新型粗紗管的技術(shù)要求、結(jié)構(gòu)分析與應(yīng)用探討

戴云卿

（浙江三友塑業(yè)股份有限公司，浙江 臺州 318059）

粗細(xì)聯(lián)是我國由紡織大國向紡織強國邁進(jìn)過程中發(fā)展起來的機型，它的應(yīng)用是紡織企業(yè)從勞動密集型向技術(shù)密集型改變的重要途徑之一。隨著人力資源成本的不斷上升，紡織企業(yè)希望能最大程度地減少萬錠用工人數(shù)，因此，紡機向少人化及無人化邁進(jìn)顯得異常迫切，使粗細(xì)聯(lián)（細(xì)絡(luò)聯(lián)）技術(shù)在棉紡企業(yè)快速推進(jìn)成為當(dāng)前紡織行業(yè)的重要話題。

紡織企業(yè)的自動化改造，用工的減少對于紡機、紡器制造行業(yè)而言也是一種挑戰(zhàn)與機遇，如何攻克并踐行，我們還有很長的路要走。隨著國外先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)，國內(nèi)粗紗機自動化水平不斷提高，鐵炮式粗紗機已逐步為伺服變頻裝置粗紗機替代，機械與智能相結(jié)合，使冰冷的機械裝置活起來。國內(nèi)以天津宏大、青島環(huán)球為代表的新一代JWF1418A型和CMT1801型粗紗機，已走進(jìn)國內(nèi)紡織企業(yè)，粗細(xì)聯(lián)技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)了粗紗機和細(xì)紗機的無縫對接。三友公司作為國內(nèi)紡織器材的龍頭企業(yè)，也緊跟紡機技術(shù)發(fā)展步伐及時進(jìn)行新產(chǎn)品研發(fā)與改造，使之適應(yīng)新型紡機技術(shù)和新工藝的要求。

自20世紀(jì)80年代國內(nèi)紡織企業(yè)引進(jìn)日本豐田FL－16型粗紗機以來，以天津宏大、宏源紡機、太行紡機為代表的主機企業(yè)緊跟紡機潮流，開始生產(chǎn)大卷裝粗紗機，通過幾十年的生產(chǎn)及改進(jìn)，性能逐步完善。這種大卷裝粗紗機很快取代了A454系列粗紗機，且紡紗穩(wěn)定性與工藝性有了較大的進(jìn)步，但這種粗紗機用工問題依然十分突出，需靠高強度的人工勞動配合才能完成，人力資源成本明顯。隨著紡織產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，勞動力成本大幅上升，大卷裝的粗紗機也顯出不足，國內(nèi)紡機企業(yè)通過吸收、消化、引進(jìn)，研發(fā)新型粗紗機，進(jìn)行機器換人工程。三友集團(tuán)緊跟主機發(fā)展腳步，研發(fā)新產(chǎn)品以滿足市場需求。

1 新型粗紗機的技術(shù)進(jìn)步及其對紗管要求

1.1 CMT1801型粗紗機的工作過程及特點

圖1是青島環(huán)球紡機CMT1801型粗紗機，是我公司配套整體式粗紗管445在機臺上實際應(yīng)用的成功案例，攝于越南天虹紡織。

圖1 CMT1801型粗紗機一角

CMT1801型粗紗機是在意大利馬佐里F15／F35機型的基礎(chǔ)上進(jìn)行消化吸收并改進(jìn)的一款粗細(xì)聯(lián)機型，它通過架空式鋁合金軌道，實現(xiàn)了由粗紗機向細(xì)紗機的自動或手動輸送，同時，再從細(xì)紗機輸送清空的粗紗管至粗紗庫，中間經(jīng)過粗紗管尾紗清理機的清理和檢測，形成了循環(huán)的輸送流程，從而實現(xiàn)從紡紗到落紗到再次成功紡紗的全過程，減少了用工成本，提高了紡紗效率［1］。這種機型在原四電機傳動的電腦型粗紗機的基礎(chǔ)上，配置了自動落紗裝置，實現(xiàn)從生頭、紡紗、落紗到換紗的自動紡紗工藝流程。外置式的落紗方法，可在人工操作界面上設(shè)定適紡的粗紗長度，實現(xiàn)粗紗機自動停機，在電腦的程序指令中，粗紗機會自動完成下龍筋降低、粗紗打結(jié)、粗紗拉斷、分離等動作；同時，下龍筋移動到預(yù)先設(shè)定的位置，在這個過程中，提紗用的粗紗架同時下降，完成取紗任務(wù)，并進(jìn)行放置粗紗管的動作；然后，提紗架上升，下龍筋延時復(fù)位并進(jìn)入自動生頭的下一循環(huán)紡紗過程。這種新型粗紗機的主要特點是減少用工，由機器自動完成取紗、放粗紗管過程。

1.2 粗紗管的基本要求

CMT1801型粗紗機對與之配合的粗紗管基本要求為：總長度應(yīng)控制在（445±1）mm；有優(yōu)良的同軸度和對底平面的垂直度；頭部內(nèi)孔基本尺寸為φ25mm，和通用DD2型吊錠或其它型號能配合使用，下部底孔的基本尺寸為φ37.2mm，與粗紗機傳動齒止轉(zhuǎn)銷相配合，粗紗管與托錠的錠端部位配套尺寸為φ25.20mm，與紗管內(nèi)孔配合，托錠的錠桿長度為345mm～350mm（托錠的粗紗管配合部位長度尺寸），如圖2所示。

圖2 新型粗紗機用粗紗管的結(jié)構(gòu)及尺寸

當(dāng)錠翼旋轉(zhuǎn)與粗紗管旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生相對速度差時，完成紡紗并卷繞粗紗。粗紗生頭絨位置，設(shè)計在距粗紗管頂部向下約45mm～50mm處，生頭絨的寬度應(yīng)控制在15mm～25mm，保證機器能有效地捕捉到生頭位置，并順利完成粗紗的自動生頭功能。

2 新型粗紗管的制造及質(zhì)量控制

2.1 模具設(shè)計

粗紗機自動化機械動作，對與之配套粗紗管的一致性和同軸度、垂直度提出了相當(dāng)嚴(yán)格的要求，作為器材制造企業(yè)，我公司也深諳其重要性。在生產(chǎn)環(huán)節(jié)上，首先對粗紗管模具的設(shè)計進(jìn)行精益化生產(chǎn)和管控，實現(xiàn)模具制作數(shù)字化，對塑料紗管的多個關(guān)鍵點進(jìn)行控制，同時，我們依靠公司自身的技術(shù)優(yōu)勢和制作模具的設(shè)備優(yōu)勢，采用大型數(shù)控機床加工模具，保證模具每一個型腔和每一個細(xì)小部件準(zhǔn)確和一致，用數(shù)字的唯一性去進(jìn)行比對。模具選用優(yōu)質(zhì)P20鋼或718模具鋼，較好地保證了加工模具的品質(zhì)，使生產(chǎn)出的產(chǎn)品具有可重復(fù)性，良好的一致性和可靠性。當(dāng)模具一次性在大型數(shù)字化機床上加工完成后，技術(shù)工程師會進(jìn)行多次的反復(fù)調(diào)試比對：用電腦軟件分析模擬注塑加工狀態(tài)，找出其中的不足與缺陷，對模具的流道澆口和模腔進(jìn)行分析處理，參考塑料的收縮率數(shù)據(jù)（一般都是用工程塑料ABS制作，其收縮率為0.5%～0.8%），設(shè)定最佳的充模時間、成型溫度、注塑周期，采用多級注塑設(shè)定法，使粗紗管段紋清晰，產(chǎn)品形態(tài)飽滿，確保模具在理論上的高精度和每只產(chǎn)品在不同模腔內(nèi)的一致性。

2.2 注塑加工

采用國內(nèi)先進(jìn)的MA8000U大型數(shù)字化注塑機，選用大機型小螺桿的配置，可精確計量注塑并加工生產(chǎn)。選用預(yù)先調(diào)試的電腦數(shù)據(jù)輸入，確保每只產(chǎn)品的極差極小，產(chǎn)品的克重極差控制在5‰以內(nèi)。在后整理加工中，公司自主開發(fā)了全自動光電檢驗一體機，對粗紗管的振程和垂直度逐一進(jìn)行機械化流水檢測，保證粗紗管每個關(guān)鍵尺寸的一致、準(zhǔn)確和完整。在整個檢驗過程中，無需人工介入，全憑數(shù)據(jù)說話，做到了簡單重復(fù)（實際上，紗管制造的簡單重復(fù)是一件不易做到的事情）。

2.3 員工培養(yǎng)及產(chǎn)品試驗室模擬

我公司除在模具、原材料、注塑加工和自動檢測方面的優(yōu)勢外，還十分注重對一線職工素質(zhì)的培養(yǎng)。通過三友技術(shù)學(xué)校，向職工傳授紗管在紡織廠的使用特點和方法，請紡織專家來公司現(xiàn)場指導(dǎo)、講解分析，讓職工熟悉紗管在紡織廠如何使用；構(gòu)建三友試紡試驗室，配置了一組十幾錠的粗紗機，進(jìn)行高強度、高轉(zhuǎn)速試運行紡紗模擬，挑選幾十支經(jīng)檢驗合格和不合格的紗管進(jìn)行對比紡紗實踐，將粗紗機的紡紗錠速分別調(diào)至1 000r／min、1 500r／min、1 800 r／min，觀察其紡紗情況和成型效果，做好記錄并進(jìn)行數(shù)據(jù)對比分析，以實現(xiàn)紗管制造過程中掌握所生產(chǎn)的粗紗管在紡織廠使用的第一手資料。同時，我們結(jié)合紡織廠實際紡紗時出現(xiàn)的問題，改進(jìn)生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)方法，制造出品質(zhì)更優(yōu)的產(chǎn)品。

2.4 杜絕粗紗管跳管

理論上粗紗管跳管是不可能出現(xiàn)的，但在紡織廠實際生產(chǎn)中又經(jīng)常會出現(xiàn)這樣的問題。以原401系列粗紗管跳管為例，在反復(fù)試驗后，初步得出產(chǎn)生跳管的因素有四種：其一，紗管本身的自重不足。無論從節(jié)能角度，還是工人的勞動強度考慮，這種粗紗管克重一般控制在225g～230g比較理想，但有的企業(yè)為了迎合紡織廠的價格需求，同樣的規(guī)格以減少克重來降低成本，達(dá)到降低售價的目的，有的甚至將質(zhì)量做到小于200g／支，低速紡紗時基本無影響，一旦進(jìn)入高速紡紗問題就會反映出來（質(zhì)量輕會產(chǎn)生跳管）。其二，產(chǎn)品的同軸度沒有把握好，偏心量大，造成在始紡時紗管偏擺，在離心力的作用下，滯留在翼錠的錠桿上（偏心大產(chǎn)生的跳管）。其三，上口內(nèi)孔的表面粗糙度不夠，比較粗糙或內(nèi)襯沒有選用自潤滑油性材料；或內(nèi)孔尺寸不準(zhǔn)確，如上口內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)尺寸為φ（22.3±0.10）mm（錠桿尺寸是φ22.0mm，我公司實際的內(nèi)孔尺寸控制在φ22.20mm～22.30mm），如果成型注塑工藝未調(diào)整好，造成產(chǎn)品收縮，紗管的尺寸只做到φ22.10mm，甚至更小，與翼錠錠桿吻合得太緊；另一種是尺寸超差（做到φ22.60mm甚至更大），造成振動大、噪聲大等；再者翼錠錠桿表面粗糙度不夠，其基本要求是錠桿鍍鉻后再精磨，有的企業(yè)可能沒有做或沒有做完整（翼錠錠桿表面粗糙度不夠及粗紗管尺寸不正確產(chǎn)生的跳管）［2］。其四，紡織廠自身問題，即翼錠錠桿和傳動齒輪在安裝時，直線度沒有達(dá)到規(guī)定的技術(shù)要求，或沒有按標(biāo)準(zhǔn)要求安裝，或在生產(chǎn)過程中安裝不牢固而產(chǎn)生偏移，且沒有及時調(diào)整，使“三線”不一致等（機器錠桿和紗管及傳動齒輪之間不在同直線上產(chǎn)生的跳管）。所以，針對上述因素，我們著重加強自身的管理手段，做產(chǎn)品時對癥下藥；同時，對紗管局部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行小的改變，如底部臺階加厚和下部直徑加粗，使重心下移，充分適應(yīng)各種條件，排除可能不利于紡紗的因素，使紗管紡紗效果更好、效率更高。我們運用價值工程原理進(jìn)行分析，加強該加強的部位，使產(chǎn)品的價值利用最大化，使之更加完善。在職工中樹立做產(chǎn)品就是做人品的理念，并在公司的醒目位置懸掛操作方法、工作職責(zé)和質(zhì)量方針等，讓質(zhì)量方針深入人心并貫徹公司生產(chǎn)始終。

3 粗紗管制造技術(shù)的升級與改進(jìn)

3.1 粗紗管選材與頂端內(nèi)孔設(shè)計

目前，三友公司生產(chǎn)的新型445粗紗管（老式機型），已完全符合粗紗機機械和紡紗功能需求，已在國內(nèi)外多家大中型紡織企業(yè)使用，并取得了驕人的成績，現(xiàn)已大量用于天虹紡織、百隆紡織、華茂紡織、天成紡織、日照紡織、即墨紡織、如意紡織等企業(yè)。但我們未止步于此，在選材、用材上又進(jìn)行了精細(xì)化處理，選用以工程塑料ABS為基礎(chǔ)母料，加入一定比例的抗氧化劑和紫外線吸收劑，使原材料的性能更加穩(wěn)定可靠。生產(chǎn)的產(chǎn)品具有外觀表面粗糙度好、色度更加穩(wěn)定，感光效果理想（中和而低調(diào)，不耀眼）；產(chǎn)品外部的防滑紋設(shè)計清晰，三段式防滑紗線紋，可有效解決粗紗在紡紗過程中的意外伸長問題，使粗紗成型效果理想、條干均勻、毛羽少；頂端內(nèi)孔的POM耐磨材料的整體注塑嵌入式設(shè)計，是在仿意大利馬佐里F15／F35機型配用粗紗管基礎(chǔ)上進(jìn)行吸收、消化和再創(chuàng)新的。原產(chǎn)品設(shè)計上未嵌入耐磨材料，見圖3a），嵌入耐磨材料的紗管見圖3b）。

圖3 未嵌入、嵌入耐磨材料的粗紗管頂端內(nèi)孔外形

3.2 粗紗管中下部設(shè)計

在中部與托錠配合部位，選用共聚甲醛材料、耐磨自潤滑材料的整體嵌入，使紗管具有結(jié)構(gòu)牢固、不松動，錠位準(zhǔn)確、尺寸一致穩(wěn)定等優(yōu)點，有效地規(guī)避了粗紗機托錠錠桿頂端與粗紗管配合部位在設(shè)計上出現(xiàn)磨損的風(fēng)險，使粗紗機與粗紗管在長期高負(fù)荷的運行中不磨損或少磨損，見圖4。粗紗管下部的防滑紗止紗齒設(shè)計，是在原馬佐里446mm粗紗管的“精華版”的基礎(chǔ)上加以有效、合理的改進(jìn)，經(jīng)紡織廠長期使用和驗證，紗管防余紗掉落效果非常好，見圖5。

圖5 粗紗管下部的防滑止紗齒

3.3 粗紗管兩端設(shè)計

我們在結(jié)合原粗紗管設(shè)計原理的基礎(chǔ)上，針對國內(nèi)紡機的一些基本特點［3］，重新對產(chǎn)品進(jìn)行整體設(shè)計和加工，將分體式結(jié)構(gòu)改為整體式結(jié)構(gòu)，如圖6，保證了底部的止轉(zhuǎn)齒槽與粗紗機配合旋轉(zhuǎn)時不裂不碎，工藝保障度和生產(chǎn)效率更高。底部內(nèi)孔的斜尖齒設(shè)計為45°角，與粗紗機上的尖型止轉(zhuǎn)銷相吻合并能自由滑入，無需人工動作。頭部內(nèi)外倒角型式的設(shè)計，較好地保證了粗紗管在粗紗架上與吊錠的無障礙使用，使生頭絨的方向性和紗管的旋轉(zhuǎn)方向一致，生頭部位選用特制的長毛絨布加貼，牢固可靠，具有生紗頭容易、方便，退繞不掛余紗等功效，見圖7。

圖4 粗紗管中部整體嵌入耐磨材料

圖6 整體式紗管、分體式紗管及其底部

圖7 粗紗管頭部的內(nèi)外倒角

4 結(jié)語

4.1 三友制造的新型445粗紗管具備優(yōu)異的結(jié)構(gòu)和使用性能，該粗紗管相對底部平面的垂直度和徑向圓跳動分別不大于0.4mm和0.3mm（紡織行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)值0.6mm 和0.4mm）。

4.2 三友設(shè)計生產(chǎn)的與青島環(huán)球紡機CMT1801型、天津宏大JWF1418A型配套的粗紗管產(chǎn)品，擁有完全的自主知識產(chǎn)權(quán)，已獲國家專利，專利號分別為ZL2013 30006833.5、ZL2013 30007023.1。該產(chǎn)品在國內(nèi)多家知名紡織大中型企業(yè)成功使用，證明其完全符合新型粗紗機的機械和紡紗需求，取得了非常好的口碑。

4.3 棉紡機械設(shè)備的更新，要求與之相配套的器材產(chǎn)品同步創(chuàng)新，三友推出的配套全自動新型粗紗機的紗管是引進(jìn)、吸收、消化國際先進(jìn)技術(shù)，并創(chuàng)新再提高的有力佐證，也是紡織工業(yè)發(fā)展中的成功案例。

粗細(xì)聯(lián)自動化技術(shù)的成功，意味著棉紡行業(yè)自動化時代的到來，衡量一個民族基礎(chǔ)工業(yè)的水準(zhǔn)如何，高技術(shù)優(yōu)勢只是其中之一，還需考慮它的成本優(yōu)勢、自動化程度成熟的優(yōu)勢和普及優(yōu)勢。紡織行業(yè)從勞動密集型向技術(shù)密集型發(fā)展已成為必然趨勢，只有不斷追求，提升自己，才能使中國紡織行業(yè)在全球化的競爭中立于不敗之地，紡機人和紡器人還有很長的路要走，我們要努力趕超，盡快實現(xiàn)從紡織大國走向紡織強國的偉大夢想。

［1］青島環(huán)球集團(tuán)紡織機械有限公司.CMT1801型粗紗機說明書［Z］.

［2］FZ／T93029—1994，塑料粗紗管［S］.

［3］中國紡織大學(xué)棉紡教研室.棉紡學(xué)［M］.北京：紡織工業(yè)出版社，1988.