автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Разработка автоматизированных методов подготовки производства верхнетрикотажных изделий с плосковязальных машин с целью ресурсосбережения

На правах рукописи

УДК 677. 025. 4: 658. 512. 011(043. 3)

МУРАКАЕВА ТАТЬЯНА ВЯЧЕСЛАВОВНА

РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ МЕТОДОВ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА ВЕРХНЕТРМКОТАЖНЫХ ИЗДЕЛИЙ С Ш10СК0ВЯЗАЛЫЖ МАШИН С ЦЕЛЬЮ РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЯ.

Специальность 05.19. 03 Технология текстильных материалов

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1997

Работа выполнена в Московской государственной текстильной академии имени А. Е Косыгина

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Кудрявин Л. А.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Севостьянов А. Г. „

кандидат технических наук, Николаев В. Д.

Ведущая организация: ТОО "Лана", город Москва

Защита состоится "^7" ///¿9/^Р1 1997 г' 0 " часов

заседании диссертационного совета К 053. 25. 02 в Московской госуд« ственкой текстильной академии имени А. Е Косыгина по адресу: 117 918, Москва, М. Калужская, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московской государственной текстильной академии.

Автореферат разослан " 1987 г-

Ученый секретарь диссертационного совета

Осьмин Н. А.

АННОТАЦИЯ

В диссертационной работе изложены результаты теоретических и экспериментальных исследований по разработке автоматизированных методов подготовки производства верхнетрикотажных изделий, вырабатываемых на ПВМ,

Работа выполнялась на кафедре технологии трикотажного производства Московской государственной текстильной академии им. А. Е Косыгина по договорной тематике кафедры в период 1992 -- 1994 г, и в рамках темы по ГРАБД на период 1994 - 1996 г.

На основании анализа периодической и патентной литературы установлено перспективное направление развития теории и оснащенности САПР автоматизированными методами подготовки производства и разработки методов автоматизированного проектирования структур трикотажа, с выявлением путей их выработки.

В качестве актуального направления разработки теории САПР, технологии и ассортимента трикотажных изделий выбрана область автоматизированной подготовки производства верхнетрикотажных изделий и структур трикотажа кулирных переплетений.

В работе разработана единая система проектирования структур трикотажа кулирных переплетений с учетом способов их реализации, основанная на методах математического моделирования, автоматизированного математического программирования и теории графов.

Определены базовые матрицы-таблицы, которые в закодированном виде содержат информацию о типе элемента структуры трикотажа (ЭСТ.) и всех возможных способах их получения.

Разработана методика пользования матриц-таблиц для описания структур трикотажа любых кулирных переплетений с определением процессов их получения.

Выведены алгоритмы расчета критического числа пропускаемых игл при разработке облегченных структур трикотажа кулирных переплетений.

На основании исследования физико-механических свойств и параметров трикотажа предложена базовая структура трикотажа облегченного жаккардового переплетения для выработки верхнетрикотажных изделий.

Уточнен алгоритм расчета кулирных трикотажных полотен и разработана программа для определения поверхностной плотности трикотажа и расхода сырья на изделие.

Автор защищает:

- результаты теоретических иеследовваний по разработке един матричной системы для проектирования структур трикотажа кулирных переплетений с учетом способов их получения;

- методику использования матричной системы для разработки структур трикотаж кулирных переплетений и определения путей их осуществления;

- аналитический метод расчета критического числа пропускаем игл при проектировании трикотажа облегченных структур с учетом у ловий прокладывания нити;

- результаты теоретических и экспериментальных исследований зависимости свойств трикотажа облегченных жаккардовых переплетен от числа выключаемых игл, с определением базовой структуры;

- результаты теоретических и экспериментальных исследоваш£ разработке алгоритма расчета трикотажа кулирных переплетений и г граммы расчета расхода сырья на изделие.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы: работа направлена на дальнейшее разви*; теории и практики трикотажного производства по разработке систе» автоматизированного проектирования трикотажа на основе оптимиза] процесса привводства, снижения материалоемкости изделий и опред< нии всех возможных вариантов получения структуры трикотажа кули] переплетений.

Основная цель работы направлена на создание единой системы проектирования структур кулирного трикотажа, способов их получе; с учетом особенностей петлеобразования.

В соответствии с целью в работе поставлены следующие задач

- разработка системы проектирования структуры трикотажа ку. ных переплетений с учетом способов их получения на основе метод автоматизированного математического программирования, моделиров и теории, графов;

- разработка аналитического метода исследования процесса п леобразования с учетом условий прокладывания нити, при выработк трикотажа с "длинными" протяжками;

- разработка облегченных структур кулирного трикотажа на б жаккардовых переплетений с учетом условий прокладывания нити;

- разработка методики определения материалоемкости и расхода ырья для верхнетрикотадных изделий сложных структур.

Для решения этих задач необходимо разработать:

- матрицы ЭСТ с учетом способов их получения на основе матема-ического представления процессов петлеобразования;

- математическое описание процессов образования элементов труктуры кулирного трикотажа;

- методику определения структурной взаимосвязи ЭСТ и способов

:х реализации с использованием матриц, на основе логической алгебры;

- установить ограничения, небходимые при разработке структур рикотажа с использовванием матриц ЭСТ и способов их реализации;

- структуру базы данных по способам выработки кулирных рисун-:атых и комбинированных переплетений с использованием теории графов;

- метод определения максимального числа выключаемых игл на вя-альных машинах при выработке трикотажа облегченных структур;

- исследовать свойства кулирного трикотажа облегченных струк-ур, полученных на базе жаккардового переплетения, - в зависимости от исла выключаемых игл;

- методику отработки ТУ с использованием методов неразрушакяце-о контроля, за счет применения автоматизированных методов, расчета

целью сниления трудозатрат и расхода сырья; .

- программы расчета поверхностной плотности и расхода сырья на олуфабрикат верхнегрикотажных изделий, с- ЛБЫ на основе уточненных лгоригмов определения длины нити в ЭСТ кулирного трикотажа, учиты-ающих процесс вязания и последующую влажно-тепловую обработку ВТО).

Мэтодика исследования. В работе проведены теоретические и экс-ериментальные исследоввания на основе информационного анализа тру-,ов отечественных и зарубежных ученых по технике, технологии и САПР рикотажного производства.

Реализация поставленных в работе задач проводилась с использо-анием методов автоматизированного математического программирования, ^тематического моделирования, линейной алгебры, теории графов и :спользованием ЭВМ для теоретических расчетов и обработки экспери-[ентальных данных. Постановка экспериментальных исследований прово-;илась с использованием методов математической статистики и матема-ического планирования эксперимента. Исследования свойств материа-:ов проводились е помощью известной нормативно-технической докумен-

- б -

тации (ГОСТ, ОСТ, ТУ* технологические режимы).

Научная новизна. На основании комплексного исследования проблем автоматизации методов проектирования верхнетрикотажных изделий при проведении теоретических и экспериментальных исследований авто ром впервые получены следующие результаты:

- на основе системного подхода разработаны основные теоретические положения системы автоматизированного проектирования структур и способов выработки трикотажа кулирных переплетений;

- разработаны матрицы-таблицы ЭСТ и вариантов вязального способа петлеобразования;

- на основе математических методов разработана методика использования матриц-таблиц для проектирования структур трикотажа и способов его получения, определение стуктуры трикотажа по известным вариантам процесса петлеобразования;

- предложена структура базы данных и граф по способам выработ ки кулирных рисунчатых и комбинированных переплетений;

- разработан аналитический метод исследования процесса петлес бразования и условий прокладывания нити, алгоритмы критического числа пропускаемых игл при вязании кулирного трикотажа одинарных, неполных жаккардовых переплетений;

- на основе экспериментальных исследований уситановлена зависимость евойств трикотажа облегченных структур, полученных на базе жаккардовых переплетений, от числа выключаемых игл и рекомендованс использовать в качестве базового накладное жаккардовое переплетение;

- уточнены алгоритмы определения длины нити в "длинных" прот? жках кулирного трикотажа с учетом процесса вязания и ВТО;

- на основании методов автоматизированного расчета материалоемкости предложена методика отработки ТУ верхнетрикотажных изделш кулирных переплетений с использованием методов неразрушающего кон: роля;

- предложена программа расчета поверхностной плотности и расхода сырья на полуфабрикат и изделие.

Практическая ценность. Разработанные система и методика прое] тирования трикотажа кулирных переплетений позволяют найти оптимал: ные пути получения структур трикотажа, выявить новые структуры и способы их получения, за счет чего расширить ассортимент верхнетр: котажных изделий, повысить их качество и найги пути снижения мате

риалоемкости.

Разработанная структура базы данных структур трикотажа кулир-ных переплетений и способов их реализации позволит разрабатывать новый ассортимент изделий, выбрать наиболее рациональный путь их изготовления и может быть использована при создании нового вязального оборудоввания.

Алпробация работ.

Аппробация работы проводилась в процессе проведения экспериментальных исследований на Акционерном обществе "Вариант" в 1992 -1994 г. (по договору о научно-техническом сотрудничестве между МГТА и ЗАО "Вариант" N 92-080-16). Разработанная система проектирования структур трикотажа с учетом вариантов их получения внедрена в учебный процесс на кафедре технологии трикотажного производства МГТА.

Основные положения диссертационной работы были доложены и об-суздены:

- на научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов МГТА им. А. Е Косыгина (декабрь 1993г.);

- на Российской республиканской научной конференции МГТА им. А. Е Косыгина.(ноябрь 1993 г.);

- на расширенном, заседании кафедры технологии трикотажного производства МГТА им. А.Е Косыгина (декабрь 1994 г.).

По материалам диссертации опубликовано пять статей.

Структура и объем работы. .Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав с выводами, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на, 327 страницах машинопиеног'о'текста, имеет 71 рисунка,- _42 таблицы,'' список литературы включает 147 наименований. Приложения представлены на 81 странице, включают рисунки к главе 2, распечатки программы и расчетов на ЭВМ.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении проведен анализ компьютеризации трикотажного производства, связанной с оснащением предприятий оборудовванием с электронным отбором рабочих органов и электронными системами управления. Даны направления дальнейшего развития теории и практики трикотажного производства по разработке систем автоматизированного проектирования трикотажа и выбору способов выработки этих структур.

- в -

В первой главе проведен анализ обеспеченности САПР трикота; и изучены направления в разработке автоматизированных методов и систем проектирования трикотажа кулирных переплетений. Выполнен обзор существующих методик и систем проектирования структур трш тажа кулирных переплетений и изделий.

Определены основные направления по разработке методик и си( обеспечения САПР трикотажа кулирных переплетений:

- создание единой системы проектирования структур с учетом процессов их получения, что позволит учесть все возможные вариа] и выбрать наиболее оптимальный путь;

- при создании методик проектирования поверхностной плотно* верхнетрикотажных изделий и длины нити в ЭСТ необходимо учитывав процесс их получения и последующую ВТО;

- - ресурсосбережение за счет разработки облегченных структу] для верхнетрикотажных изделий с учетом влияния числа пропускаем! игл на основные свойства трикотажных полотен и изделий;

- использование аналитического метода для анализа условий 1 кладывания нити при выработке облегченных полотен.

Установлено, что в системе обеспеченности САПР методиками ] системами для описания структур трикотажа кулирных переплетений ществуют либо узкоспециализированные методы на основе алгоритма ких языков, либо с использованием матричных и других методов ко, вания ЭСТ. Эти методики не дают информации о процессе получения и многообразии вариантов. Кроме того они трудоемки, разработяны бояьнйн^'тае случаев для решения 5£даЧ.

Вторая глава посвящена ра5р^5аг;г системы проектирования структур трикотажа кулирных переплетений с учетом процессов их : лучения, что дает возможность описать структуру любого кулирног< трикотажа с указанием всех возможных вариантов ее выработки и в: рать наиболее оптимальный путь.

Для этого на основе анализа процесса петлеобразования были делены три операции процесса, определяющие (базисные) его резул тат: заключение, прокладывание, кулирование. В общем виде струк переплетения (изделия) представлена в виде функции, определенно множестве различных ЭСТ:

Ф = {/!>,

где у1 - вид ЭСТ, 1=1,2,3 (петля, набросок, протяжка).

Определяющие операции представленные в виде графов, вершин

которых представляют собой типы определяющих операций:

- граф заключения А -> <zi}, i-3;

- граф прокладывания В -> í рi>, i=3;

- граф кулирования С -> -Cki>, i =2.

На основе математических методов и теории графов разработаны матрицы вариантов процессов петлеобразования для одной, двух нитей и двух нитей при двух отбойных плоскостях. Разработаны матрицы-таблицы ЭСГ для одной и двух нитей, элементы которых íaij> в закодированном виде содержат информацию о типе ЭСТ и пути их получения, следовательно:

yi = {aij>

-taij} Т izlf] zSflz3> e {р1Пр2ПрЗ> e Íklf1k2} yi -> f íai j>, где e - сочетание типов определяющих операций.

Предложена обобщенная методика использования матриц-таблиц для описания структур любых кулирных переплетений с учетом способов их образования, даны ограничения при ее использовании, влияювде на качество трикотажа. Матричный анализ в сочетании с разработанными обозначениями дополнительных технологических операций: сдвига, сброса, переноса, выключения игл дает возможность описывать структуры ажурных, перекресных, неравномерных переплетений и т.д.

Сформирована схема базы данных по структурам трикотажа кулирных переплетений и способам их реализации, на основе матриц-таблиц ОСТ, дспо™.цте.цькых -reхнологических .операций. На базе этой схемы разработан многоуровневый граф, который позволит с помощью ЭВМ и современных языков программирования получить полную информацию о структуре трикотажа, путях ее получения, выбрать наиболее оптимальный вариант ее осуществления. Граф поможет решить задачу по определению вида структуры трикотажа по известному способу ее реализации, выявить и описать новые переплетения, установить пути их получения и оценить возможнось выработки переплетения на том или ином виде оборудования.

Третья глава посвящена, решению задач аналитического исследования процесса петлеобразования, рассмотренного в трехмерном пространстве.

Разработаны алгоритмы расчета координат размещения нитеводи-телей и критического числа пропускаемых игл при вязании кулирного трикотажа облегченных структур для плосковязальных и кругловяваль-

ных машин.

Расчет критического числа пропускаемых игл для плосковяэаль-ных машин осуществляется по формуле:

г (РР/ьесСк - ус) к

т =---------------------- >

(г - хо) 25.4 где г - размер головки иглы;

РР - размер от оси язычка до внутренней части головки иглы; «¿к - угол кулирования;

х*, у0 - координаты размещения нигеводителя;

К - класс машины.

Проведены теоретические исследования влияния параметров рабо чих органов, класса машины, координат размещения нитеводителей на критическое число пропускаемых игл.

Правильность алгоритма определения критического числа пропус каемых игл для плосковязальных машин подтверждена эксперименталм ми исследованиями.

В четвертой главе проведен анализ свойств трикотажа облегчен ных структур для верхнетрикотажных изделий от числа выключаемых *

Предварительный расчет поверхностной плотности облегченных ч котажных жаккардовых полотен показал, что за счет выключения игл по изнаночной стороне от 1 до 5 материалоемкость снижается в пре^ лах от 30Х до 55%.

Выявлено, что при одинаковом рисунке поверхностная плотноси трикотажа жаккардового переплетения зависит от структуры, то ест] от числа ЭСТ различного типа, присутствующих в трикотаже.

Проведены испытания физико-механических свойств образцов тр] тажа облегченных структур с различным числом выключаемых игл, вы] ботанных на базе полного и накладного жаккардовых переплетений. С использованием математических методов планирования эксперимента получены зависимости, отражающие взаимосвязь поверхностной плотности и суммарной длины нити в ЭСТ от числа выключаемых игл.

На основании экспериментальных данных параметров трикотажа: плотности по вертикали и горизонтали, поверхностной плотности, с маркой длине нити в ЭСТ, по важнейшим физико-механическим свойст закручиваемое™, устойчивости к истиранию, растяжимости, воздухо ницаемости даны рекомендации для использования в качестве базово перплетения - накладного жаккардового.

- и -

На основе эксперимента даны рекомендации о числе пропускаемых игл для плосковязальной машины, которые подтвердили теоретические выводы третьей главы.

Пятая глава посвящена разработке автоматизированных методов подготовки производства. На основании анализа существующей на предприятиях методики отработки ТУ и технологических режимов вязания верхнетрикотажных изделий с ПВМ, установлено, что при использовании такой методики для проведения испытаний в соответствии с ГОСТ: на истирание, растяжимость, усадок после мокрых обработок, поверхностной плотности, процентного содержания сырья различного вида при условии выпуска 500 моделей в год, составит 2000 кг.. С целью ускорения подготовки ТУ и экономии сырьевых ресурсов при разработке ассортимента трикотажных-изделий, выпускаемых малыми партиями, предложена методика отработки ТУ с применением методов неразрушающего контроля, основанная на разработке автоматизированных методов проектирования материалоемкости, процентного содержания нитей различного вида для верхнетрикотажных изделий ку лирных переплетений.

Уточнены алгоритмы расчета "длинных" протяжек с учетом их образования на оборудовании и последующей ВТО трикотажа. Правильность разработанных алгоритмов подтверждена экспериментальными исследованиями образцов трикотажа, вырабатываемых с выключением различного числа игл.

Предложена программа расчета поверхностной плотности, расхода сырья на полуфабрикат, основанная на определении числа ЭСТ различных видов и длины нити в них по цветам или видам пряжи, с учетом уточненных алгоритмов расчетов, цветовой и матрично-цифровой методики кодирования структур трикотажа.

Результаты расчетов сложных структур верхнетрикотажных изделий подтвердили сходимость результатов с фактическими данными.

Программа расчета материалоемкости и предложенная методика подготовки ТУ аппробирована на моделях ЗАО "Вариант" и внедрена.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ГО РАБОТЕ

1. На основании анализа существующих методик автоматизированного проектирования трикотажа кулирных переплетений и процессов петлеобразования определены задачи создания системного подхода к САПР трикотажа.

2. Разработаны основные теоретические положения методики автоматизированного проектирования структурой процессов получения кулирных переплетений, основанные на определении возможных сочетаний базисных операций процесса петлеобразования и различных элементов структуры трикотажа (ЭСТ).

3. Разработаны матрицы-таблицы ЭСТ, включающие варианты процессов петлеобразования для их реализации при использовании в вязальной системе одной, двух и нескольких нитей, позволяющие описывать структуры любых кулирных рисунчатых и комбинированных переплетений.

4. Матричный анализ путей реализации процесса петлеобразования позволил выявить ряд новых, неизвестных ранее переплетений трикотажа с новыми ЭСТ, найти пути их реализации и решить задачу: по известному варианту процесса петлеобразования определить вид и описать структуру трикотажа кулирных переплетений и наоборот по заданным ЭСТ найти варианты процесса.

5. Анализ матриц-таблиц ЭСТ позволил выделить новый структурный элемент не известный ранее - пресс-петля, предложить структуру нового переплетения, включающую этот элемент и способ его реализации на вязальном оборудовании.

6. Впервые разработан обобщенный алгоритм анализа пользования матриц ЭСТ для описания различных типов структур переплетений, позволяющий машинными методами описать количественный и качественный состав структуры кулирного трикотажа.

7. Разработанный системный подход к САПР трикотажа является основой базы данных, позволяющей не только определить количественный

и качественный состав структуры трикотажного переплетения, его тип, пути получения структур, но и выбрать наиболее оптимальный путь выработки структуры, база данных представлена в виде многоуровнего графа, что значительно облегчает ее для восприятия ЭВК

8. Матрицы-таблицы ЭСТ позволяют на основе анализа возможностей вязального оборудования для производства кулирного трикотажа определить структуры переплетений, которые можно вырабатывать, выбрать наиболее оптимальный способ реализации переплетения, выявить новые возможности вязальных машин, создавать новые вязальные машины с более широкими рисунчатыми возможностями.

9. Разработан аналитический метод исследования процесса прокладывания нити для плосковязальных и кругловязальных машин, который позволяет определить критическое число пропускаемых игл для вязаль-

ного оборудования, вырабатывающего кулирный трикотаж с выключением игл, с целью его облегчения, дать рекомендации о возможном числе пропускаемых игл при вязании, например, неполных одинарных жаккардовых переплетений, в том числе накладного жаккардового переплетения и интарзии.

10. На основании экспериментальных исследований физико-механических свойств и параметров трикотажа жаккардовых переплетений с выключением игл предложено для выработки облегченных переплетений в качестве базового выбирать трикотаж накладного жаккардового переплетения при раппорте выключения игл по изнаночной стороне 1+3, установлено, что снижение материалоемкости на переплетениях с выс-тавом игл зависит от выбранного рисунка и структуры.

И. На основании анализа возможности снижения материалоемкости структуры полотна за счет выключения игл предложены оптимальные варианты переплетений на базе накладного жаккардового переплетения.

12. В результате анализа процесса отработки ТУ, технологических режимов и существующих методик САПР параметров трикотажа предложена методика разработки ТУ с использованием методов автоматизированного расчета основных параметров трикотажных полотен, изделий и определения расхода сырья на полуфабрикат.

13. Уточнены алгоритмы расчета некоторых ЭСТ, путем учета в них процесса выработки трикотажа непосредственно на оборудовании и коэффициентов усадки трикотажа, полученных после влажно-тепловой обработки. Полученные алгоритмы позволяют повысить точность определения длины нити в ЭСТ, точность расчетов по уточненным алгоритмам подтверждена экспериментальными исследованиями.

14. Разработан вариант описания структуры трикотажа, основанный на преобразовании патрона-матрицы рисунка в матрицу структуры с использованием цветовых и цифровых систем кодирования, учитывающих различные типы ЭСТ по цветам и видам пряжи, которая позволит описывать любое трикотажное кулирное переплетение. На базе предложенного варианта преобразования патрон-матрицы рисунка разработана программа расчета материалоемкости трикотажа и расхода сырья на полуфабрикат и детали изделия.

15. Созданное программное обеспечение позволит расчитать трикотаж монораппортных узоров, фасонные детали изделий, вырабатываемые по контуру, путем создания по цветовым патронам неквадратных цифровых матриц узора, соответствующих контуру детали.

16. Результаты расчетов по программе аппробированы на моделз ЗАО "Вариант". Программа принята для использования на ЗАО "Вариа]

Основное содержание работы отражено в публикациях:

1. Расторгуева Т. Е , Кудрявин JL А., Колесникова Е. R , Спорыхина Е И. Аналитический метод исследования процесса петлеоб зования для кулирных вязальных машин. - Известия вузов. Технологи текстильной промышленности, 1995, N 3, с. 67-71.

2. Колесникова Е. Е , Спорыхина R И., Смирнова А. В. , Муракаева Т. В. Математическая модель трикотажа кулирных переплет кий и процессов их реализации. - Известия вузов. Технология текс льной промышленности, 1996, N 2, с. 80-82.

3. Колесникова Е. Е , Спорыхина а И. , Муракаева Т. Е Матричн представление процессов петлеобразования. - Известия вузов. Техн логия текстильной промышленности, 1996, N 3, с. 60-62.

4. Колесникова Е.Е , Спорыхина Ей., Смирнова А.В., Муракаева Т. Е Математическое описание структуры и способов вире ботки трикотажа кулирных жаккардовых переплетений. - Известия bj зов. Технология текстильной промышленности, 1996, N4, с. 66-69.

5. Расторгуева Т. В., Колесникова Е. Н., Спорыхина В. И. Авто> газированный метод расчета поверхностной плотности. - Мэжвузовс1 сборник научных трудов. Новые ресурсосберегающие технологии в t¡ котажном производстве. - М. , МГТА, 1996, с. 16-21.

ЛР N 020753 от 04.03.93 Подписано в печать 16.05.97 Сдано в производство 19.05.97 Формат бумаги 60x84/16 Бумага множ. Усл. п. л. 1,0 Уч.-изд. л. 0.75

Заказ 207 Тираж 80

Электронный набор МГТА, 117918. Малая Калужская, 1