鋼領與鋼領座卡扣式連接設想

邊文廣，王 瑋

(經(jīng)緯智能紡織機械有限公司，山西 晉中 030601)

1 鋼領的技術進步

近年來，雖然某些國際知名品牌的鋼領、鋼絲圈價格高于國產(chǎn)品牌數(shù)倍甚至數(shù)十倍，但依然受國內用戶青睞，也倒逼國產(chǎn)鋼領、鋼絲圈制造企業(yè)及相關設備制造商更重視器材產(chǎn)品的創(chuàng)新與研發(fā)，著力實施品質提升戰(zhàn)略，走出科技含量高、質量高、運行可靠的產(chǎn)品之路。

1.1 制造工藝

鋼領屬于用量大的易損件，它的硬度、表面粗糙度、內外跑道精度是影響紡紗質量的關鍵因素，而其選材、制坯、粗加工、精加工、表面處理方法等決定了產(chǎn)品精度和成本。鋼領的種類很多，平面鋼領是目前使用較普遍的一種，通常以Q235A鋼板或鋼帶為原材料，經(jīng)整平→下條料→拉伸落料→沖底孔→切邊→整形，初步制成鋼領毛坯，后經(jīng)粗車→精車→軋光→滲碳淬火→粗精磨→拋光等表面處理工序制成成品。此外，也可采用Cr20，GCr15等合金材料以及無縫鋼管等材料制造鋼領。

將管壁較厚的無縫鋼管直接車削成坯料，是鋼領制造技術的進步。相比沖壓坯料的加工工藝，工序減少、材料利用率略有提高，但加工余量較大、車削加工時間增加導致生產(chǎn)效率降低。由于無縫鋼管材料價格較高，用壁厚較大的無縫鋼管制作鋼領毛坯成本增大，為降低生產(chǎn)成本，技術人員探索出用冷墩、冷擠壓技術加工無縫鋼管制作鋼領毛坯的新方法[1]，采用等體積成形原理提高材料利用率，省去沖壓切邊工序，生產(chǎn)效率提高。

將鋼領加工工藝由先沖后車的多道工序改進為一次車削成型工藝，以縮減流程、提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品精度，用配套自動化上下料裝置的成套生產(chǎn)線逐漸替代單臺套設備，成為鋼領制造企業(yè)的發(fā)展方向。

1.2 材料選用與表面處理方法

采用高質量軸承鋼無縫鋼管替代Q235A板料制造鋼領已成為現(xiàn)實。另外，隨著陶瓷、高分子、粉末冶金、自潤滑等復合材料在鋼領制造應用研究的日趨深入，對提高鋼領的耐用度、紡紗速度以及減少毛羽、斷頭將會產(chǎn)生積極影響。

采用碳氮共滲技術取代單純滲碳淬火，采用磨削、拋光工序淘汰跑道滾軋的工藝方法，采用鍍鉻、鍍氟、鍍鈦、氣相沉積、滲硫等表面處理方法，提高了鋼領表面處理的效率，改善了鋼領跑道的表面硬度和耐磨性能，縮短了鋼領的走熟期，促進鋼領品質不斷提升。

1.3 跑道截面形狀

目前，多數(shù)技術研究的關注點在于鋼領跑道截面形狀、鋼絲圈橫截面及形狀方面，通過對高質量鋼領、鋼絲圈的測繪分析以及通過實物磨損量的觀察、高速攝影等分析手段，分析鋼領、鋼絲圈的運行特點及受力，建立數(shù)學模型、優(yōu)化內外圈跑道截面尺寸、平滑壓力分布，以確保鋼絲圈動態(tài)穩(wěn)定。

1.4 安裝方式

在環(huán)錠細紗機上，鋼領通常用鋼領座定位(如圖1所示)，借助略大于螺釘直徑的鋼領座安裝孔孔徑間隙調整鋼領、導紗板、錠桿、氣圈環(huán)軸線對正，用鋼領壓板壓緊鋼領的凸緣部分，并用螺釘固定在鋼領板上，隨鋼領板做升降運動。粗紗經(jīng)過牽伸系統(tǒng)、穿過導紗鉤和鋼絲圈，隨錠子及紗管高速旋轉以及鋼絲圈沿鋼領的內外跑道旋轉，完成紗線的卷繞和加捻。

1—鋼領壓板；2—凸緣；3—外跑道；4—頂面；5—內跑道；6—鋼領座；7—螺釘。圖1 鋼領安裝結構示意

鋼領的凸緣直徑(底外徑)大于內外跑道直徑，在采用厚壁無縫管材車成形時的切除量大，是造成其成本較高的因素之一。從使用功能角度分析，僅跑道部分滿足紡紗工藝要求即可，據(jù)此出現(xiàn)了組合式鋼領，即跑道部分采用高性能材料，而頸壁以下采用常規(guī)材料，降低成本且便于鋼領更換。但無論是文獻[2]中嵌入式圓柱面的連接，還是文獻[3]跑道上半部分、底座下半部分采用配合尺寸的內外圓臺階柱面及螺孔連接的組合式鋼領，均存在制造工藝復雜的問題。組合式鋼領通過結構設計創(chuàng)新，在保證跑道功能的前提下，具有獨特的優(yōu)勢和適應性，其安裝依然是借助于壓板、螺釘壓緊鋼領凸緣部分，且鋼領之間凸起的壓板及螺釘是飛花積聚的根源，不利于紡紗環(huán)境的清潔要求，需進一步改進。

2 卡扣式連接方式及其設想

連接是將2個或2個以上的零部件連成1個復雜結構功能體的過程，機械產(chǎn)品中最常見的是螺栓、螺釘緊固連接，其他連接形式包括鉸接、焊接、鉚接、粘接等。連接設計在工業(yè)設計中得到越來越廣泛應用和深入研究，其地位甚至與功能設計同等重要。

2.1 卡扣式連接方式

卡扣式連接結構簡單有效，其裝配一般只需一個插入動作，無需做旋轉運動、裝配定位的動作，產(chǎn)品裝配效高率；簡化的連接件結構減少了結構部件的材料種類和數(shù)量，也減少機械加工量。

常見的塑料卡扣就是典型案例。一組設計完美的卡扣結構，既可快速確定2個零件的相對位置，非常方便地相互鎖緊并達到一定的結合力，且方便分離。汽車的內飾部分大量應用工程塑料卡扣，提高了安裝、定位、緊固的生產(chǎn)效率和方便性，且加工工藝簡化、成本降低。日用電器中也常采用卡扣式結構，如格力電器(合肥)有限公司在空調產(chǎn)品上開展卡扣替換螺釘?shù)膭?chuàng)新活動，將200多個螺釘縮減到150個，可產(chǎn)生每天600 min的生產(chǎn)效率。

2.2 在鋼領連接上的創(chuàng)新思路

如果能將卡扣設計引入紡織機械產(chǎn)品的連接設計中，減少螺栓、螺釘?shù)氖褂?，降低制件打孔攻絲成本，提高組合、裝配、調整維護的工作效率，必然能降低環(huán)錠細紗機的綜合成本。

在組合導紗喇叭組件時，傳統(tǒng)方式需要進行抓取螺釘、墊片，對準導紗扁鐵的螺紋孔，取電動扳手，按開關等系列動作，緊固1個導紗喇叭的螺釘所需時長約為10 s，且不包含將散亂的螺釘、墊片等擺放到輔助工具料盤上的時間；采用卡扣式導紗喇叭進行裝配，僅需要抓取一定數(shù)量的卡扣式導紗喇叭，簡單調整卡扣的開口方向使其對準導紗扁鐵，稍用力按壓即可完成組裝，所需時長不超過4 s?？凼綄Ъ喞纫揽靠鄣膹椓ňo在導紗扁鐵上，足以克服紗條的張力，既提升了裝配效率還節(jié)省了螺釘、墊片、螺絲孔的加工成本，這是卡扣式結構在環(huán)錠細紗機上的應用驗證。

在鋼領系列產(chǎn)品中，相同跑道尺寸規(guī)格的鋼領底外徑會有不同，可通過不同的技術手段在其制造、安裝、使用方面加以改進，達到提高經(jīng)濟效益的目的。組合式鋼領設計結構以及文獻[4]采用非金屬材料制成的鋼領座等，開闊了鋼領與鋼領座連接的設計思路。首先，去除鋼領底部凸緣，保持鋼領頸部以下為無臺階的直圓柱形，以減小無縫鋼管原材料的壁厚、提升材料的利用率，并在原凸緣部分車削出一圈環(huán)槽；其次，設計卡扣式鋼領座，借助于工程塑料材質的凸起卡扣定位并卡入鋼領環(huán)槽，以卡緊帶有環(huán)槽結構的鋼領，見圖2；最后，設計大于螺釘直徑的安裝孔、清潔器安裝螺孔，并增大鋼領座的厚度，以改善工程塑料翹曲變形問題。

1—鋼領環(huán)槽及鋼領座凸起；2—卡扣凸起；3—拆卸缺口。圖2 鋼領卡扣安裝結構示意

3 卡扣式連接方式在鋼領連接應用的優(yōu)勢

卡扣式連接鋼領與鋼領座的組合式鋼領：① 取消了壓緊鋼領凸緣的鋼領壓板和螺釘，減少零件使用數(shù)量，使鋼領板表面更加清潔，便于紡紗工藝管理；②提高了安裝或更換鋼領的方便性和操作效率；③ 節(jié)省了原材料，減少了加工量，降低了生產(chǎn)成本；④ 工程塑料配色工藝方便，可改善紡紗環(huán)境視覺效果；⑤ 若將其設計于鋼領座內，預留傳輸信號線接口，配合斷頭檢測傳感器，則可形成復合功能型鋼領座。

鋼領與鋼領座的卡扣式連接方式目前僅是一種設想，有待進一步驗證和客觀評價，期待能夠產(chǎn)生積極的作用?？傊诋a(chǎn)品結構的連接設計方面，紡織機械工程技術人員可以集思廣益、不斷創(chuàng)新，將先進設計思想和技術應用在日常生產(chǎn)實踐中，推進紡織裝備技術進步。