鋁套管的結(jié)構(gòu)改進(jìn)

經(jīng)緯智能紡織機(jī)械有限公司 劉海軍 楊端秀 邊文廣/文

1 前言

環(huán)錠紡紗隨著集體落紗技術(shù)的不斷成熟，老舊設(shè)備升級(jí)改造，鋁套管錠子一方面直徑增大提高了剛性，另一方面支持器、支持器彈簧、離心力帶動(dòng)紗管同步旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了插管、拔管的自動(dòng)化，因此鋁套管錠子得到了廣泛使用，需求量逐年遞增。

2 筒管與鋁套管錠子的關(guān)系

與鋁套管錠子相關(guān)的筒管符合《GB/T24371-2009環(huán)錠紡、并、捻錠子用筒管錐度1:38和1:64》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)如圖1，筒管內(nèi)錐面錐度常為1:38或1:64。借助于桿盤組合的支持器彈簧將支持器壓在筒管的管芯處，同錠子旋轉(zhuǎn)時(shí)附加的離心力保持有足夠的摩擦力，同步于錠子轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)；筒管的管下部與鋁套管外圓錐面錐度一致，徑向間隙保持較小，紡紗過(guò)程中受不平衡的影響，或時(shí)而懸空或時(shí)而接觸，處于半摩擦支撐狀態(tài)；管底端面與隔紗盤接觸，限制軸線方向位置，因此，插管時(shí)需要在軸線方向下壓筒管，確保筒管平齊高度一致；桿盤組合中鋁套管成形短外圓錐面僅方便導(dǎo)引筒管插入，頂端與管芯（芯底距之外）之間不參與支承或半摩擦的功能，總之，鋁套管割紗器以上的各部分外形與筒管均為小間隙配合。

3 鋁套管的加工工藝

某型號(hào)鋁套管，如圖2（細(xì)雙點(diǎn)劃線為工藝輪廓），鋁套管是由高強(qiáng)度鋁或鋁合金制成，一般原料需要經(jīng)過(guò)多次機(jī)械加工或熱處理才能提高材料的綜合性能，原材料價(jià)格相對(duì)較高，通常情況下鋁套管毛坯隨錠子型號(hào)的不同而略有差異，絕大部分毛坯直徑在20mm、長(zhǎng)度200mm左右，由于其結(jié)構(gòu)長(zhǎng)徑比相對(duì)較大、直線度要求高的特點(diǎn)，在車削加工或磨削加工鋁套管表面時(shí)，需要利用中心孔作為一端的支撐并頂緊，防止切削力的橫向分力而引起的鋁套管旋轉(zhuǎn)中心彎曲、偏移，作為提高鋁套管全長(zhǎng)直線度的機(jī)械加工工藝措施；另一方面整體式鋁套管頂端的工藝中心孔在桿盤組合后需要轉(zhuǎn)移至旋轉(zhuǎn)類加工機(jī)械上，用滾輪中心托架支撐鋁套管，夾緊另一端，將輔助支撐中心孔切掉，并加工出頂端88°的成形短外圓錐面及總長(zhǎng)度，造成原材料的損耗。

涉及鋁套管的生產(chǎn)工藝過(guò)程為：坯料準(zhǔn)備→粗精加工鋁套管錐孔→鉆工藝中心孔→粗加工鋁套管外形→錠桿一端壓入鋁套管錐孔中→鋁套管壓入錠盤錐孔→檢測(cè)、校直→精車（精磨）鋁套管外形→銑出三等分支持器凹孔→切去工藝中心孔、頂端成形短外圓錐面→裝入支持器彈簧、支持器→形成鋁套管錠子的桿盤組合。

如圖，GB/T6078-2016中心鉆A2的基本尺寸L1 為mm（圖3左），GB／T145-2001中心孔A2的基本尺寸D1為4.25mm（L2為1.95mm，圖3右），綜合計(jì)算中心孔深約為1.95+2.5=4.45mm，若中心鉆尺寸L1公差為上限時(shí)，孔深為4.45+（2.5+0.8）=5.25mm，為達(dá)到鋁套管的總長(zhǎng)要求，毛坯料長(zhǎng)度又必須相應(yīng)加長(zhǎng)。

其較為詳細(xì)的加工內(nèi)容如下：

1)來(lái)料材質(zhì)為7A04T6，尺寸大小為φ20x228±0.1

2)鉆、鉸右側(cè)錐孔及粗、精車外圓錐，以左端面定位，數(shù)控車夾φ20外圓：

b.起鉆φ10.5925x60°，鉆孔φ9.6深≥69，鉆孔φ10.2深38

3)立鉆鉆中心孔，1.5:100錐孔套心軸：

a.鉆中心孔A2/5

4)數(shù)控車粗車外成形，留余量，頂60°孔口及A2/5中心孔，撥盤桿：

a.車φ10長(zhǎng)8（輔助支撐工藝需求，鋁套桿、錠桿、鋼錠盤組合后割去）

b.2.33:100錐外圓，與直外圓φ14.9±0.03相接

c.直外圓至φ14.9±0.03，與過(guò)渡錐外圓銜接

d.過(guò)渡錐外圓小頭φ14.9±0.03，大頭與1:38錐外圓小頭銜接，長(zhǎng)度8

5)組合，檢測(cè)并校直：

a.錠桿壓入鋁套桿

b.鋁套桿壓入鋼錠盤后

c.檢測(cè)并校直

6)精車鋁套管外形，夾錠桿軸承檔、頂中心孔：略

7)專機(jī)銑3等分支持器孔：略

8)數(shù)控車精車鋁套管頂端成形，滾輪托架支撐直外圓φ14.9±0.03：

a.切斷φ10圓柱，A2/5中心孔所在之輔助支撐

因此，原車削工藝中第8步，托架撐住直外圓φ14.9±0.03，割去左側(cè)輔助支撐中心孔，車削出頂端成形88°錐后，至少就 要 切 掉4.5～5.25mm的 料 頭，若 以7A04T6材 料 的 市 場(chǎng)價(jià) 格30元/kg計(jì) 算，則 浪 費(fèi) 掉 原 材 料 的 價(jià) 值 為20＊20/4＊兀＊5.25＊2.7/100000＊30=0.134元，以月產(chǎn)量是10萬(wàn)套鋁套管的話，則白白損失1萬(wàn)3千余元。能否改善工藝中心孔所需材料的浪費(fèi)情況呢？

4 鋁套管的改進(jìn)設(shè)計(jì)

從生產(chǎn)工藝特點(diǎn)出發(fā)設(shè)計(jì)了新型鋁套管組合結(jié)構(gòu)，如圖4，達(dá)到節(jié)約鋁套管本體原材料的長(zhǎng)度，簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝過(guò)程，利用鋁套管蓋帽卡裝在鋁套管頂端，新型鋁套管的加工工藝中心孔被蓋帽隱藏在桿盤組合體中，不影響其外觀尺寸，滿足鋁套管錠子的桿盤組合設(shè)計(jì)總長(zhǎng)度及頂端成形短外圓錐面。

如圖5、圖6，新設(shè)計(jì)注塑成形式鋁套管蓋帽，其外形高度H0、外圓直徑D0、長(zhǎng)度H1及短外圓錐面頂端球面半徑r1，與新型鋁套管組合后，保證設(shè)計(jì)總長(zhǎng)度等于原桿盤組合；鋁套管蓋帽開口端的內(nèi)凸緣截面為半徑R的半圓形，以弧長(zhǎng)A均布，厚度為t的圓形及十字形加強(qiáng)筋可提高頂端短錐面抗擊沖擊的能力和自身的變形，r2與筒管內(nèi)錐面留有適當(dāng)?shù)拈g隙，蓋帽外圓柱面D0與鋁筒管外形光滑過(guò)渡不留間隙。借助于外力的作用和工程塑料的彈性變形特點(diǎn)，強(qiáng)力卡入新型鋁套管頂端寬度為b、直徑為c的凹槽內(nèi)，鋁套管外圓柱面直徑d與鋁套管蓋帽內(nèi)圓柱面直徑D采用緊配合，頂端倒角d1xa方便導(dǎo)入蓋帽。

5 組合結(jié)構(gòu)鋁套管工藝特點(diǎn)

與原工藝過(guò)程基本相似，第3工序鉆削出的中心孔及后續(xù)的車削或磨削、校直、測(cè)量等工序可用作基準(zhǔn)使用，與原工藝過(guò)程保持一致，即使是成品階段，中心孔仍然可以一直保留下來(lái)，甚至在一段時(shí)間的紡紗過(guò)程后發(fā)現(xiàn)錠桿彎曲變形，仍可以作為基準(zhǔn)來(lái)校直錠子桿盤結(jié)組合，延長(zhǎng)錠子的使用壽命；在原工藝第4工序加工過(guò)程的基礎(chǔ)上，用車刀車出外圓d及溝槽bxc，并不需要過(guò)多地重新安排其他加工內(nèi)容，僅調(diào)整一下數(shù)控程序即可完成，簡(jiǎn)單易行，且可快速換刀加工。經(jīng)壓入錠桿、錠盤及檢測(cè)、校直等工序，利用工藝中心孔可精加工鋁套管外形及頂端，不需要切除工藝中心孔及車削短外圓錐面，將蓋帽下凸緣R卡入鋁套管頂端溝槽內(nèi)，組成與原整體鋁桿外形相同的成形短外圓錐面，方便筒管插入鋁套管，因此可取消原工藝第8工序的周轉(zhuǎn)、設(shè)備占用、切削加工時(shí)間等成本，降本增效更加顯著。

從成本角度來(lái)說(shuō)，以PE為材質(zhì)的鋁套管蓋帽代替原車掉的輔助支撐中心孔，則來(lái)料長(zhǎng)度可由228mm縮短至212.5mm，節(jié)約原料費(fèi)用0.38元，預(yù)估鋁套管蓋帽及組合綜合成本為0.10元的話，該鋁套管單件可降低費(fèi)用0.28元，每月可節(jié)約材料費(fèi)用2萬(wàn)8千元。

6 新型組合結(jié)構(gòu)鋁套管的優(yōu)勢(shì)

1)省去切中心孔、車頂端成形短外圓錐面；

2)節(jié)約鋁套管本體原材料的長(zhǎng)度，具有成本優(yōu)勢(shì)；

3)工藝中心孔可以一直保留下來(lái)，直至商品階段，隱藏在鋁套管的組合體中，不影響其外觀尺寸；

4)采用不同增色劑的鋁套管蓋帽并與鋁套管組合后，還可以提高識(shí)別錠位的效率，便于生產(chǎn)管理；

5)鋁套管蓋帽材質(zhì)的彈性，筒管插入時(shí)，可以有效地減輕兩者之間的碰撞產(chǎn)生的變形，從而延長(zhǎng)鋁套管錠子的使用期限。

7 結(jié)束語(yǔ)

采用鋁套管錠子目前已經(jīng)成為棉紡企業(yè)技術(shù)升級(jí)的一項(xiàng)措施，針對(duì)錠子的每個(gè)組成環(huán)節(jié)做出局部或整體改進(jìn)，都會(huì)在成本方面有所體現(xiàn)，通過(guò)改變?cè)O(shè)計(jì)理念，減少原材料的用量、減少加工環(huán)節(jié)均可為企業(yè)和社會(huì)帶來(lái)實(shí)質(zhì)性的收益。