bar。

將加工好的施料輥上機實驗，施料輥運行穩(wěn)定，達到預(yù)期效果。經(jīng)過調(diào)整施料輥轉(zhuǎn)速、增加儲料容器高料位檢測開關(guān)及減小回吸管路負壓等一系列措施實施后，料粉施加不均勻的情況得到了明顯的改善。對改造前后各三個月的檢測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析（如表6）。

表6 改善前后料棒壓降數(shù)據(jù)對比

從表6 中數(shù)據(jù)可以看出，料棒壓降SD 值從147.54Pa降低到107.35Pa 左右，料棒壓降的穩(wěn)定性明顯提升。

5 結(jié)論

為了確保改善效果，車間將優(yōu)選參數(shù)和經(jīng)驗值進行固化，并組織操作人員進行培訓(xùn)，提高操作人員對濾棒物理指標(biāo)的質(zhì)量管控水平，使二元復(fù)合濾棒壓降的穩(wěn)定性得到更高提升。