1. 引言

目前进行异型包装有以下三种实现方式：① 购买一台传统卷烟包装机来进行改造生产异型包装烟[1]。② 直接购买已有的异型包装机[2]。③ 设计开发一套卷烟异型包装柔性智能制造系统[3]。对传统卷烟包装机来进行改造，要达到好的效果需要投入4000~5000万人民币，且不能适应多规格、多种包装方式的异型包装的生产。直接购买已有的异型包装机如上海烟草机械有限责任公司和上海烟草集团联合开发的双铝包异型包装机ZB418以及意大利GIMA TT的异型包装机。一套需要6000多万人民币，而且ZB418存在三年的技术保护期对卷烟企业进行封锁。意大利GIMA TT异型包装机价格更贵，仅交货期就长达一年多。如果要进行包装规格和包装方式转换，每套还要多加近千万的费用。云南中烟和红塔集团近年来对多规格尺寸多种包装方式的异型包装需求也是越来越多，现在红塔集团对异型包装完全或部分采用手工完成，生产效率低、成品合格率低、投入成本高且外观质量一致性差。为了克服以上问题，本文通过模组化的设计理念设计一套异型包装卷烟产品柔性化成型模具，实现不同规格、包装方式的快速切换，以满足集团品牌快速响应市场的需要。

2. 异型包装卷烟产品柔性化成型模具的工艺路线

根据小盒包装卷烟产品的包装形式，其包装工艺主要包括烟支排列及推送、内衬包装成型、内框纸包装成型和商标纸包装成型等。为了提高手工包烟的生产效率并且实现双口味卷烟产品的生产，我们设计了双工位的烟组排列推送机构如图1所示，对于内衬纸成型、内框纸成型、商标纸成型的工艺如图2所示。

3. 内衬成型模具设计

内衬及软包商标成形模具由导向座和薄壁模盒组成，如图3所示，导向座的中部开设有导向通孔，导向座的通孔为沿导向座中部开设的矩形通孔，导向通孔的底端入口处形成角度为12˚的喇叭口结构，以保证烟支能够顺利地经导向座推入成形烟盒中，并保证烟支之间存在一定的压缩量[4]-[6]。所述的空心模盒的中部形成为空心结构，内衬和软包商标纸成形时，成形的软包商标和内衬在导向座上缠绕于空心模盒的外侧表面，利用空心模盒的矩形盒体结构进行成形。图4给出利用软包烟盒成形模具实现软包烟盒成形的过程。

Figure 1. Cigarette arrangement push process design

图1. 烟支排列推送工艺设计

Figure 2. Process route of flexible molding mold for special-shaped packaging cigarette products

图2. 异型包装卷烟产品柔性化成型模具的工艺路线

Figure 3. Soft bag lining molding mold

图3. 软包内衬成型模具

Figure 4. Folding process diagram of lining paper

图4. 内衬纸折叠工艺示意图

4. 內框纸成形模具设计

目前卷烟市场的双内包的包装形式越来越多，对于双内包的硬盒包装其内框纸相比于单内包内框纸增加了两条折痕线，因此在设计双内包内框纸成型模具时需要在模具中间位置增加一道折刀[7]-[9]，如图5所示。

Figure 5. Paper forming mold for the inner frame of double inner cigarette pack

图5. 双内包烟包内框纸成型模具

5. 內框纸成形模具设计

商标折叠部分主要完成功能有折叠工艺和干燥成型工艺。折叠工艺的工艺流程[10]-[12]如图6所示，主要分为商标到位吸附、商标内侧面折叠、商标前短边折叠、商标顶部折叠、商标前盖折叠、商标后短边折叠、商标底部折叠、商标后盖折叠、商标外侧面折叠和商标干燥成型。

Figure 6. Trademark paper folding process diagram

图6. 商标纸折叠工艺示意图

6. 实验验证

设计制造的异型包装卷烟产品柔性化成型模具成功应用于工厂高端高档卷烟产品的生产。卷烟工厂将异型包装卷烟产品柔性化成型模具用于实际生产的实例如图7所示。2023年工厂应用该成形系统进行生产，人工包烟效率提升10%，废品率降低5%，多尺寸自适应的软硬包卷烟包装成形系统得到了成功的应用。2023年工厂人工生产卷烟产品如表1所示。

Figure 7. Flexible molding mold for special-shaped packaging cigarette products used in actual production example

图7. 异型包装卷烟产品柔性化成型模具用于实际生产实例图

Table 1. Production data of flexible molding mold for special-shaped packaging cigarettes

表1. 异型包装卷烟产品柔性化成型模具生产数据统计表

根据异型包装卷烟产品柔性化成型模具的实际应用的数据可以看出，产品合格率达到96%以上。异型包装卷烟产品柔性化成型模具的设计与开发提高了手工班产品包装的质量一致性和产品合格率，降低了手工班产品废品率，满足预期目标。

7. 结论

通过运用柔性化理念设计制作了一套多尺寸自适应的软硬包卷烟包装成形系统，实现了多尺寸、多类型、不同规格卷烟产品的封装成形要求，成果应用于工厂高端高档卷烟生产，2023年工厂人工包烟产品合格率提升到96%以上，本文主要创新如下：

(1) 首创提出一种能够覆盖烟支包装成形全流程作业的软硬包卷烟包装成形模具，能够同时实现烟支推送、烟盒成形、软包烟包成形、硬包烟包成形等功能，可以解决卷烟领域各流程、各阶段的包装问题，缩短了新产品研发周期，降低了人工成本，大大提高了卷烟产品的包装成形效率。

(2) 所提出的软硬包卷烟包装成形模具能够同时满足多尺寸、多类型、不同规格卷烟产品的封装成形要求，其中的烟支推送方式和分层排列结构、烟包通道、软包烟包成形模腔以及硬包烟包成形模腔的尺寸结构都可以根据不同规格的烟支产品进行调节，具有很强的产业实用性。

(3) 所述软硬包卷烟包装成形系统开发费用较低，操作简便，功能多样，能够满足卷烟企业快速响应市场的需求，具有广阔的推广应用前景。

NOTES

^*通讯作者。

参考文献