автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.04, диссертация на тему:Оптимизация параметров раскроя синтетических тканей на стационарной раскройной ленточной машине

На правах рукописи

МОСЬКИНА ЕЛЕНА ЛЕОНИДОВНА

ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ РАСКРОЯ СИНТЕТИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ НА СТАЦИОНАРНОЙ РАСКРОЙНОЙ ЛЕНТОЧНОЙ МАШИНЕ

Специальность 05.19.04. -Технология швейных изделий 05.02.13 — Машины, агрегаты и процессы (легкая промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург, 2004

Работа выполнена в Орловском государственном техническом университете на кафедре технологии и конструирования швейных изделий.

Научный руководитель

кандидат технических наук, доцент Некрасов Юрий Николаевич

Научный консультант

доктор технических наук,

профессор Чернышев Владимир Иванович

Официальные оппоненты доктор технических наук,

профессор Жукова Любовь Тимофеевна, кандидат технических наук, доцент Сафонов Лев Михайлович

Ведущая организация: швейное предприятие ООО «ФИКО», г. Орел

Защита диссертации состоится « 8 » июня 2004 года в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.236.02 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна» ауд. 241.

Адрес: 191186, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, 18

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна».

Автореферат разослан апреля 2004 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.236.02, д.т.н., профессор

В.В. Сигачева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Высокое качество кроя является одним из основных факторов, определяющих конкурентоспособность товаров швейной промышленности. Важное место в решении этой задачи принадлежит- подготовительно-раскройному производству швейных предприятий, в частности, процессам раскроя материалов, которые во многом определяют качество изготовленных изделий, их материалоемкость и трудоемкость.

Раскрой текстильного материала способом пиления на стационарных раскройных ленточных машинах является наиболее распространенным на швейных предприятиях (около 80% производств) из-за простоты режущего инструмента, возможности раскраивать одновременно большое количество полотен и, главное, универсальности раскроя.

Известно, что из общего количества дефектов швейных изделий около 14 % возникает из-за неточного кроя. Основными причинами возникновения большого количества брака по линии реза детали на этапе раскроя текстильных материалов являются относительное смещение слоев настила и отклонение ленточного ножа при поворотах, зависящее от высоты настила, размера раскраиваемой детали и от вибрации ленточного ножа, амплитуда которой может достигать 6-8 мм. Отрицательное влияние на качество кроя также оказывает налипание на рабочую часть ножа продуктов деструкции материала, приводящее к его быстрому затуплению. Повышение точности может быть достигнуто за счет оптимизации параметров раскроя и совершенствования конструкции раскройного оборудования.

В настоящее время в швейной промышленности большое внимание уделяется переработке тканей с содержанием синтетических волокон. Особенности переработки таких тканей в подготовительно-раскройном производстве накладывают свои требования и малоизучены.

В связи с этим исследование технологического процесса раскроя синтетических тканей и оптимизация параметров резания с целью повышения качества кроя являются актуальными.

Цели и задачи исследовании.

Целью работы является улучшение процесса раскроя синтетических тканей, направленного на достижение точного кроя и на снижение материалоемкости и трудоемкости

метров раскроя и совершенствования конструкции раскройной ленточной машины.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие

задачи:

1. Проведение анализа современной технологии раскроя материала.

2. Выявление математической зависимости между погрешностью кроя деталей и факторами, характеризующими собственно процесс раскроя.

3. Определение значений факторов, при которых отклонения деталей от номинала не превышают допустимых пределов.

4. Исследование динамики процесса движения ленточного ножа и влияние параметров механизма привода ножа на качество кроя.

5. Оптимизация режимов резания, при которых амплитуда вынужденных колебаний ленточного ножа не превышает допустимой погрешности кроя деталей и обеспечивает чистоту срезов.

6. Экспериментальная проверка выполненных разработок на основе полученных теоретических данных.

Методы и средства исследований.

Теоретической и методологической основой исследования служат труды ведущих отечественных и зарубежных авторов по вопросам теории резания текстильных материалов.

Исследования проводились с использованием моделирования, являющегося результатом применения статистических методов постановки полного факторного эксперимента. Эксперименты проводились при раскрое настилов на стационарной раскройной ленточной машине. Кроме стандартных методик и инструментов, в экспериментах использовались оригинальная конструкция приспособления для определения замера выходного параметра исследуемого процесса резания и лабораторная установка для определения температуры плавления тканей из синтетических волокон. Для определения натяжения ленточного ножа разработано принципиально новое устройство.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Теоретически и экспериментально определены оптимальные параметры технологического процесса раскроя на стационарной ленточной машине.

2. Определена предельная высота настила при раскрое синтетических тканей.

3. Разработана математическая модель и методика расчета системы «шкив- нож .-настил », позволяющая установить оптимальные значения тех-

нологического натяжения ножа, при котором погрешность кроя деталей не превышает допустимой величины.

4. Выведена математическая зависимость между погрешностью кроя деталей и факторами, характеризующими параметры раскроя настилов.

5. Обоснованы рекомендации по снижению налипания продуктов деструкции материала на режущий инструмент и, тем самым, улучшению чистоты срезов деталей и частичного предотвращения спекания синтетических полотен в пачке кроя.

Практическая значимость и реализация результатов работы.

Предложенная методика динамического расчета передачи с гибкой связью позволяет определить и оптимизировать технологические параметры процесса раскроя синтетических тканей и прогнозировать качество кроя. Рекомендации по совершенствованию раскройной ленточной машины включены в заявку на изобретение «Устройство контроля и регулирования натяжения ленточного ножа стационарной раскройной машины», по которой получен патент № 2221691 РФ. Внедрение рекомендаций по раскрою тканей со 100% содержанием синтетических волокон позволило повысить точность кроя на криволинейных участках в 1,5-2 раза при требуемой чистоте среза, что приводит к экономии материала и трудовых затрат.

Апробация работы.

Основные положения работы докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на международном научном симпозиуме «Машины и механизмы ударного, периодического и вибрационного действия», Орел, 2000 г.; международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Прогресс- 2001), Иваново, 2001 г.; международной научно-практической конференции «Потребительский рынок: качество и безопасность товаров и услуг», ОрелГТУ, 2002 г.; международной научно-практической конференции «Стратегия качества, безопасность и конкурентоспособность товаров и услуг на потребительском рынке», Коммерческий институт, г.Орел, 2003г.; международной научной конференции «Мода и дизайн: исторический опыт - новые технологии», Санкт-Петербург, 2003 г. и на кафедре технологии и конструирования швейных изделий ОрелГТУ.

Публикации.

По результатам выполненных исследований опубликовано 9 печатных работ, получен патент на изобретение.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов по главам и работе в целом, списка литературы из 106 наименований и приложений. Работа изложена на 142 страницах машинописного текста, в число которых входят 30 рисунков и 22 таблицы.

Содержание работы.

Во введении дана краткая аннотация работы и обоснована актуальность темы диссертационной работы.

В первой главе проведен системный анализ существующих процессов раскроя текстильных материалов, включающий классификацию методов раскроя и факторов, влияющих на точность кроя способом пиления. Анализ литературных источников по раскрою настилов позволил сделать заключение, что на точность деталей кроя оказывают влияние факторы: геометрические (точность обводки лекал, различное положение деталей относительно направления нитей основы и утка, габариты детали); физико-механические свойства материала и технологические параметры работы раскройной машины (скорость, натяжение, ширина ленточного ножа, правильность его заточки и вибрация).

Проведенный предварительный эксперимент показал важность исследования процесса резания синтетических тканей и позволил выделить две группы факторов, влияющих на процесс раскроя материала: независимые от технологии раскроя и зависимые. К независимым были отнесены факторы, значения которых изменяются случайно, независимо от действия специалистов, проектирующих и осуществляющих процесс раскроя; к зависимым -факторы, значения которых можно выбирать в ходе проектирования процесса с целью достижения заданных значений параметров, характеризующих качество деталей кроя.

Эмпирически установлено, что точность кроя деталей зависит от высоты настила материалов на раскройном столе, размеров раскраиваемых деталей и их конфигурации, точности обмеловки лекал, способа скрепления полотен.

Анализ предварительного эксперимента показал, что отклонения от линии контура детали имеют неодинаковый характер. При раскрое криволинейного контура нож должен быть ориентирован по касательной к контуру. Фактически же при раскрое криволинейных контуров имеют место отклонения ножа вследствие его отклонения рабочим лекалом детали с настилом

(при вырезании по вогнутому контуру) или отрезаемой частью настила (при вырезании по выпуклому контуру), что оказывает влияние на величину погрешности кроя деталей.

Анализ конструкции и работы стационарной раскройной ленточной машины (СРЛМ) показал, что на точность полученного кроя из настила материалов оказывают так же влияние параметры режущего инструмента -ленточного ножа. Теоретические исследования ведущих ученых (И.И. Капустина, И. И. Галынкера, Г.П. Базюка и др.), предлагают только статическую зависимость по определению усилия резания ленточного ножа, не исследуя его динамических параметров. Анализ метода исследования нагружения ленточного ножа, предложенный И.Н. Соколовым, показал несовершенность предложенного им расчета системы «нож-балка», т.к. он не учитывает гармонических колебаний движущегося ленточного ножа и его натяжения. Поэтому предложена адекватная модель «шкив-нож-настил», в которой для ленты с малой жесткостью выбрана схема системы с распределенным» параметрами - типа «струна».

Во второй главе представлены результаты исследования процесса раскроя синтетических тканей, обоснован выбор параметров исследования, разработана методика исследования и выбраны критерии оптимизации; приведены описания созданного приспособления для определения погрешности кроя и лабораторной установки по определению температуры плавления синтетических тканей.

Основной целевой функцией, вытекающей из параметрического анализа, является функция, определяющая погрешность кроя. Проведенный в первой главе предварительный анализ показал, что существующие параметры раскроя эти требования не обеспечивают. Выделены три основных фактора, характеризующие раскрой настила и влияющие на точность кроя синтетических тканей: высота настила, радиус кривизны и длина дуги.

Для нахождения оптимального значения высоты настила, обеспечивающего допустимое значение отклонения от линии контура при вырезании, проведено исследование с использованием полного факторного эксперимента (ПФЭ 23). Выбор наиболее значимых факторов, влияющих на отклонение от линии контура, проводился экспериментальным путем. При этом рассматривались две регрессионные модели. В первой модели рассматривалось движение по выпуклому контуру, а во второй - по вогнутому. В качестве параметров оптимизации приняты: нижний и верхний уровень высоты настила.

Поиск оптимальных решений определялся методом крутого восхождения. На основе эксперимента и после обработки его результатов были получены следующие регрессионные зависимости погрешности кроя деталей (У, мм) от высоты настила и формы криволинейного контура детали в именованных величинах:

- для выпуклого контура среза детали У = 0,23 + 0,01 Н + 0,02 Л - 0,01/.;

- для вогнутого контура среза детали

У = 0,67 + 0,016 Н - 0,002 Я + 0,002 Ь ,

где в качестве варьируемых факторов выбраны:

Н - высота настила (число полотен);

Я — радиус кривизны контура детали, мм;

^ - длина дуги среза, мм.

На основе проведенных исследований установлены оптимальные значения высоты настила для синтетических тканей. Так, например, установлено, что верхний уровень высоты настила из полиэфирных тканей с поверхностной плотностью 280 г/м2 и толщиной 0,7 мм составляет 32 полотна.

Было отмечено, что при резании синтетических тканей наблюдается налипание на нож СРЛМ продуктов деструкции ткани и спекание деталей в пачке по высоте настила. Учитывая, что теплостойкость некоторых полимеров зависит от деформации, вызванной определенной нагрузкой и нагревающимся ножом, проведены исследования, определяющие начальную температуру плавления синтетических тканей в зависимости от их поверхностной плотности, представленные на рисунке 1. При рассмотрении системы «нож-настил - окружающая среда» определены источники теплообразования за счет внутреннего трения частиц обрабатываемого материала при их перемещении под действием ленточного ножа трения продуктов деструкции материала о передние режущие грани ножа и трения боковых граней ножа о поверхности обрабатываемого материала

Анализ составляющих теплообразования показал необходимость улучшения чистоты реза ткани путем охлаждения кромки ножа централизованной подачей сжатого воздуха.

Рисунок 1 - График зависимости температуры плавления материала (100% ПЭ) от его поверхностной плотности

Третья глава посвящена исследованию динамических процессов раскройной ленточной машины, влияющих на точность кроя.

Рассмотрена совокупность погрешностей, связанная с геометрическими параметрами ножа, его движением и установкой. Определено, что основными составляющими погрешности кроя, является погрешность, возникающая в результате сгиба ножа заготовкой деталей, а также погрешность, вызванная периодическими поперечными колебаниями ножа, возникающими в результате недостаточного натяжения и биением шкивов.

Получены расчетные зависимости, которые позволяют учесть влияние на погрешность кроя высоты настила, биение направляющих шкивов и технологического натяжения ленточного ножа.

Приведена расчетная схема для определения натяжения нижней части рабочей ветви ленточного ножа и выполнен силовой расчет. В результате зависимость натяжения нижней ветви ленточного ножа от действия боковой силы представлена в виде:

_ Г0(а,+а2)соза2 . Т 5ш(а,+а2) ' ^

где - углы наклона нижней и верхней ветви ножа,

То - первоначальное натяжение ножа.

На рисунке 2 приведены графики для определения натяжения ленточного ножа в зависимости от безразмерных параметров, выражая отношение

нижней к верхней ветви ножа как - линия 2, = 2 - линия 3):

= 7Г" (е — 1 - линия 1, 1,2 Н-

Рисунок 2 - График изменения натяжения ножа при его отклонении от линии реза

В результате динамического расчета подсистемы «шкив-ленточный нож» получено дифференциальное уравнение малых поперечных колебаний ленточного ножа в виде уравнения:

и определена собственная частота колебаний ленточного ножа:

где — линейная плотность ножа, кг/м;

длина ножа от точки приложения боковой силы до нижнего

шкива, м;

V - скорость ножа, принятая 20 м/с; Т- натяжение ножа, Н. На рисунке 3 представлены графики собственных частот колебаний ленточного ножа в зависимости от высоты настила и натяжения ножа.

Полученные теоретические и экспериментальные данные позволили сделать вывод, что основная (собственная) частота колебаний ленточного

ножа не превышает частоты биения нижнего шкива при всех допустимых параметрах. Проведенный прочностной эксперимент ножа, показал возможность увеличения натяжения ленточного ножа от рекомендуемого 270-3ООН до 450-500Н, что увеличивает частоту колебания ножа, не ухудшая качества кроя.

Высота настила,

Рисунок 3 - График зависимости собственной частоты колебаний

от высоты настила при натяжении ножа, соответственно, равному 200, 300,450, 900Н

При исследовании вынужденных колебаний нижней ветви ленточного ножа, между заготовкой деталей и нижним шкивом, полагали, что биение шкива описывается гармонической функцией следующего вида:

X* = asinw/

........ , (4)

где а - амплитуда колебаний шкива; уу — частота кинематического возмущения. В соответствии с расчетной схемой (рисунок 4) абсолютное перемещение ножа ^определили, как функции координаты Z и времени t в перенос ном и относительном движении:

а2х„„ _ д2х„

- + 2v-

ot2

dzdt

[т-А

dz1

34 dt2

-2v

э2х. /

+(r_v(5) dzdt v ' dz1 W

В действительных переменных рассматриваемые перемещения имеют

вид:

X, = —zsin wt ■

п j

Ш

X™ - Л sin—sin wt

от |

где - амплитудная функция относительного перемещения,

удовлетворяющая граничным условиям закрепления ленточного ножа;

емещение точек (сечения) ленточного ножа в перенос-

Рисунок 4 - Схема отклонения ленточного ножа в системе «шкив-нож»

Вычисляя производные от функций Хп и Xот, определяющих переносное и относительное движение ножа, имеем:

В уравнении (7) комплексная функция А» отображающая действительную амплитуду А.

После подстановки соотношений (6) и (7) в уравнение (5) определили действительную амплитуду относительного движения:

Расчет параметров уравнения (8) в среде МаШСАБ позволили получить следующую зависимость (рисунок 5) погрешности кроя при допустимых значениях высоты настила.

Погрешность 0004 кроя,м 00035

оооз

0 0025 A(z) 0 002 0 0015

5 10

0 001 4

i 1 1 ! 1 1 [

г . [—.

! J___ L _

-- __ /

--- ~ --- --- ----- i

О 0 02 0 04 0 06 0 08 0 1 0 12 0 14 0 16 г

Высота настипа, м

Рисунок 5 - Зависимость отклонения ленточного ножа по высоте настила от 1мм до 150 мм.

В четвертой главе представлены результаты производственной проверки рекомендаций работы и расчет экономической эффективности от внедрения технологического процесса раскроя. Полученные рекомендации, включающие режимы раскроя и рациональные значения параметров рабочих инструментов, были проверены в раскройных цехах производственного объединения ЗАО «Радуга» и на швейном предприятии ООО «ФИКО» г. Орла.

В целом проведенный анализ и полученные результаты показали, что внедрение усовершенствованных режимов раскроя и использование реко-

мендуемых параметров позволило значительно улучшить качество кроя деталей.

Повышение качества раскроя позволило снизить процент брака и получить экономическую эффективность как за счет повышения производительности труда в результате исключения операции осноровки деталей, так и за счет снижения нормы расхода материала по определенным моделям в связи с ликвидацией припусков на осноровку.

Экономический эффект от повышения точности раскроя при выпуске 219,5 тыс. ед. изделий составил 318,1 тыс. рублей.

Основные результаты и выводы

1. На основании анализа литературных и патентных источников показано, что одним из основных методов раскроя текстильных полотен из заготовок остается раскрой методом пиления на стационарных раскройных ленточных машинах.

2. Разработана классификация факторов, влияющих на точность кроя способом пиления. При этом выделены две группы факторов: независимые -значения которых изменяются случайно, независимо от действия специалистов, проектирующих и осуществляющих процесс раскроя и зависимые -значения которых можно выбирать в ходе проектирования процесса с целью достижения заданных значений параметров, характеризующих качество деталей кроя.

3. Исследования, проведенные с использованием методики планирования многофакторных экспериментов, показали, что значения погрешности кроя деталей в технологических процессах раскроя тканей из синтетических волокон характеризуется регрессионными зависимостями.

4. На основе проведенных исследований установлено, что процесс раскроя из настила можно рассматривать как две регрессионные модели ввиду различного отклонения ленточного ножа при его движения по выпуклому и вогнутому контуру.

5. Установлено, что для снижения погрешности кроя деталей высота настила в рассмотренных технологических процессах не должна превышать для выпуклого контура 40 полотен, а для вогнутого - 32 полотна. В случае, когда раскладка содержит два вида контуров, количество полотен выбирается по минимальному значению.

6. Даны рекомендации и предложена схема охлаждения ленточного ножа за счет сжатого воздуха, направленного на режущую кромку ножа с целью улучшения чистоты среза и частичного спекания между полотнами настила.

7. Предложено устройство контроля и регулирования натяжения ленточного ножа СРЛМ, которое в совокупности с использованием оптимальных значений параметров раскроя, позволило повысить точность и чистоту кроя за счет увеличения натяжения ножа почти в два раза.

8. Определены собственная частота колебаний и натяжение нижней ветви ленточного ножа в зависимости от значения боковой силы.

9. Получена расчетная зависимость для определения амплитуды поперечных колебаний в относительном движении, что позволило рассчитать собственную погрешность кроя и подтвердить правильность проведения оптимизации параметров раскроя, в частности высоты настила и натяжение ленточного ножа.

10. Проведенная производственная проверка показала наличие экономического эффекта от внедрения рекомендаций технологического раскроя.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. Моськина Е.Л., Некрасов Ю.Н., Чернышев В.И. Динамика и конструктивные особенности раскройно-ленточных машин// Механизмы и машины ударного, периодического и вибрационного действия: Материалы междунар. науч. симп. - ОрелГТУ, 2000. - с.200-203.

2. Чернышев В.И., Некрасов Ю.Н., Моськина Е.Л. Анализ влияния вибрационных характеристик раскройно-ленточных машин и параметров технологического процесса на точность кроя // Новое в Экологии и безопасности жизнедеятельности: Тез. докл. междунар. экологического конгр. - СПб., 2000. - с. 234.

3. Моськина Е.Л., Мудров В.В., Чернышев В.И. Математические модели раскройных машин для исследования динамики процесса резания // Современные наукоемкие технологии (Прогресс - 2001): Тез. докл. международ, научно - практ. конф. - Иваново, 2001. - с. 271-272.

4. Моськина Е.Л., Некрасов Ю.Н., Чернышев В.И. Снижения виброактивности системы «шкивы —нож -настил» раскройных ленточных машин

и совершенствование процессов резания// Вестник ДИТУД — ДЙмитровград, 2001 .-№ 2(8).-с.24-27.

5. Мудров В.В., Некрасов Ю.Н., Моськина Е. Л., Чернышев В.И. К вопросу повышения точности раскроя материалов на стационарных ленточных машинах// Вестник ДИТУД - Димитровград, 2002 .- № 4(14). - с.53-56.

6. Моськина Е.Л., Некрасов Ю.Н. Анализ факторов раскройного оборудования, влияющих на отклонение размеров деталей кроя // Потребительский рынок: качество и безопасность товаров и услуг: Тез. докл. между-нар. научно-практ. конф. - Орел, 2002. - с.213-214.

7. Моськина Е.Л. Точный крой как одна из совокупностей качества одежды // Стратегия качества, безопасность и конкурентоспособность товаров и услуг на потребительском рынке: Материалы междунар. научно —практ. конф. - Орел : Коммерческий ин-т., 2003 - с. 47-49.

8. Моськина Е.Л., Некрасов Ю.Н., Чернышев В.И. Технологические аспекты получения качественного кроя из современной ткани на стационарной раскройной ленточной машине. // Мода и дизайн: исторический опыт — новые технологии: Материалы 6-й междунар. науч. конф. - СПб.: СПГУТД, 2003.- с. 193-195.

9. Моськина Е.Л. Исследование параметров движения режущего инструмента стационарной раскройной ленточной машины// Известия Орел-ГТУ, 2003 - №3-4.- с. 73-74.

10. Патент №2221691 C1RU, МКИ 7 В26 Д1/46, Д06 Н7/00, Устройство контроля и регулирования натяжения ленточного ножа стационарной раскройной машины/ В. В. Мудров, Ю. Н. Некрасов, Е. Л. Моськина.- за-явл.: 06.05.2002; Опубликован 20.01.2004, Бюл.№2.

Орловский государственный технический университет Лицензия № 00670 от 05.01.2000.

Подписано к печати 05.04.2004г. Формат 60x84 1/16. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № / С ¿г /Ч -

Отпечатано с готового оригинала- макета на полиграфической базе Орел! 1 У 302020, г.Орел, Наугорское шоссе. 29.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 Состояние вопроса, постановка и обоснование задач исследования.

1.1 Анализ существующих методов раскроя ткани, выявление их основных характеристик.

1.1.1 Традиционные методы раскроя.

1.1.2 Нетрадиционные методы раскроя.

1.1.3 Раскрой ткани на автоматизированном раскройном оборудовании.

1.2 Факторы, характеризующие и определяющие качество деталей кроя.

1.2.1 Факторы, характеризующие свойства раскраиваемых деталей.

1.2.2 Факторы, определяющие конфигурацию деталей.

1.2.3 Факторы, определяющие параметры раскроя настилов.

1.2.4 Факторы, характеризующие параметры режущего инструмента.

1.3 Анализ существующих методов исследования нагружения ленточного ножа. 4С

1.4 Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2 Экспериментальное исследование процесса раскроя.

2.1 Определение варьируемых факторов для установления оптимальных значений параметров процесса раскроя.

2.2 Разработка методики проведения эксперимента по определению значений параметров процесса раскроя.

2.3 Определение составляющих предельной погрешности измерения.

2.4 Статистическая обработка результатов эксперимента по определению погрешности деталей кроя.

2.5 Построение регрессионных моделей по данным эксперимента.

2.5.1 Определение первой регрессионной модели.

2.5.2 Определение второй регрессионной модели. '

2.6 Преобразование уравнений регрессии с переходом к именованным величинам.

2.7 Исследование влияния температуры кромки ножа на чистоту среза деталей.

2.7.1 Теоретический анализ системы «нож - настил - окружающая среда».

2.7.2 Анализ влияния структурных составляющих процесса теплообмена на раскрой настила.

2.7.3 Исследование направлений снижения налипания элементов деструкции полимера на нож.

2.8 Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3 Исследование динамических процессов раскройной ленточной машины, влияющих на точность кроя.

3.1 Особенности работы ленточного ножа раскройной машины и силовой расчет подсистемы « нож-шкив».

3.1.1 Теоретические исследования величины прогиба ленточного ножа от приложенной боковой нагрузки.

3.1.2 Экспериментальные исследования величины прогиба ленточного ножа от приложенной боковой нагрузки. Ю

3.2 Динамический расчет подсистемы « шкив - ленточный 108 нож».

3.2.1 Вывод дифференциального уравнения малых поперечных колебаний ленточного ножа.

3.2.2 Определение собственных частот колебаний ленточного ножа.

3.2.3 Определение амплитудной функции вынужденных колебаний ленточного ножа.

3.3 Расчет погрешности кроя и сопоставление их с экспериментальными данными.

3.4 Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4 Производственная проверка рекомендаций работы и расчет экономической эффективности от внедрения технологического процесса раскроя.

4.1 Результаты производственной проверки полученных рекомендаций на Орловском швейном объединении ЗАО «Радуга»

4.2 Расчет экономической эффективности от внедрения технологического процесса раскроя на Орловском швейном объединении ЗАО «Радуга».

4.3 Выводы по главе

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Высокое качество кроя является одним из основных факторов, определяющих конкурентоспособность товаров швейной промышленности. Важное место в решении этой задачи принадлежит подготовительно-раскройному производству швейных предприятий, в частности процессам раскроя материалов, которые определяют качество изготовленных изделий, их материалоемкость и трудоемкость. Применения высокопроизводительного оборудования на базе рациональных методов обработки швейных изделий, обеспечивает высокую эффективность изготовления изделий. Повышение требований к качеству деталей кроя вызвано также внедрением автоматизированных швейных машин, эффективность работы которых в значительной степени определяется точностью и чистотой срезов деталей.

Качество изделия закладывается уже на этапе раскроя текстильных материалов на детали и из общего количества дефектов в изделии 14 % возникает из-за неточного кроя [93]. Раскрой текстильных материалов связан с рядом трудностей и недостатков, которые заключаются в быстром затуплении режущего инструмента, вызванного трением и налипанием на рабочую часть продуктов деструкции материала. А также в большом количестве брака по линии реза детали из-за относительного смещения слоев настила и отклонения ленточного ножа при поворотах, зависящее от высоты настила, размера раскраиваемой детали и от вибрации ленточного ножа, амплитуда которого может достигать 6-8 мм [6]. Повышение точности может быть достигнуто за счет оптимизации параметров раскроя и совершенствования конструкции раскройного оборудования.

Анализ технологических процессов раскройного производства показал, что погрешность срезов деталей в ряде случаев превышает предельно-допустимые отклонения в два и более раза [6,26,57,68,103].

В настоящее время в швейной промышленности большое внимание уделяется переработке тканей из синтетических нитей, наибольшее применение из которых получили ткани из полиэфирных волокон, позволяющие создавать большое разнообразие фактур.

Существующий технологический процесс раскроя не удовлетворяет современным требованиям обеспечения качества и точности кроя. Особенно это заметно при выкраивании из тканей, содержащие направленный рисунок, полоску, клетку, где приходится проводить дополнительную контрольную подрезку (осноровку) по лекалам для соблюдения общего рисунка или при выкраивании делить настил на две части для более точного выполнения кроя. Все эти затраты увеличивают трудоемкость изготовления и увеличивают расход материала.

Особенности переработки синтетических тканей в подготовительно-раскройном производстве накладывают свои требования и малоизучены.

В связи с этим исследование технологического процесса раскроя синтетических тканей и оптимизации его параметров резания с целью повышения качества кроя является актуальным.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью работы является улучшение процесса раскроя синтетических тканей, направленного на достижение точного кроя и на снижение материалоемкости и трудоемкости изготовления изделий путем оптимизации параметров раскроя и совершенствования конструкции стационарной раскройной ленточной машины (СРЛМ).

Исходя из поставленной цели, следует решить следующие задачи: 1. Проведение анализа современной технологии раскроя материала.

2. Выявление математической зависимости между погрешностью кроя деталей и факторами, характеризующими собственно процесс раскроя.

3. Определение значений факторов, при которых отклонения деталей от номинала не превышают допустимых пределов.

4. Исследование динамики процесса движения ленточного ножа и влияние параметров механизма привода ножа на качество кроя.

5. Оптимизация режимов резания, при которых амплитуда вынужденных колебаний ленточного ножа не превышает допустимой погрешности кроя деталей и обеспечивает чистоту срезов.

6. Экспериментальная проверка выполненных разработок на основе полученных теоретических данных.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА.

-Теоретически и экспериментально определены оптимальные параметры технологического процесса раскроя на стационарной ленточной машине.

-Определена предельная высота настила при раскрое синтетических тканей.

-Разработана математическая модель и методика расчета системы «шкив- нож -настил », позволяющая установить оптимальные значения технологического натяжения ножа, при котором погрешность кроя деталей не превышает допустимой величины.

-Выведена математическая зависимость между погрешностью кроя деталей и факторами, характеризующими параметры раскроя настилов.

-Обоснованы рекомендации по снижению налипания продуктов деструкции материала на режущий инструмент и, тем самым, улучшению чистоты срезов деталей и частичного- предотвращения спекания синтетических полотен в пачке кроя.

ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Теоретической и методологической основой исследования служат труды ведущих отечественных и зарубежных авторов по вопросам теории резания текстильных материалов.

Исследования проводились с использованием моделирования, являющегося результатом применения статистических методов постановки полного факторного эксперимента. Эксперименты проводились при раскрое настилов на СРЛМ. Кроме стандартных методик и инструментов, в экспериментах использовались оригинальная конструкция приспособления для определения замера выходного параметра исследуемого процесса резания и лабораторная установка для определения температуры плавления тканей из синтетических волокон. Для определения натяжения ленточного ножа разработано принципиально новое устройство.

ДОСТОВЕРНОСТЬ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ подтверждена лабораторной и производственной проверкой. Рекомендуемые технологические режимы раскроя проверены в лаборатории кафедры «Технологии и конструирования швейных изделий», в производственных условиях фабрики «ФИКО» и швейного объединения ЗАО «Радуга» г. Орла.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ. Предложена методика динамического расчета передачи с гибкой связью позволяющая определить и оптимизировать технологические параметры процесса раскроя синтетических тканей и прогнозировать качество кроя. Рекомендации по совершенствованию раскройной ленточной машины включены в заявку на изобретение «Устройство контроля и регулирования натяжения ленточного ножа стационарной раскройной машины», по которой получен патент №2221691 РФ. Внедрение рекомендаций по раскрою тканей из синтетических нитей позволило повысить точность раскроя в 1,5-2 раза при требуемой чистоте среза, что приводит к экономии материала и трудовых затрат.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения работы докладывались и обсуждались на:

• Международном научном симпозиуме « Машины и механизмы ударного, периодического и вибрационного действия», Орел, 2000 г.

• Международной научно-технической конференции « Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Прогресс- 2001), Иваново, 2001 г.

• Международной научно-практической конференции «Потребительский рынок: качество и безопасность товаров и услуг», Орел ГТУ, 2002 г.

• Международной научно-практической конференции «Стратегия качества, безопасность и конкурентоспособность товаров и услуг на потребительском рынке», Коммерческий институт, г. Орел, 2003г.

По результатам выполненных исследований опубликовано 9 работ.

1. Амирханов Д. Р. Исследование процесса вырубания деталей из настила тканей // Швейная промышленность. — 1974. - №5.- с. 11-13.

2. Амирханов Д. Р К вопросу о точности при раскрое деталей из ткани и трикотажа на вырубных прессах.// Тр. НИИЛегмаш. - Орел, 1971.-сб.№1.-с.136-149.

3. Амирханов Д. Р., Баканов Н. И., Капустин И. И. Исследование основных технологических параметров вырубочных прессов и режущего инструмента для раскроя деталей швейных и трикотажных изделий// Швейная промышленность. — 1967. - №3.

4. Анастасиев А. А. Проектирование и расчет закройных машин// Известия вузов «Технология легкой промышленности». — 1965. - №1.

5. Апарин Г.А., Городецкий И.Е. Допуски и технические измерения М., 1956.- 128 с.

6. Базюк Г.П. Резание и режущий инструмент в швейном производстве. - М.: Легкая индустрия, 1980. - 187 с.

7. Базюк Г.П., Михайлов-Тепляков В.А. Автоматизированный способ раскроя материалов лучом лазера. // Легкая промышленность. - Киев, 1970.- №5.-с. 13-15.

8. Бартнев Г.М., Зуев Ю.С. Прочность и разрушение высокоэластичных материалов. - М.: Химия, 1964. - 387 с.

9. Боткин А. И. Исследование процесса резания настилов ткани на раскройной ленточной машине: Автореф. дис. канд. техн. наук. - Киев, 1979-24 с.

10. Боткин А.П. Резервы производительности современного раскройного оборудования. - Материалы Всесоюзной конференции, - Киев, 1975.-С.138-139.

11. Братчик И.М. Конструирование женских пальто сложных форм и покроев. - М.: Легпромбытиздат, 1986.- 240 с.

12. Бронштейн И. Н., Семендяев К. А. Справочник по математике. -М. : Наука, 1980.-976 с.

13. Вальщиков Н.М. Оборудование швейного производства. - М.: Легкая индустрия, 1995. — 256 с.

14. Вальщиков Н.М. Расчет и проектирование машин швейного производства. - Д.: Машиностроение, 1973. - 235 с.

15. Веденеева Е.М. Исследование процесса резания текстильных материалов в раскройном производстве: Автореф. дис. канд. техн. наук. - С-Петербург, 1999.- 20 с.

16. Воронина Т.И. Об осыпаемости тканей при резании микроплазменной струей // Швейная промышленность. - 1974.- №4. - с.8-9.

17. Галынкер И. И., Сафронова И. В. Механическая технология производства одежды. - М.: Легкая индустрия, 1977. - 296 с.

18. Галынкер И. И., Сафронова И. В. Распределение допусков в зависимости от размеров выкраиваемых деталей// Швейная промышленность.-1968-№1.

19. Галынкер И. И. Исследования отклонений размеров кроя в зависимости от их положения по высоте настила// Швейная промышленность. - 1966 - № 6.

20. Галынкер И.И. Механизация технологических процессов подготовительно-раскройного производства. - М.: Легкая индустрия, 1968. -168 с.

21. Голубкова В. Т., Филимоненкова Р. Н., Шайдоров М. А. и др. Подготовительно-раскройное производство швейных предприятий: Учеб.пособие; - Мн.: Высш. школа., 2002. - 206 с.

22. Голынкер И. И. Подготовка и настилание тканей. М.: Легкая индустрия, 1969. - 348 с.

23. Град И. Н., Авсеев Е.Г. Организация рационального использования материалов в швейной промышленности. - М.: Легпромбытиздат, 1986.

24. Гуль В.Е. Структура и прочность полимеров. — М.: Химия, 1971.-344 с.

25. Гумилевская А., Гарин В. А. Организация раскройного производства на швейных фабриках. — М.: Легкая индустрия, 1970. - 232 с.

26. Драгилев И. Г., Комиссаров А. И., Соколов В. Н. Исследование стойкости виброножей раскройных машин// Известия вузов: «Технология легкой промышленности» - 1984. - №3.

27. Дубейковский Е. Н., Саввушкин Е. Сопротивление материалов. -М. : Высш. школа, 1985.

28. Зайдель А.Н. Элементарные оценки ошибок измерения. - М., Наука, 1965.

29. Зржевский В. А., Павленко Ю. Исследование возможности раскроя тканей микроплазменной дугой// Швейная промышленность — 1971. -№2.-с . 30-33.

30. Иванов А. Г. Измерительные приборы в машиностроении. - М.: Издательство стандартов, 1981.- с.78.

31. Калмыков В. Г., Черепенько А. П., Смирнов А. А. Оборудование для подготовительно-раскройного производства// Швейная про-мыпшенность. - 1986. - №1 - с. 23- 24 .

32. Капустин И. И., Долин Е. А. Исследование процесса сжатия тканей//Швейная промышленность. - 1963.- №5.- с. 24-30 .

33. Капустин И.И. Резание и режущий инструмент в кожевенно- обувном производстве.- М., 1950.

34. Кирпичев М.В. Теория подобия. - М.: Издательство Академии наук СССР, 1953.-96 с.

35. Коблякова Е. Б. Основы конструирования одежды. - М.: Легкая индустрия, 1989. -248 с.

36. Кокеткин П.П., Сафронова Г.П., Кочегура Т.Н. Пути улучшения качества изготовления одежды. — М.: Легпромбытиздат, 1989.-240 с.

37. Колесникова П.А. Эксплуатационные свойства тканей и современные методы их оценки. - М.: Научно-техническая литература РСФСР, 1960.-475 с.

38. Лебедев А. Н. Моделирование в научно-технических исследованиях. — М.: Радио и связь, 1989.- 90 с.

39. Маликов Ф., Тюрин Н.И. Введение в метрологию. - М.: Издательство стандартов, 1966. - 248 с.

40. Малое Н.И. Основы теории колебаний. Пособие для учителей.- М.: Просвящение, 1971.- 197 с.

41. Машина раскройная ленточная марки РЛ- 630 - 1/ Руководство по эксплуатации. - АООТ Орел-Легмаш, 2001. - 33 с.

42. Миркин Л.И. Физические основы обработки материалов лучами лазера.- М.: Машиностроение. - 1975.

43. Машина раскройная ленточная марки РЛ -630./ Руководство по эксплуатации РЛ-630-1. - АОО «ОрелЛегмаш», 1992 .- 29 с.

44. Модернизация раскройно-ленточной машины с устройством для антиадгезионной смазки./ Отчет Орловского ШШЛегмаш. Тема 40-76.-Орел., 1976.-31 с.

45. Методика конструирования женской верхней одежды, ЦНИ- И11Ш.-М., 1980.

46. Михайлов-Тепляков В. А. Об автоматизированных раскройных комплексах// Швейная промышленность - 1973. - №1.- с. 14-16.

47. Моськина Е.Л., Некрасов Ю.Н., Чернышев В.И. Динамика и конструктивные особенности раскройно-ленточных машин// Механизмы и машины ударного, периодического и вибрационного действия: Материалы междунар. науч. симп. - ОрелГТУ, 2000. - с.200- 203.

48. Моськина Е.Л., Некрасов Ю.Н., Чернышев В.И. Снижения виброактивности системы «шкивы - нож -настил» раскройных ленточных машин и совершенствование процессов резания// Вестник ДИТУД - Димитровград, 2001 .- № 2(8). - с.24-27.

49. Мотейл В. Машины и оборудование в швейном производстве, - М.: Легпромбытиздат, 1986. - 237 с.

50. Мудров В.В., Некрасов Ю.Н., Моськина Е. Л., Чернышев В.И. К вопросу повышения точности раскроя материалов на стационарных ленточных машинах// Вестник ДИТУД - Димитровград, 2002 .- № 4(14).-с.53-56.

51. Навасардян Г. К проблеме разработки объективных методов и средств измерения тканей// Швейная промышленность - 1974. - №3.-с.29-31.

52. Налимов В.В. Теория эксперимента. - М.: Наука, 1971.

53. Наумович СВ., Сверщевский Г.А. Система автоматизированного проектирования раскроя одежды // Швейная промышленность. — 1995.-№3.-с. 25-26;

54. Некрасов Ю.Н. Исследование процессов машинного настилания тканей и разработка технологических требований к настилочным машинам: Дисс. канд. тех. наук:- 05.19.04/ Ленингр.ордена Труд.Красн.знамени ин-т текст, и легк. пром-ти. - Л. - 1977.- 178 с.

55. Опыт внедрения зарубежного подготовительно-раскройного оборудования на швейных объединениях Минлегпрома России. - М.: Лег-проммеханизация, 1990.-71 с.

56. Орлов П.И. Основы конструирования :Справ.-метод. пособие. В 2- X т./ Под ред. П.Н. Усачева. - М.: Машиностроение, 1988. - Т. 1. - 560 с.

57. Орлова Т.М., Изотов. А.Г. Обзор и сопоставительная таблица по раскойным ленточным машинам: Обзор/ Орловский НИИЛегмаш -Орел, 1980. -23с.

58. Орловский Б.В. Основы автоматизации швейного производства. - М.: Легкая индустрия, 1973 - 278 с.

59. Пановко Я. Г., Гуданова И. И. Устойчивость и колебания упругих систем. - М.: Наука, 1987.

60. Парыгина М. М. Технология получения точного кроя// Швейная промышленность. - 1986. - № 4.

61. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Введение в системный анализ. - М.: Высшая школа, 1989.- 235 с.

62. Першина Л. Ф., Петрова В. Технология швейного производства // Учеб. для сред. учеб. заведений. — 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Легпромбытиздат, 1991. — 416 с.

63. Писаренко Г. С, Яковлев А. П. Справочник по сопротивлению материалов. - Киев.: Наукова думка, 1975.

64. Подолякин В.И. Автоматизированный комплекс рационального использования материалов на швейном предприятии. - М.: Легпромбытиздат, 1987.- 152 с.

65. Пономарев Д., Бидерман В. Л. Основы современных методов расчета на прочность в машиностроении. - М.: Машиз, 1952.

66. Провести анализ потребности швейной отрасли в подготовительно-раскройном оборудовании и выдать рекомендации// Отчет НИР. НИИЛегмаш. - Орел, 1984. - 31 с.

67. Проспекты нового оборудования подготовительно- раскройного производства фирмы C-tex (Англия), Bullmer, Curis (Германия), Setec( Франция), Rimoldi ( Италия) и др.

68. Раскройная ленточная машина марки РЛ-5 / Руководство по эксплуатации/ Орловский НРШлегмаш- Орел, 1976.- 40с.

69. Раскройная машина. Пат. 3818521 Германия. МКИ В 26 Д 3/10/ Koukal Aniton: Заяв. 31.05.88; опубл. 28.12.89.

70. Раскройные машины с ленточным ножом : проспекты фирмы Wastema - Германия - 4 с .

71. Раскройные машины с ленточным ножом: Проспекты фирмы Emil Hoogland Gmb - Германия- 2 с .

72. Раскройные машины с ленточным ножом: проспекты фирмы Pannonia -Венгрия,-5с.

73. Раскройная машина марки 20-Л: проспект фирмы Oteman- Испания- 1с.

74. Резервы производительности современного раскройного оборудования Материалы Всесоюзной конференции «Автоматизация раскроя тканей и обувных материалов». — Киев, 1975. - с. 93-94.

75. Русаков И. Технология швейного производства. — М.: Рос- техиздат, 1961.

76. Сафронова И. В. Технические методы и средства измерений в швейной промышленности. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983.-232 с.

77. Stoker.W.C. Automated cutting of limp materials: comparing the methods. //Bobbin , vol. 18,1977, N 10, p.37-42 : 3a рубежом, 1978. - № 1. -с.11-13.

78. Сбор, систематизация и изучение информации о подготовительно-раскройном оборудовании швейной отрасли: Промежуточный отчет / НИИлегмаш. Тема 61-83. - Орел, 1983.- 73с.

79. Светлицкий В. А. Механика гибких стержней и нитей. — М.: Машиностроение, 1978. — 222 с : ил.

80. Светлицкий В. А. Передачи с гибкой связью/ Теория и расчет. -М. : Машиностроение, 1967. - 151 с.

81. Светлицкий В. А., Стасенко И. В. Сборник задач по теории колебаний: Учебное пособие для студентов втузов. — М.: Высш. школа, 1979.-368 с.

82. Светлицкий В.А., Мирошник Р.А., Куркин В.И. Определение форм стационарного движения нити при произвольном угле запуска. -М., Машиностроение, 1974. - 41с.

83. Севостьянов А. Г. Методы и средства исследования механико- технологических процессов текстильной промышленности. -М.: Легкая индустрия, 1980.

84. Семенов А.Г., Наумович СВ. Новые рубежи развития АНРК // Швейная промышленность 1995.- №6.- с. 14-15.

85. Соколов И.В. Повышение качества раскроя тканей в настилах способом пиления, диссерт. канд. техн. наук: 05.19.04/ МТИ. - М., 1990. -130 с.

86. Спиридонов А. А. Планирование эксперимента при исследовании технологический процессов. - М.: Машиностроение, 1981.

87. Степин Ю.Д. Современные средства автоматизации процесса подготовки раскроя швейных изделий // Швейная промышленность. -1994.-№2.-с. 13-15.

88. Суздальцев А. В., Некрасов Ю. Н. Автоматизация подготовительно-раскройного производства на швейных предприятиях. — М.: изд. МДТП им. Ф.Э.Дзержинского, 1972 - 32 с.

89. Тимошенко П. Устройство стержней, пластин и оболочек. - М.: Наука, 1971.

90. Тарг СМ. Краткий курс теоретической механики.- М.: Наука, 1967.-478 с.

91. Тимошенко П., Янг Д. X., Уивер У. Колебания в инженерном деле/ Пер. с англ. Л. Г. Крнейчука; Под ред. Э. И. Григолюка. - М,: Машиностроение, 1985. — 472 с.

92. Тихомиров В.Б. Планирование и анализ эксперимента. - М.: Легкая индустрия, 1974. —260 с. lOl.TyroB И.И., Кострыкина Г.И. Химия и физика полимеров: Учеб. пособие для вузов.- М.: Химия, 1989.- 432 с.

93. Хавел И. Научно-технический прогрес в легкой промышленности. М.: Легпромбытиздат, 1985. - 56 с.

94. Шершнева Л. П. Качество одежды. - М.: Легкая индустрия, 1975-168с.

95. Янчевская Е.А. Конструирование верхней женской одежды. - М.: Легпромбытиздат, 1989.- 240 с. ПРИЛ0ЖЕНР1Я