張 弘

（江蘇海大紡織機(jī)械股份有限公司，江蘇無錫 214112）

隨著我國(guó)人力資源紅利下降、原材料價(jià)格上漲和國(guó)家環(huán)保管控要求的提高，紡織企業(yè)的生產(chǎn)成本有較大幅度的提高，特別是2020年初新冠肺炎疫情的發(fā)生和常態(tài)化，以及中美貿(mào)易摩擦和政治環(huán)境的變化，其后果突出表現(xiàn)為紡織市場(chǎng)和紡織服裝出口的需求呈現(xiàn)波動(dòng)性減弱趨勢(shì)。作為服裝輔料的襯布材料訂單明顯下降，襯布價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)激烈，利潤(rùn)空間下降，但質(zhì)量好、檔次高的襯布訂單下降較少，甚至有部分產(chǎn)品出現(xiàn)訂單提升現(xiàn)象，這說明開發(fā)高檔襯布和提升襯布質(zhì)量的需求顯而易見，成了襯布行業(yè)乃至紡織企業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。

中國(guó)產(chǎn)業(yè)用紡織品行業(yè)協(xié)會(huì)襯布材料分會(huì)于2019年11月組建成立了“襯布智能裝備創(chuàng)新聯(lián)盟”，聯(lián)合國(guó)內(nèi)先進(jìn)的專業(yè)設(shè)備制造單位與襯布產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)進(jìn)行深度融合，提出對(duì)襯布行業(yè)內(nèi)重要生產(chǎn)裝備進(jìn)行專業(yè)化、智能化、數(shù)字化的創(chuàng)新和研發(fā)，使其能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。為提高襯布材料行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和檔次，穩(wěn)定生產(chǎn)工藝，提供裝備保障和智能制造基礎(chǔ)，研發(fā)和制造襯布專業(yè)化智能化定形機(jī)是其中一項(xiàng)任務(wù)。

定形機(jī)是襯布材料染整加工生產(chǎn)過程中必不可少的重要裝備，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的提升和穩(wěn)定、開發(fā)高檔襯布產(chǎn)品起到至關(guān)重要的決定性作用。作為本項(xiàng)目的主要科研和制造承擔(dān)單位——江蘇海大紡織機(jī)械股份有限公司參與了調(diào)研、研發(fā)、制作、實(shí)驗(yàn)等全過程，會(huì)同襯布材料分會(huì)對(duì)襯布行業(yè)內(nèi)多家重點(diǎn)龍頭企業(yè)進(jìn)行了調(diào)研和分析，對(duì)比和歸納了國(guó)內(nèi)外各種類型定形機(jī)的性能和優(yōu)缺點(diǎn)，找出解決技術(shù)關(guān)鍵的共性問題，擬定創(chuàng)新標(biāo)準(zhǔn)和研發(fā)方案，對(duì)定形機(jī)及其輔助配置進(jìn)行技術(shù)改造和建模設(shè)計(jì)，以適合高檔襯布專業(yè)化生產(chǎn)，并協(xié)同大專院校和研發(fā)單位對(duì)智能化裝置（感應(yīng)器、檢測(cè)控制系統(tǒng)等）進(jìn)行配合研發(fā)和應(yīng)用，共同建立智能制造系統(tǒng)基礎(chǔ)。

1 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和分析

較高端的定形機(jī)制造主要在歐洲、日本，其次是韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣等，我國(guó)的定形機(jī)制造產(chǎn)業(yè)雖然經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展，在數(shù)量上已是世界第一，但在質(zhì)量、性能、智能化等方面與國(guó)際先進(jìn)水平相比尚有一定差距；在某種層面上講，也限制了我國(guó)高端襯布的研發(fā)和高品質(zhì)襯布的生產(chǎn)，即襯布產(chǎn)品檔次與國(guó)際先進(jìn)水平有較大距離，特別是低單位面積質(zhì)量輕薄型的襯布。

主要差距體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）裝備的材料和機(jī)械結(jié)構(gòu)與國(guó)際先進(jìn)水平存在差距，表現(xiàn)在設(shè)備使用壽命和維護(hù)周期、整機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性、烘房箱內(nèi)溫度均勻性、紡織材料在定形機(jī)烘房箱內(nèi)狀態(tài)的監(jiān)控和控制等方面；（2）裝備的智能化、數(shù)字化、自動(dòng)化程度較低，包括各種工藝參數(shù)的采集方式和精度、自動(dòng)控制程度以及各種在線檢測(cè)系統(tǒng)（包括感應(yīng)器、信息反饋等），缺少完善、高效的數(shù)據(jù)顯示、采集、傳輸、存儲(chǔ)系統(tǒng)，特別是隨機(jī)跟蹤產(chǎn)品質(zhì)量疵點(diǎn)的在線檢測(cè)裝置尚未在定形機(jī)上真正應(yīng)用，盡管國(guó)內(nèi)已有許多企業(yè)在這方面進(jìn)行了研發(fā)，但沒有真正達(dá)到生產(chǎn)要求；（3）定形機(jī)能耗大、熱能利用率較低、廢氣凈化效果不理想，目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)染整企業(yè)采用噴淋、靜電除油等廢氣凈化裝置，存在安全隱患和維護(hù)操作不便等問題；（4）不同染整機(jī)械企業(yè)生產(chǎn)的定形機(jī)機(jī)型沒有細(xì)化類別，即沒有個(gè)性和柔性設(shè)計(jì)的專業(yè)化定形機(jī)，實(shí)際上產(chǎn)業(yè)用紡織品（例如高檔的輕薄型襯布）的定形設(shè)備與普通服裝、家紡面料的定形機(jī)是有很大差異的，特別是烘房箱內(nèi)噴風(fēng)管熱風(fēng)風(fēng)量、風(fēng)壓、風(fēng)速等是較為重要的因素，這些結(jié)構(gòu)差異嚴(yán)重影響產(chǎn)業(yè)用紡織品的質(zhì)量和檔次；（5）由于我國(guó)襯布行業(yè)起步較晚，行業(yè)規(guī)模小，受到各種歷史原因、傳統(tǒng)工藝和管理理念等方面的影響，連接定形機(jī)智能化控制的ERP和MES等生產(chǎn)管理軟件在襯布行業(yè)中還沒有普遍應(yīng)用。

2 影響襯布定形的主要工藝因素和烘房箱內(nèi)流體模型的建立

襯布材料在服裝中起到骨架支撐作用，通過襯布的造型、補(bǔ)強(qiáng)、保形等作用，服裝才能形成形形色色的款式，特別是輕薄型高檔襯布材料更是高檔服裝的精髓和重要部件。襯布質(zhì)量的穩(wěn)定性直接影響服裝的外觀和服用壽命，因此定形生產(chǎn)環(huán)節(jié)十分重要。尤其是熱熔粘合類襯布和高檔輕薄型襯布，為提高襯布材料的產(chǎn)品檔次和質(zhì)量穩(wěn)定性，必須提高其定形生產(chǎn)裝備的技術(shù)水平。

高檔襯布有別于其他紡織品面料，特質(zhì)是“輕、薄、稀”，檔次越高特質(zhì)越明顯，對(duì)于生產(chǎn)裝備也有其特殊要求：襯布面料輕薄，生產(chǎn)過程中要求張力低和恒定，以免引起織物組織結(jié)構(gòu)變形、強(qiáng)力損傷和緯斜等瑕疵；同時(shí)在生產(chǎn)過程中，輕薄型襯布對(duì)于定形機(jī)的風(fēng)壓較為敏感，織物緯密的細(xì)微變化會(huì)嚴(yán)重影響襯布的單位面積質(zhì)量均衡和受熱加工均勻性，對(duì)于超喂調(diào)節(jié)精度要求高。因此，影響定形機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量的因素除了浸軋軋余率、定形溫度和時(shí)間、超喂量和精度調(diào)節(jié)、落布溫度和運(yùn)行張力等，還有噴風(fēng)口的風(fēng)壓風(fēng)量、布面含濕量、織物布面在烘房箱內(nèi)各階段狀態(tài)等。在目前國(guó)內(nèi)許多襯布染整企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)操作過程中，這些要素大多數(shù)都是人為地憑視覺、手感以及經(jīng)驗(yàn)操作，實(shí)際效果嚴(yán)重影響襯布產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性，也影響了高檔襯布的研發(fā)和創(chuàng)新。因此，迫切需要實(shí)現(xiàn)襯布定形機(jī)的數(shù)字化顯示、自動(dòng)化調(diào)節(jié)和智能化控制。

根據(jù)襯布材料的特性，特別是超薄型低單位面積質(zhì)量的高檔襯布，對(duì)定形機(jī)熱風(fēng)風(fēng)量和風(fēng)壓是較為敏感的，要求風(fēng)量大、風(fēng)壓小。通過裝置實(shí)驗(yàn)，應(yīng)用現(xiàn)代化CFD流體分析軟件建立烘房箱內(nèi)流體模型，設(shè)計(jì)和制作不同的噴風(fēng)管形式：噴風(fēng)管出風(fēng)口形狀、風(fēng)口導(dǎo)向板以及雙層噴風(fēng)口等如圖1所示。針對(duì)不同單位面積質(zhì)量和組織規(guī)格的面料，需要調(diào)節(jié)不同風(fēng)量和風(fēng)壓，既要求整體布面風(fēng)壓均衡，又要求進(jìn)行充分的熱傳導(dǎo)，達(dá)到烘干、加熱和定形等作用，防止對(duì)布面結(jié)構(gòu)的破壞，或者產(chǎn)生“邊中差”等瑕疵。同時(shí)，采用高耐磨材料，確保無油軌道耐磨性，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命和運(yùn)行穩(wěn)定性。

圖1 襯布定形機(jī)烘房噴風(fēng)管三維圖

3 定形機(jī)智能化系統(tǒng)的研發(fā)和應(yīng)用

無論是生產(chǎn)印機(jī)的機(jī)械企業(yè)還是應(yīng)用印機(jī)的染整企業(yè)，在設(shè)計(jì)制作智能化方案前，首先要明確目標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)和要求。雖然每個(gè)工廠具有不同工藝路線配置，但肯定有一致的工藝因素和目標(biāo)，只是產(chǎn)品種類、工藝數(shù)據(jù)在一定范圍內(nèi)有變化。因此，定形機(jī)智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的團(tuán)隊(duì)必須由工藝技術(shù)、智能制造、裝備設(shè)計(jì)等人員組成，根據(jù)不同產(chǎn)品或不同客戶需要設(shè)定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量要求，進(jìn)行個(gè)性化柔性定制。

3.1 開發(fā)定形機(jī)智能化體系的途徑

（1）首先確定影響生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品質(zhì)量等主要因素，例如溫度、濕度、速度、時(shí)間、風(fēng)量、風(fēng)壓、軋余率、超喂、張力、緯斜和扭曲等；（2）對(duì)每個(gè)工藝、質(zhì)量要素點(diǎn)等要有監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集以及分析，即通過傳感器信息處理、數(shù)字輸送、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和相應(yīng)軟件應(yīng)用等，工藝條件與質(zhì)量以數(shù)據(jù)形式顯示（數(shù)字化），同時(shí)采集數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)庫和集控中心；（3）反饋信息和數(shù)據(jù)處理，即通過人機(jī)界面預(yù)先設(shè)置計(jì)算機(jī)算法等以接收和處理數(shù)據(jù)，再通過控制器、驅(qū)動(dòng)器等達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)和智能控制，例如各箱烘房溫度的檢測(cè)和控制、運(yùn)行速度設(shè)置和控制、緯密檢測(cè)和自動(dòng)調(diào)節(jié)等；（4）各個(gè)智能控制器協(xié)調(diào)、協(xié)同系統(tǒng)的反饋和聯(lián)合執(zhí)行，達(dá)到人工智能自動(dòng)調(diào)節(jié)要求，最終達(dá)到設(shè)定目標(biāo)。

3.2 襯布定形機(jī)的智能化開發(fā)

確保產(chǎn)品質(zhì)量重現(xiàn)性和提升制成率，品質(zhì)管控將更穩(wěn)定，操作更便捷；實(shí)現(xiàn)無人或少人化操作，在確保產(chǎn)品質(zhì)量和提升檔次的前提下，降低用工成本；節(jié)能減排，達(dá)到綠色環(huán)保要求；提高設(shè)備利用率，維護(hù)簡(jiǎn)單方便，提升設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性；結(jié)合現(xiàn)有的智能化裝置、高效自動(dòng)控制系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)，更有利于高檔襯布的新品開發(fā)和提高襯布產(chǎn)品附加值。

3.3 襯布定形機(jī)的應(yīng)用

應(yīng)用、開發(fā)各項(xiàng)自動(dòng)檢測(cè)裝置和智能化系統(tǒng)，并制作成高檔襯布專業(yè)定形機(jī)，在襯布龍頭企業(yè)應(yīng)用運(yùn)行，達(dá)到預(yù)定目標(biāo)和要求。

主要有以下子項(xiàng)目：（1）進(jìn)布正反面圖像檢測(cè)監(jiān)控裝置和縫頭圖像檢測(cè)報(bào)警裝置。（2）張力控制調(diào)節(jié)裝置，從進(jìn)布、浸軋、上針至落布全過程運(yùn)行中，襯布材料始終要保持低、恒張力控制，且可數(shù)字化設(shè)置、監(jiān)測(cè)和顯示、自動(dòng)可控調(diào)節(jié)。（3）化料桶液位監(jiān)控報(bào)警裝置和軋槽液位監(jiān)控報(bào)警裝置。（4）光電整緯或者圖像處理系統(tǒng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)和糾正緯斜、緯弧等變形瑕疵。（5）進(jìn)出布緯密檢測(cè)裝置和超喂量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。（6）烘房工作狀態(tài)監(jiān)控和控制，即溫度檢測(cè)和自動(dòng)控制，確保定形工藝溫度的穩(wěn)定；上下循環(huán)噴風(fēng)管風(fēng)壓檢測(cè)裝置，確保低單位面積質(zhì)量高檔襯布的生產(chǎn)；過濾網(wǎng)上下風(fēng)壓監(jiān)控檢測(cè)，確保烘房箱內(nèi)風(fēng)量穩(wěn)定。（7）出布有襯布布面質(zhì)量瑕疵在線質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)，具有分類評(píng)分、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、存儲(chǔ)和輸出、自動(dòng)打印、瑕疵圖像顯示等功能。（8）工藝參數(shù)與生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集和顯示、指令設(shè)置人機(jī)界面交流，采用數(shù)字化顯示是工藝數(shù)值化的基本保障；生產(chǎn)信息采集的數(shù)字反饋，數(shù)據(jù)運(yùn)作的計(jì)算機(jī)控制，數(shù)字指令的執(zhí)行器應(yīng)答，形成全數(shù)字控制系統(tǒng)。

襯布智能化定形機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 襯布智能化定形機(jī)

4 結(jié)束語

如何擇優(yōu)選型和綜合利用好以上新技術(shù)、新裝備，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合行業(yè)工藝技術(shù)和產(chǎn)品開發(fā)的需求深入研發(fā)，形成系統(tǒng)化、智能化、產(chǎn)業(yè)化，是“襯布智能化高性能專業(yè)化定形機(jī)”項(xiàng)目的重點(diǎn)任務(wù)和方向。以新一代的智能化高性能定形機(jī)為目標(biāo)，通過專業(yè)裝備制造企業(yè)與襯布材料制造企業(yè)的聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)，開發(fā)適應(yīng)襯布行業(yè)需求的新型裝備，整體裝備達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)襯布專業(yè)化智能化定形機(jī)空白，有利于襯布企業(yè)開發(fā)高檔新型產(chǎn)品。

已經(jīng)取得的成績(jī)和需要進(jìn)一步改進(jìn)的方面如下：（1）對(duì)定形機(jī)關(guān)鍵部件材質(zhì)進(jìn)行提升，開發(fā)和應(yīng)用新型耐磨材料，提高裝備使用壽命和生產(chǎn)運(yùn)行的穩(wěn)定性。（2）制造適應(yīng)高檔襯布產(chǎn)品開發(fā)和高質(zhì)量生產(chǎn)的定形機(jī)，重點(diǎn)在5個(gè)方面：噴風(fēng)管風(fēng)量風(fēng)壓的控制和調(diào)整；進(jìn)出布緯密檢測(cè)和自動(dòng)控制；提高烘房箱內(nèi)工藝條件的精度控制；全機(jī)運(yùn)行保持低恒張力控制；質(zhì)量在線檢測(cè)和監(jiān)控。（3）研發(fā)和應(yīng)用高靈敏度的傳感器，提高定形生產(chǎn)工藝參數(shù)采集精度，高靈敏度的執(zhí)行機(jī)構(gòu)可提高控制精度。（4）電氣控制柜專門設(shè)置各種接口，連接各種檢測(cè)信息和發(fā)送傳遞數(shù)據(jù)，連接集中控制系統(tǒng)和云計(jì)算、云傳輸?shù)?。?）研發(fā)和應(yīng)用產(chǎn)品質(zhì)量在線檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)布面疵點(diǎn)類型的識(shí)別和分類，記錄、儲(chǔ)存疵點(diǎn)信息，打印質(zhì)量報(bào)表等。（6）正在研發(fā)內(nèi)置式定形機(jī)廢氣凈化裝置，對(duì)定形機(jī)排放氣體確保環(huán)保要求和熱能回收利用，真正達(dá)到節(jié)能減排的目的。（7）建立和培養(yǎng)一支可操作、會(huì)維護(hù)自動(dòng)化智能化定形機(jī)人才隊(duì)伍也是至關(guān)重要的。