平台化模块化设计在环锭细纱机新产品开发中的运用

中国人民解放军第四八零六工厂 徐海平/文

近年来，随着社会经济、科技水平的不断进步，人们对衣食住行的要求越来越高，特别是对服饰面料的要求，不仅注重流行时尚，更看重穿着的舒适度，既要能大批量生产高品质面料，又要能生产满足特殊需求的功能面料。这种需求给纺织机械制造企业既带来了发展机遇，同时也带来了更大生存挑战。以棉纺织行业为例，棉纺纱企业既要能生产普通纱线，又要能生产功能纱线，就希望纺机制造企业生产的细纱机能够一机多能，可以投入一套设备的钱通过简便地更换某些装置就能生产出不同具有功能的纱线。对于纺机制造企业来说，用以往的经验设计、粗放的管理模式经营，已很难适应当前市场的需求；平台化、模块化设计概念作为一种先进的设计、制造方法，将其引入到传统环锭细纱机设计、生产制造中，能很好地解决企业在应对市场需求时产生的矛盾，大幅地提升纺机制造企业生产制造传统环锭细纱机的能力。

1 平台化、模块化

平台化、模块化设计思想的起源于上个世纪中期，随着科技水平的发展进步不断发展起来，经过近几十年的发展，特别是在汽车制造、电子制造行业，由于产品的复杂程度越来越高，产品类型越来越多，已经发展成了一种标准化的设计、制造模式。以汽车产品为例，同一系列的多款汽车往往是共用同一个平台开发，以平台为基础，通过不同功能模块的选择和组合开发出高低不同配置的系列化产品，目的是为了满足不同目标市场的需求。近年来，现代设计技术的发展，为平台化模块化设计在机械、电子以及家居轻工业领域的普及提供了良好的客观条件，使平台化模块化设计制造逐渐应用到的工农业生产的各个领域。

2 环锭细纱机新产品的优化设计

2.1 设计分析

环锭细纱机新产品开发的传统模式，都是以现有的细纱机为原型机，根据所需的功能，比如紧密纺纱、集体落纱等，将新功能与原型机的相应部分融为一个新的部件，通过重新设计原型机的相应工艺参数，使得新老机型相应部分不能通用，同时产生大量的新零部件，势必大幅增加开发设计成本，在后续的生产制造、仓储管理中的成本也相应的增加。

2.2 平台设计

通过对现在市面上经典的环锭细纱机产品的品种、结构形式和功能工艺参数等进行分解分析，建立模型数据库，从中设计出一个结构工艺参数先进的、能承载各种功能模块的、性能稳定、可开放性开发的基础平台，通过建立标准化的安装接口搭载不同功能模块，就可在同一平台上开发出具备不同功能的环锭细纱机新产品。具体以浙江凯灵纺机开发的ZJ1798E全数字电子牵伸细纱机为例，机械部分以车头传动平台、机架、主传动作为第一层主平台，断面采用一体式中墙板设计，沿用FA506细纱机的优秀的纺纱断面参数，龙筋与中墙板采用定位销式连接，整机的稳定性和可靠性大大增强，满足用户对高速高产的要求；车头留设计卷绕成形模块、车头牵伸模块安装平台，车尾设计有主传动模块、尾牵伸及电气控制模块安装平台。将牵伸部件、钢领板、导纱升降部件、升降分配部件、锭子传动部件、回花吸棉作为第二层次平台，并将第一层主平台和第二层次平台综合优化设计，作为产品系列化的、可扩展性的综合平台，如图1、图2所示。

图1 机架第一主平台

图2 机架断面

图3 ZJ1798E数字牵伸细纱机模块分析示意图

2.3 模块设计

以平台为基础，将车头牵伸传动、卷绕成形、粗纱部分、罗拉牵伸、摇架部分、主电机传动、紧密纺、赛络纺、竹节纺、缎彩纺、集体落纱、单锭检测与粗纱停喂等等按功能分析法，建立基础模块、功能模块，确定模块的主要结构形式，将不同功能模块和相同功能模块进行多样性独立设计如图3所示。

在ZJ1798E开发中，为了不同功能模块的自由组合和相同功能模块间的互换，设计时统一各个模块与平台间的安装尺寸以及模块间的安装尺寸，实现模块间的互换性。例如，采用锭子与罗拉分离传动，车头罗拉牵伸传动模块设计成三罗拉齿轮箱传动和三罗拉独立伺服传动两套相同功能的模块，如用户生产的纱线品种是比较单一的普纱，可以选配三罗拉齿轮箱牵伸传动模块；若是用户生产的纱线品种多，工艺调整频繁，可选配三罗拉独立伺服传动模块，简化纺纱工艺调整过程。通过模块的选配可以达到既经济实用，又丰富了产品配置。

再比如罗拉牵伸模块中，优化设计的罗拉座，通过连体式桥接安装，增加高速纺纱时的稳定性，避免机械波的产生；作为通用零部件，预留紧密纺模块的安装接口，可以选装三罗拉式、四罗拉式等不同形式的紧密纺模块，提高了产品纺纱的适应性。

2.4 平台化模块化设计的优势

随着纺织企业对细纱机产品个性化需求越来越多，纺机机械新技术的不断进步，各种新工艺新技术的应用，作为生产传统环锭细纱机的制造企业，必须有数量庞大的产品群来满足客户不断变化的需求，这无疑给本来在市场竞争中举步维艰的纺机制造企业带来很大的生存压力。

通过新产品的平台化、模块化设计制造和有效的资源管理，可以以平台为中心，在提高产品的通用性的同时丰富产品的多样化配置，建立系列化产品群。在零部件的生产制造中，通用件可采用批量制造的方式，便于更好地管控零部件质量，降低制造成本。在采购、总装、仓储管理等方面以平台和模块为依据，借助于先进的计算机辅助管理系统做到有效的量化管理，最大限度地降低了管理成本。可以根据销售订单的要求，定制化组织生产制造，有效缩短产品的生产交货周期，降低企业的竞争成本，为企业赢得竞争先机。

可以有效增强企业的开发设计能力，在传统环锭细纱机的基础上，加快新技术的应用，提高产品的科技含量，提高产品的核心竞争力。模块化的细纱机对用户来说，省去了重复培训工人操作技能的过程，即可以降低设备的运行成本，零部件的通用化系列化又降低了设备的维护保养成本，真正做到花最经济的钱，得最丰厚的经济效益。

3 结束语

采用模块化设计理念结合现代成组技术、计算机技术，优化整合整个产品的生产经营周期，迅速开发、制造出用户满意的产品，增强企业对市场的应变能力和竞争能力，能很好地缓解当前传统细纱机制造企业的生存压力，为企业赢得新的市场增长优势和长效、健康的发展机遇。