鋁套管的結構改進

經緯智能紡織機械有限公司 劉海軍 楊端秀 邊文廣/文

1 前言

環錠紡紗隨著集體落紗技術的不斷成熟，老舊設備升級改造，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、離心力帶動紗管同步旋轉，實現了插管、拔管的自動化，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系

與鋁套管錠子相關的筒管符合《GB/T24371-2009環錠紡、并、捻錠子用筒管錐度1:38和1:64》國家標準，結構如圖1，筒管內錐面錐度常為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，同錠子旋轉時附加的離心力保持有足夠的摩擦力，同步于錠子轉速旋轉；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，紡紗過程中受不平衡的影響，或時而懸空或時而接觸，處于半摩擦支撐狀態；管底端面與隔紗盤接觸，限制軸線方向位置，因此，插管時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

某型號鋁套管，如圖2（細雙點劃線為工藝輪廓），鋁套管是由高強度鋁或鋁合金制成，一般原料需要經過多次機械加工或熱處理才能提高材料的綜合性能，原材料價格相對較高，通常情況下鋁套管毛坯隨錠子型號的不同而略有差異，絕大部分毛坯直徑在20mm、長度200mm左右，由于其結構長徑比相對較大、直線度要求高的特點，在車削加工或磨削加工鋁套管表面時，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中心彎曲、偏移，作為提高鋁套管全長直線度的機械加工工藝措施；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移至旋轉類加工機械上，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度，造成原材料的損耗。

涉及鋁套管的生產工藝過程為：坯料準備→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、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，孔深為4.45+（2.5+0.8）=5.25mm，為達到鋁套管的總長要求，毛坯料長度又必須相應加長。

其較為詳細的加工內容如下：

1)來料材質為7A04T6，尺寸大小為φ20x228±0.1

2)鉆、鉸右側錐孔及粗、精車外圓錐，以左端面定位，數控車夾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，與過渡錐外圓銜接

d.過渡錐外圓小頭φ14.9±0.03，大頭與1:38錐外圓小頭銜接，長度8

5)組合，檢測并校直：

a.錠桿壓入鋁套桿

b.鋁套桿壓入鋼錠盤后

c.檢測并校直

6)精車鋁套管外形，夾錠桿軸承檔、頂中心孔：略

7)專機銑3等分支持器孔：略

8)數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 場價 格30元/kg計 算，則 浪 費 掉 原 材 料 的 價 值 為20＊20/4＊兀＊5.25＊2.7/100000＊30=0.134元，以月產量是10萬套鋁套管的話，則白白損失1萬3千余元。能否改善工藝中心孔所需材料的浪費情況呢？

4 鋁套管的改進設計

從生產工藝特點出發設計了新型鋁套管組合結構，如圖4，達到節約鋁套管本體原材料的長度，簡化生產工藝過程，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計總長度及頂端成形短外圓錐面。

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

5 組合結構鋁套管工藝特點

與原工藝過程基本相似，第3工序鉆削出的中心孔及后續的車削或磨削、校直、測量等工序可用作基準使用，與原工藝過程保持一致，即使是成品階段，中心孔仍然可以一直保留下來，甚至在一段時間的紡紗過程后發現錠桿彎曲變形，仍可以作為基準來校直錠子桿盤結組合，延長錠子的使用壽命；在原工藝第4工序加工過程的基礎上，用車刀車出外圓d及溝槽bxc，并不需要過多地重新安排其他加工內容，僅調整一下數控程序即可完成，簡單易行，且可快速換刀加工。經壓入錠桿、錠盤及檢測、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，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、設備占用、切削加工時間等成本，降本增效更加顯著。

從成本角度來說，以PE為材質的鋁套管蓋帽代替原車掉的輔助支撐中心孔，則來料長度可由228mm縮短至212.5mm，節約原料費用0.38元，預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用0.28元，每月可節約材料費用2萬8千元。

6 新型組合結構鋁套管的優勢

1)省去切中心孔、車頂端成形短外圓錐面；

2)節約鋁套管本體原材料的長度，具有成本優勢；

3)工藝中心孔可以一直保留下來，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，還可以提高識別錠位的效率，便于生產管理；

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

7 結束語

采用鋁套管錠子目前已經成為棉紡企業技術升級的一項措施，針對錠子的每個組成環節做出局部或整體改進，都會在成本方面有所體現，通過改變設計理念，減少原材料的用量、減少加工環節均可為企業和社會帶來實質性的收益。