環(huán)錠紡棉紗工藝計(jì)算CAD軟件的開(kāi)發(fā)研究

王 旭，魏安方，儲(chǔ)長(zhǎng)流，劉新華（．安徽工程大學(xué)紡織服裝學(xué)院，安徽蕪湖 24000，2．安徽工程大學(xué)紡織行業(yè)科技公共服務(wù)平臺(tái)，安徽蕪湖 24000）

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環(huán)錠紡棉紗工藝計(jì)算CAD軟件的開(kāi)發(fā)研究

王 旭1，2，魏安方1，儲(chǔ)長(zhǎng)流1，劉新華1，2
（1．安徽工程大學(xué)紡織服裝學(xué)院，安徽蕪湖 241000，2．安徽工程大學(xué)紡織行業(yè)科技公共服務(wù)平臺(tái)，安徽蕪湖 241000）

摘要：為加快工藝計(jì)算過(guò)程，探討了環(huán)錠紡棉紗工藝計(jì)算CAD軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程．以Visual Basic 6．0為開(kāi)發(fā)工具，分別針對(duì)純棉、滌棉混紡普梳紗和精梳紗工藝中的牽伸、捻度、羅拉轉(zhuǎn)速以及各工序機(jī)器配臺(tái)等過(guò)程，開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的計(jì)算窗體．研究表明：運(yùn)用工藝計(jì)算CAD軟件，通過(guò)輸入已知條件可實(shí)現(xiàn)環(huán)錠紡棉紗各工序工藝參數(shù)的自動(dòng)計(jì)算．

關(guān) 鍵 詞：環(huán)錠紡；紡紗工藝；計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)；工藝計(jì)算

工藝計(jì)算是紡紗生產(chǎn)中的一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)，不同紗線工藝計(jì)算也不同．通常紗線種類(lèi)可由纖維成分、紡紗方法及紡紗工藝等決定，其中，環(huán)錠紡純棉紗及滌棉混紡紗所占比例最多，如純棉精梳、純棉普梳、滌棉精梳、滌棉普梳紗等．環(huán)錠紡紗包括若干工序，以純棉普梳為例，依次包括開(kāi)清棉、梳棉、頭并、二并、粗紗、細(xì)紗等，各工序半制品均需滿(mǎn)足線密度及不勻率要求．此外，純棉精梳工藝還需在梳棉和并條間配備精梳準(zhǔn)備及精梳工序，而滌棉混紡紗則在粗紗工序前，需將滌條和棉條按混紡比進(jìn)行三道混并等．紡紗生產(chǎn)的長(zhǎng)流程、機(jī)型多使得工藝計(jì)算復(fù)雜．傳統(tǒng)人工計(jì)算具有效率低、強(qiáng)度大、易出錯(cuò)等缺點(diǎn)．同時(shí)，由于各工序前后關(guān)聯(lián)，一旦某工序參數(shù)變化，則必須重新計(jì)算．因此，如何準(zhǔn)確、高效進(jìn)行棉紡工藝計(jì)算一直是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)．近年來(lái)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助棉紡織工藝設(shè)計(jì)取得了良好的效果，如棉紡織工藝計(jì)算CAD軟件開(kāi)發(fā)［1－2］、紡紗生產(chǎn)管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)［3］、計(jì)算機(jī)輔助配棉［4－5］、棉紡廠車(chē)間機(jī)器排列CAD軟件開(kāi)發(fā)［6］、色織物配色軟件開(kāi)發(fā)［7］、織物組織CAD設(shè)計(jì)等［8］，而針對(duì)紡紗工藝計(jì)算軟件研究尚不多見(jiàn)．以Visual Basic 6．0開(kāi)發(fā)了環(huán)錠紡棉紗工藝計(jì)算CAD軟件．研究表明，通過(guò)輸入已知條件可準(zhǔn)確、方便地實(shí)現(xiàn)純棉、滌棉混紡普梳和精梳紗工藝參數(shù)、各工序產(chǎn)量及配臺(tái)的自動(dòng)計(jì)算．

1 棉紡工藝計(jì)算過(guò)程

紡紗工藝計(jì)算前，首先要確定工藝流程．純棉普梳、純棉精梳、滌棉混紡普梳、滌棉混紡精梳的工藝流程如圖1所示［9］．環(huán)錠紡棉紗的工藝計(jì)算過(guò)程通常包括牽伸計(jì)算、粗紗和細(xì)紗捻度和羅拉轉(zhuǎn)速計(jì)算、各工序機(jī)器產(chǎn)率及配臺(tái)計(jì)算等．

1．1 牽伸倍數(shù)的計(jì)算

牽伸計(jì)算中某工序牽伸倍數(shù)E，可按式（1）計(jì)算．

式中，T′為上工序半成品線密度，tex；n為并合數(shù)；T為本工序半成品線密度，tex．

各工序半成品線密度可根據(jù)細(xì)紗線密度在一定范圍內(nèi)選定，例如當(dāng)細(xì)紗在12～20tex時(shí)，梳棉條、預(yù)并條線密度分別在3 400～4 200tex、3 000～3 700tex范圍內(nèi)選擇．滌棉混紡一般采用條混，為保證混紡比，滌條和棉條的線密度須滿(mǎn)足一定關(guān)系．例如滌棉混紡比為65／35時(shí)，可用4根滌條與2根棉條混并，公定回潮率換算后，棉條的線密度是滌條線密度的1．163 8倍［9］．如采用清梳聯(lián)，則梳棉牽伸倍數(shù)可不計(jì)算．

1．2 捻度的計(jì)算

粗紗和細(xì)紗捻度計(jì)算可根據(jù)粗紗、細(xì)紗的用途及線密度，選定相應(yīng)的捻系數(shù)α，最后由式（2）進(jìn)行捻度t（捻／10cm）的計(jì)算．

式中，α為捻系數(shù)；T為線密度，tex．

例如，純棉機(jī)織用紗的粗紗捻系數(shù)范圍為86～102．線密度12～30tex的機(jī)織精梳棉紗的細(xì)紗捻系數(shù)范圍，經(jīng)、緯紗分別為410～320、360～290．通常在滿(mǎn)足紗線質(zhì)量時(shí)，選擇較小的捻系數(shù)，則可以提高產(chǎn)量．

圖1　環(huán)錠紡短纖紗工藝流程圖

1．3 紡紗各工序機(jī)器產(chǎn)率及配臺(tái)計(jì)算

紡紗各工序機(jī)器產(chǎn)率及配臺(tái)必須前后適應(yīng)，同時(shí)保證滿(mǎn)足各工序的正常生產(chǎn)．通常各工序機(jī)器產(chǎn)率及配臺(tái)計(jì)算按照以下原則進(jìn)行．首先，根據(jù)每小時(shí)細(xì)紗用量，結(jié)合各工序消耗率，反推各工序半成品應(yīng)輸出產(chǎn)量．然后，計(jì)算各工序機(jī)器理論產(chǎn)量，結(jié)合各工序時(shí)間效率，計(jì)算出各工序定額產(chǎn)量．最后，根據(jù)各工序應(yīng)輸出產(chǎn)量、定額產(chǎn)量和計(jì)劃停臺(tái)率，計(jì)算出各工序機(jī)器的配臺(tái)．

某工序半成品應(yīng)輸出產(chǎn)量Gi，按照式（3）計(jì)算．

式中，Q為細(xì)紗每小時(shí)用量，kg／h；Si為某工序消耗率．

某工序機(jī)器定額產(chǎn)量Di，按照式（4）計(jì)算．

式中，Li某工序機(jī)器理論產(chǎn)量，kg／h；Ki為某工序時(shí)間效率．

某工序機(jī)器定額配臺(tái)數(shù)量Mi，按照式（5）計(jì)算．

式中，Gi為某工序半成品應(yīng)輸出產(chǎn)量，kg／h；Di為某工序定額產(chǎn)量，kg／h．

某工序機(jī)器實(shí)際配臺(tái)數(shù)量Ni，按照式（6）計(jì)算，并進(jìn)行取整．

式中，Mi為某工序機(jī)器定額配臺(tái)，kg／h；Ai為某工序計(jì)劃停臺(tái)率．

2 棉紡工藝計(jì)算CAD軟件的開(kāi)發(fā)

根據(jù)純棉精梳、純棉普梳、滌棉混紡精梳、滌棉混紡普梳紗的工藝計(jì)算過(guò)程，以Visual Basic 6．0可分別開(kāi)發(fā)出相應(yīng)的計(jì)算窗體，以使工藝計(jì)算過(guò)程更加簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確和高效．

與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)不同，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)采用事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制，程序包括對(duì)象及代碼，當(dāng)觸發(fā)對(duì)象的某個(gè)具體事件（如命令按鈕的單擊），則啟動(dòng)預(yù)先設(shè)置的程序代碼．整個(gè)程序開(kāi)發(fā)包括界面設(shè)計(jì)和代碼編程兩個(gè)部分．根據(jù)紡紗工藝計(jì)算的基本過(guò)程，紡紗工藝計(jì)算CAD總體設(shè)計(jì)思路包括基本工藝參數(shù)的輸入、工藝計(jì)算及結(jié)果輸出過(guò)程．整個(gè)程序由若干個(gè)窗體組成，每個(gè)窗體代表相應(yīng)的紡紗工序，各工序窗體設(shè)計(jì)過(guò)程各不相同．各窗體主要由按鈕、文本框、標(biāo)簽控件構(gòu)成．文本框主要進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的輸入和計(jì)算結(jié)果的輸出；標(biāo)簽則指明文本框的作用；按鈕控件的作用是當(dāng)單擊事件觸發(fā)，則進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算或各窗體間的切換．相鄰窗體間輸入輸出數(shù)據(jù)具有一定的聯(lián)系．根據(jù)織造每小時(shí)紗線需求量，工藝計(jì)算順序一般從后向前，如普梳工藝依次計(jì)算細(xì)紗、粗紗、二并、頭并、梳棉、開(kāi)清棉工序等．具體程序框圖如圖2所示．由圖2可知，首先，從主菜單中選擇某種紡紗工藝菜單項(xiàng)，彈出“牽伸計(jì)算”窗體，輸入相應(yīng)參數(shù)，點(diǎn)擊計(jì)算按鈕，則自動(dòng)計(jì)算各工序牽伸倍數(shù)，單擊下一步，則彈出“捻度及羅拉轉(zhuǎn)速”窗體，輸入相應(yīng)的條件，點(diǎn)擊計(jì)算按鈕，則自動(dòng)計(jì)算捻度及羅拉轉(zhuǎn)速，單擊下一步，則彈出“細(xì)紗工序配臺(tái)計(jì)算”窗體，該窗體主要執(zhí)行細(xì)紗機(jī)理論產(chǎn)率、定額產(chǎn)率、定額臺(tái)數(shù)和計(jì)算配備臺(tái)數(shù)的計(jì)算．然后，依次進(jìn)行其余各工序配臺(tái)計(jì)算．當(dāng)點(diǎn)擊某工序窗體的上一步按鈕時(shí)，將退出當(dāng)前工序窗體返回上一步工序窗體，以方便修改或重新計(jì)算．當(dāng)點(diǎn)擊某工序窗體的退出按鈕時(shí)，將退出當(dāng)前窗體并返回程序主菜單．當(dāng)點(diǎn)擊主菜單中的退出菜單項(xiàng)，則徹底退出程序．

圖2　紡紗工藝計(jì)算CAD程序框圖

3 棉紡工藝計(jì)算CAD運(yùn)行實(shí)例

下面以實(shí)例對(duì)本文開(kāi)發(fā)的棉紡工藝計(jì)算CAD進(jìn)行測(cè)試．已知織造廠某純棉府綢產(chǎn)品每小時(shí)需要規(guī)格為純棉精梳14．5tex的經(jīng)、緯紗分別為127．35kg、68．24kg，根據(jù)生產(chǎn)需要，現(xiàn)針對(duì)棉紡廠進(jìn)行工藝計(jì)算．從啟動(dòng)窗體菜單項(xiàng)中選擇“純棉精梳”子菜單，則彈出“牽伸計(jì)算”窗體（見(jiàn)圖3），分別輸入細(xì)紗、粗紗、并條、精梳條、條卷、棉預(yù)并條、棉生條及棉卷特?cái)?shù)，輸入各并合工序并合數(shù)后，單擊各工序牽伸按鈕，則計(jì)算出相應(yīng)的牽伸倍數(shù)．點(diǎn)擊下一步則彈出“捻度及羅拉速度”窗體（見(jiàn)圖4），粗紗、細(xì)紗線密度可由牽伸計(jì)算窗體自動(dòng)確定，其他參數(shù)程序已提供默認(rèn)參考值，用戶(hù)也可根據(jù)需要調(diào)整，最終可得到捻度及羅拉轉(zhuǎn)速．點(diǎn)擊下一步則彈出“細(xì)紗工序配臺(tái)計(jì)算”窗體（見(jiàn)圖5），通過(guò)計(jì)算得出需配置規(guī)格420錠的細(xì)紗機(jī)38臺(tái)，其中26臺(tái)加工經(jīng)紗、12臺(tái)加工緯紗．繼續(xù)依次執(zhí)行下一步，則分別得到“粗紗工序配臺(tái)計(jì)算”、“精梳后并條配臺(tái)計(jì)算”、“精梳配臺(tái)計(jì)算”、“精梳條并卷配臺(tái)計(jì)算”、“精梳預(yù)并條配臺(tái)計(jì)算”、“梳棉配臺(tái)計(jì)算”、“開(kāi)清棉配臺(tái)計(jì)算”等窗體，輸入相應(yīng)參數(shù)，可計(jì)算出結(jié)果．最終匯總?cè)抗ば蚺渑_(tái)結(jié)果（見(jiàn)圖6），即根據(jù)織造廠需求，棉紡廠需配置加工經(jīng)紗細(xì)紗機(jī)26臺(tái)，加工緯紗細(xì)紗機(jī)12臺(tái)，需配置粗紗機(jī)5臺(tái)、精梳后并條機(jī)3臺(tái)、精梳機(jī)12臺(tái)、精梳條并卷機(jī)2臺(tái)、棉預(yù)并條機(jī)3臺(tái)、梳棉機(jī)10臺(tái)、清棉成卷機(jī)1臺(tái)，各工序工藝參數(shù)可以由各工序窗體適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整．

圖3　牽伸計(jì)算窗體　

圖4　捻度及羅拉轉(zhuǎn)速計(jì)算窗體

上述實(shí)例說(shuō)明所開(kāi)發(fā)的程序可以準(zhǔn)確、方便地實(shí)現(xiàn)環(huán)錠紡棉紗工藝計(jì)算．同時(shí)，當(dāng)生產(chǎn)任務(wù)發(fā)生改變時(shí)，如織造廠每小時(shí)需要經(jīng)、緯紗分別為162．40kg、87．02kg，只需輸入相應(yīng)的條件即可自動(dòng)計(jì)算出相應(yīng)棉紡廠需配置細(xì)紗機(jī)34臺(tái)、16臺(tái)分別加工經(jīng)、緯紗，需配置粗紗機(jī)7臺(tái)、精梳后并條機(jī)3臺(tái)、精梳機(jī)15臺(tái)、精梳條并卷機(jī)3臺(tái)、棉預(yù)并條機(jī)4臺(tái)、梳棉機(jī)12臺(tái)、清棉成卷機(jī)2臺(tái)．通過(guò)本程序可方便進(jìn)行紡紗工藝計(jì)算，并提高棉紡工藝設(shè)計(jì)過(guò)程．

圖5　細(xì)紗工序配臺(tái)計(jì)算　

圖6　純棉精梳各工序配臺(tái)機(jī)器匯總

4 結(jié)論

以Visual Basic 6．0為開(kāi)發(fā)工具，探討了純棉普梳、純棉精梳、滌棉混紡普梳、滌棉混紡精梳等環(huán)錠紡棉紗工藝計(jì)算CAD軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程．程序經(jīng)過(guò)測(cè)試表明，按照環(huán)錠紡棉紗的工藝流程，輸入一定的條件，可以自動(dòng)進(jìn)行牽伸倍數(shù)、捻度及各工序機(jī)器產(chǎn)率和配臺(tái)的計(jì)算．研究結(jié)果為開(kāi)發(fā)紡紗工藝計(jì)算程序具有較好的參考價(jià)值．

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Software development of ring spinning process
with computer aided design for cotton yarn

WANG Xu1，2，WEI An－fang1，CHU Chang－liu1，LIU Xin－h(huán)ua1，2
（1．College of Textile and Clothing，Anhui Polytechnic University，Wuhu 241000，China；2．The Science and Technology Public Service Platform for Textile Industry，Anhui Polytechnic University，Wuhu 241000，China）

Abstract：To improve process calculation，this article discussed software development of ring spinning process with computer aided design for cotton yarn．According to process calculation，calculation form for drawing，twist and roller rotation rate，machine configuration were established such as the cotton and polyester／cotton blend carded yarn，the cotton and polyester／cotton blend combed yarn by using of Visual Basic 6．0．The result revealed the process parameter of ring spinning yarn could be calculated automatically after inputting initial condition by CAD software．

Key words：ring spinning；textile process；CAD；process calculation

作者簡(jiǎn)介：王 旭（1973－），男，安徽金寨人，副教授，博士．

基金項(xiàng)目：安徽工程大學(xué)校級(jí)教研基金資助項(xiàng)目（2011XJY27）

收稿日期：2015－10－15

文章編號(hào)：1672－2477（2016）01－0029－04

中圖分類(lèi)號(hào)：TS105．1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A