《复杂异型纸盒智能成型关键技术及应用》

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项目属于先进制造及装备领域。

中国的包装纸盒需求巨大,纸包装行业发展迅速,但生产设备自动化程度不高、质量可控性差,特别是复杂异型纸盒生产装备严重滞后。该项目针对复杂异型纸盒成型装备人工成本高、效率低、废次品率高、普适性低等共性问题,开展了基于工艺技术、控制技术、核心装备及多工序系统的集成研究,开发出复杂异型纸盒智能成型的关键技术和装备。

主要内容及创新点如下:

1、针对异型纸盒类型多样、结构各异、工艺复杂、产线冗长等问题,提出复杂异型纸盒智能成型方法,包括同步双向往复包边工艺、覆膜机横切错位入刀方法、基于变胞原理的高速自动折叠工艺等,解决异型纸盒生产效率低、产品质量不可控等难题。新装备生产速度可达1200件/小时。

2、复杂异型纸盒生产过程中发热、温升及热变形会严重影响纸盒成型装备的制造精度和产品质量,提出覆膜辊筒温度、胶黏温度模糊Smith-PID控制方法,以及成型装备热误差非线性时序系统辨识方法,提高控制系统的鲁棒性、控制精度,其中覆膜辊筒和胶黏的温度控制精度分别可达±0.3℃、±0.5℃,成型合格率达98%。

3、针对传统划胶机划胶路径单一、执行器振动残余量大等问题,提出基于三维模型的双轨迹同步控制快速划胶方法,并搭建智能化划胶控制系统,实现划胶轨迹自动规划、双轨迹同步控制快速划胶,有效提高划胶控制的鲁棒性、响应速度和划胶效率,同时降低划胶执行器的振动残余量。

4、针对传统纸盒成型装备自动化程度低、各功能单元的协同控制能力差、机组故障率高、产品废次品率高等问题,开发出基于产品缺陷检测、质量控制的智能化控制技术。包括面向制造过程在线监控与加工工艺参数自适应优化的智能化成型控制系统及基于有限状态机的智能化控制技术。

该项目较国内同类装备具有更高的生产效率和自动化水平,获得国家发明专利2项,实用新型专利6项,发表论文8篇,并成功用于多家纸盒生产企业,取得了显著的经济和社会效益。三年创造产值3.1个亿元,新增利润0.35亿元。

成果说明

由湖北工业大学和宜昌金海科技有限公司共同完成的“异型纸盒智能成型关键技术及应用”改善了国内异型纸盒制盒成型主要依靠纯手工作业的状态,部分解放了人力,而且极大的提高了产品质量和生产效率。该项目较国内同类装备具有更高的生产效率,产品质量可靠,自动化水平更高。根据该项目的研发成果开发出来“同步双向往复包边技术、异型纸盒高速自动折叠技术、横向错位入刀技术及智能化可控划胶技术”等已应用到宜昌金海科技有限公司、湖北兴联等企业进行批量生产,并逐步推广到其他相关企业,实现产业化。近三年创造产值3.1亿元,项目实施新增利润

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