铝套管的结构改进

经纬智能纺织机械有限公司 刘海军 杨端秀 边文广/文

1 前言

环锭纺纱随着集体落纱技术的不断成熟，老旧设备升级改造，铝套管锭子一方面直径增大提高了刚性，另一方面支持器、支持器弹簧、离心力带动纱管同步旋转，实现了插管、拔管的自动化，因此铝套管锭子得到了广泛使用，需求量逐年递增。

2 筒管与铝套管锭子的关系

与铝套管锭子相关的筒管符合《GB/T24371-2009环锭纺、并、捻锭子用筒管锥度1:38和1:64》国家标准，结构如图1，筒管内锥面锥度常为1:38或1:64。借助于杆盘组合的支持器弹簧将支持器压在筒管的管芯处，同锭子旋转时附加的离心力保持有足够的摩擦力，同步于锭子转速旋转；筒管的管下部与铝套管外圆锥面锥度一致，径向间隙保持较小，纺纱过程中受不平衡的影响，或时而悬空或时而接触，处于半摩擦支撑状态；管底端面与隔纱盘接触，限制轴线方向位置，因此，插管时需要在轴线方向下压筒管，确保筒管平齐高度一致；杆盘组合中铝套管成形短外圆锥面仅方便导引筒管插入，顶端与管芯（芯底距之外）之间不参与支承或半摩擦的功能，总之，铝套管割纱器以上的各部分外形与筒管均为小间隙配合。

3 铝套管的加工工艺

某型号铝套管，如图2（细双点划线为工艺轮廓），铝套管是由高强度铝或铝合金制成，一般原料需要经过多次机械加工或热处理才能提高材料的综合性能，原材料价格相对较高，通常情况下铝套管毛坯随锭子型号的不同而略有差异，绝大部分毛坯直径在20mm、长度200mm左右，由于其结构长径比相对较大、直线度要求高的特点，在车削加工或磨削加工铝套管表面时，需要利用中心孔作为一端的支撑并顶紧，防止切削力的横向分力而引起的铝套管旋转中心弯曲、偏移，作为提高铝套管全长直线度的机械加工工艺措施；另一方面整体式铝套管顶端的工艺中心孔在杆盘组合后需要转移至旋转类加工机械上，用滚轮中心托架支撑铝套管，夹紧另一端，将辅助支撑中心孔切掉，并加工出顶端88°的成形短外圆锥面及总长度，造成原材料的损耗。

涉及铝套管的生产工艺过程为：坯料准备→粗精加工铝套管锥孔→钻工艺中心孔→粗加工铝套管外形→锭杆一端压入铝套管锥孔中→铝套管压入锭盘锥孔→检测、校直→精车（精磨）铝套管外形→铣出三等分支持器凹孔→切去工艺中心孔、顶端成形短外圆锥面→装入支持器弹簧、支持器→形成铝套管锭子的杆盘组合。

如图，GB/T6078-2016中心钻A2的基本尺寸L1 为mm（图3左），GB／T145-2001中心孔A2的基本尺寸D1为4.25mm（L2为1.95mm，图3右），综合计算中心孔深约为1.95+2.5=4.45mm，若中心钻尺寸L1公差为上限时，孔深为4.45+（2.5+0.8）=5.25mm，为达到铝套管的总长要求，毛坯料长度又必须相应加长。

其较为详细的加工内容如下：

1)来料材质为7A04T6，尺寸大小为φ20x228±0.1

2)钻、铰右侧锥孔及粗、精车外圆锥，以左端面定位，数控车夹φ20外圆：

b.起钻φ10.5925x60°，钻孔φ9.6深≥69，钻孔φ10.2深38

3)立钻钻中心孔，1.5:100锥孔套心轴：

a.钻中心孔A2/5

4)数控车粗车外成形，留余量，顶60°孔口及A2/5中心孔，拨盘杆：

a.车φ10长8（辅助支撑工艺需求，铝套杆、锭杆、钢锭盘组合后割去）

b.2.33:100锥外圆，与直外圆φ14.9±0.03相接

c.直外圆至φ14.9±0.03，与过渡锥外圆衔接

d.过渡锥外圆小头φ14.9±0.03，大头与1:38锥外圆小头衔接，长度8

5)组合，检测并校直：

a.锭杆压入铝套杆

b.铝套杆压入钢锭盘后

c.检测并校直

6)精车铝套管外形，夹锭杆轴承档、顶中心孔：略

7)专机铣3等分支持器孔：略

8)数控车精车铝套管顶端成形，滚轮托架支撑直外圆φ14.9±0.03：

a.切断φ10圆柱，A2/5中心孔所在之辅助支撑

因此，原车削工艺中第8步，托架撑住直外圆φ14.9±0.03，割去左侧辅助支撑中心孔，车削出顶端成形88°锥后，至少就 要 切 掉4.5～5.25mm的 料 头，若 以7A04T6材 料 的 市 场价 格30元/kg计 算，则 浪 费 掉 原 材 料 的 价 值 为20＊20/4＊兀＊5.25＊2.7/100000＊30=0.134元，以月产量是10万套铝套管的话，则白白损失1万3千余元。能否改善工艺中心孔所需材料的浪费情况呢？

4 铝套管的改进设计

从生产工艺特点出发设计了新型铝套管组合结构，如图4，达到节约铝套管本体原材料的长度，简化生产工艺过程，利用铝套管盖帽卡装在铝套管顶端，新型铝套管的加工工艺中心孔被盖帽隐藏在杆盘组合体中，不影响其外观尺寸，满足铝套管锭子的杆盘组合设计总长度及顶端成形短外圆锥面。

如图5、图6，新设计注塑成形式铝套管盖帽，其外形高度H0、外圆直径D0、长度H1及短外圆锥面顶端球面半径r1，与新型铝套管组合后，保证设计总长度等于原杆盘组合；铝套管盖帽开口端的内凸缘截面为半径R的半圆形，以弧长A均布，厚度为t的圆形及十字形加强筋可提高顶端短锥面抗击冲击的能力和自身的变形，r2与筒管内锥面留有适当的间隙，盖帽外圆柱面D0与铝筒管外形光滑过渡不留间隙。借助于外力的作用和工程塑料的弹性变形特点，强力卡入新型铝套管顶端宽度为b、直径为c的凹槽内，铝套管外圆柱面直径d与铝套管盖帽内圆柱面直径D采用紧配合，顶端倒角d1xa方便导入盖帽。

5 组合结构铝套管工艺特点

与原工艺过程基本相似，第3工序钻削出的中心孔及后续的车削或磨削、校直、测量等工序可用作基准使用，与原工艺过程保持一致，即使是成品阶段，中心孔仍然可以一直保留下来，甚至在一段时间的纺纱过程后发现锭杆弯曲变形，仍可以作为基准来校直锭子杆盘结组合，延长锭子的使用寿命；在原工艺第4工序加工过程的基础上，用车刀车出外圆d及沟槽bxc，并不需要过多地重新安排其他加工内容，仅调整一下数控程序即可完成，简单易行，且可快速换刀加工。经压入锭杆、锭盘及检测、校直等工序，利用工艺中心孔可精加工铝套管外形及顶端，不需要切除工艺中心孔及车削短外圆锥面，将盖帽下凸缘R卡入铝套管顶端沟槽内，组成与原整体铝杆外形相同的成形短外圆锥面，方便筒管插入铝套管，因此可取消原工艺第8工序的周转、设备占用、切削加工时间等成本，降本增效更加显著。

从成本角度来说，以PE为材质的铝套管盖帽代替原车掉的辅助支撑中心孔，则来料长度可由228mm缩短至212.5mm，节约原料费用0.38元，预估铝套管盖帽及组合综合成本为0.10元的话，该铝套管单件可降低费用0.28元，每月可节约材料费用2万8千元。

6 新型组合结构铝套管的优势

1)省去切中心孔、车顶端成形短外圆锥面；

2)节约铝套管本体原材料的长度，具有成本优势；

3)工艺中心孔可以一直保留下来，直至商品阶段，隐藏在铝套管的组合体中，不影响其外观尺寸；

4)采用不同增色剂的铝套管盖帽并与铝套管组合后，还可以提高识别锭位的效率，便于生产管理；

5)铝套管盖帽材质的弹性，筒管插入时，可以有效地减轻两者之间的碰撞产生的变形，从而延长铝套管锭子的使用期限。

7 结束语

采用铝套管锭子目前已经成为棉纺企业技术升级的一项措施，针对锭子的每个组成环节做出局部或整体改进，都会在成本方面有所体现，通过改变设计理念，减少原材料的用量、减少加工环节均可为企业和社会带来实质性的收益。