автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.06, диссертация на тему:Разработка элементов САПР технологической оснастки обуви

• ЗОСКОДШЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗШЕНЛ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ЛНСТЛТУТ ЛЕГКОЙ ПРОМШЛЕННОСТЛ

На правах рукописи

КЛСЕЛЫВ Сергей Юрьевич

удк 685.3i.osi : 621.7.073

РАЗРАБОТКА ЭЛЕМЕНТОВ САПР ТЕХНОЛОГ ЛЧЕСКОЛ ОСНАСШ ОБУВ Я

Специальность 05.19.06 - Технология обувных и коневенно-галантерейных изделий

'АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1990

> »

' У:- / ?

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного аыени технологическом институте легкой промышленности на федре технологии изделий из кожи.

Научный руководитель

Научный консультант

Официальные оппоненты -

Ведущее предлри,.;-.

доктор технических наук, профессор 3.А.Сукин:

кандидат физико-математических наук, доцент С.Б.Родэ.

доктор технических наук, профессор й.В.Лопандан; кандидат технических наук, доцент Е.М.Глазунова

Московское промызленно-торго-вое обувное объединение "Заря".

Защита состоится

____1990г. в час. на

заседании специализированного Совета Д.053.32.02 Московского ордена Трудового Красного Знамени технологического института легкой промышленности по адресу: 113806, г.Москва, ул. П.Осипенко, д.33.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЫМЛП. Автореферат разослан ...^5?.... 1990г.

Учений секретарь специализированного Совета, кандидат технических наук

/VI ; „

и»В*Гршзин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из 'основных направлений научно -технического прогресса является внедрение автоматизированных систем б различные сферы хозяйственной деятельности и, б первую очередь, в проектирование, управление оборудованием и технологическим процессами.

В условиях обувного производства, характеризуемого быстрый обновление« ассортимента изделий, особенно актуальной явдяетск задача автоматизации процессов проектирования, применения программно-управляемого оборудования для изготовления технологической оснастки обуви. Лнтенсшшое развитие электронно-вычислительной техники, рост ее доступности, появление специалистов, имеющих навыки работы с ЭВМ, создают предпосылки для широкого внедрения систем автоматизированного проектирования в обувной промышленности ( САПРО ).

Выполнение исследований, разработка и внедрение результатов работ, проводимых в области создания'трехмерных САПР для нукд обувной прпшшленности, предусматривается планами Государственного комитета-РСФСР по делам науки и высией школы, учебных заведений, ведущих отраслевых институтов.

Актуальность задачи разработки подсистем САПРО, предназначенных для работа с трехмерными объектами, определяется рядом причин. Прииеняеыые в настоящее время методы проектирования обувных колодок и пресс-форы разрабатывались применительно к технологии их изготовления на копировально-фрезерньк станках. При этом основный носителем информации о форме и размерах эле-неыта оснастки явчяется эталон его поверхности или комплект саблоиов, изготавливаемым вручную для каждого размера. Ручное изготовление эталона с помоцьо иршдитизшых рекувдах инструментов

предполагает использование ограниченного объема исходной информации о его форме и размерах. & результате форма эталона колодки, полученного в ходе натурного моделирования, не является, в строгой симсле слова, результатом инженерного проектирования, поскольку в ней ручником-колодочником заложена значительная доля субъективизма. По тем ко причинам затруднительным является научно-обоснованное градирование размеров колодок. Аналогичные проблемы возникают при проектировании и изготовлении пресс-форм, кроме того, недопустимо затягивается я удорожается процесс их изготовления.

Появление программно-управляемых коппровадыю-^резернмх станков даст реальную возможность отказаться от существующей технологии изготовления элементов технологической оснастки обули и лерейгл ¡с новой, основанном на подготовке упраиляюцих программ обработки поверхности объекта в ходе автоматизированного проектирования его пространственной формы.

Целью настоящего исследования является разработка способа проектирования элементов технологической оснастки обуви с помощью ЭВ:.1, ориентированного на получение информации для программного управления технологическим процессом их изготовления на фрез ерши, станках с ЧПУ.

В соответствии с поставленной цсл&и решена оледуюцпе задачи:

- проведен анализ существующие методов проект,пзования технологическом оснастки, опита создания трехмерних ^АШ? в СССР к за рубекон;

- разработана математическая модель поверхности элемента оснастки на основе имеющиеся дашак о внутренне;'! форме оПуа-л;

- лредиозеиа методика получения лифоралцла о ¿орме и размерах объектов типа "обувная колосса" и "стопа человека";

~ разработана .цегодака и программное обеспечение геометр;;-

четкого конструирования технологической оснастки при помощи средств машинной графики;

- разработана методика и программное обеспечение подготовки управляющих программ фрезерной обработки элементов технологической осн&лткя.

Научная новизна работы состоит в разработке:

- теоретических полоаений по проектирования элементов тех-цологаческо« оснастки обуви при поаощя ЭВМ;

- методики описания поверхностей обувных, колодок и пресс-форм с помощью непрерывного каркаса поверхности, использующей в качестве математического аппарата параметрические оикубичес-кие сплайны;

- маминого способа формирования управляющих программ обработки элементов технологической оснастки обуви;

- прибора для бесконтактного обмера стоп и колодок, а так:;:е методики проведения исследований при его использовании.

П е ai с тяче ока н з качим ость работы заключается в разработке алгоритмов и программ для автоматизированного проектирования колодок и пресс-фор!:, которые могут Оыть использованы в составе подсистемы САПР технологической оснастки обуви. Предлс-она методика автоматизированной подготовки данных для изготовления обувных колодок и пресс-форм на фрезерццх станках с ЧПУ, исклэ-ча:ои;ая стадию ручного изгитовлония серии шаблонов и эталонов поверхностей. Выполнен пакет программ подготовки информации для формирования украллягаих программ фрезерной обработки элементов технологической оснастки, работающий в составе програпаиого обеспечения устройства Ч!!У СЫС-11 фирмы 11 FIDíA ", управляющего работой ксягнровалвно-фрезерного станка Kf -2CG фирмы "STfJtRAS

Агг'ебздтд и пеаллпацми ргп.у л штатов . аяботч»

апробация результатов дасовотациоииои работы была проведена

в лаборатории моделирования и констуироваш'.я обуви Научно-исследовательского института резиновых; и латексных изделии.

Результаты диссертационной работы внедрены на Калининской комбинате искусственных кок и в учеоно;.1 процессе на кафедре технологии изделий из кони МТЛЛП.

Реальный экономически!! эффект от внедрения методики и пакета программ подготовки данных для кошровально-фрезерного станка с ЧПУ в условиях Калининского комбината искусственных кон составляет 5,3 тис. руб. лри изготовлении 25 фасонов пресс-форм для деталей низа обуви в год.

Диссертационная работа обсуждалась на заседании кафедры технологии изделии из кожи московского-ордена ¿рудового Красного Знамени технологического института легкой промышленности и оыла одоорена.

Основные положения работы докладывались и получили положительную оценку на:

- отраслевом научно-практической конференции молодых ученых и специалистов кояевенно-обувнои промышленности "Расширение ассортимента 11 повышение качества коли и -обуви - основное направление перестройки в отрасли" /г.Киев, 1988г./;

- Всесоюзной научно-исследовательской конференции "Совершенствование методов моделирования и конструирования обуви, изготовляемой но индивидуальным заказам населения"/!1.Шахты, 1988г./;

- Всесоюзной научно-техническом конференции иолодых исследователей но проблема» текстильной и легкой промышленности /г.Москва, 1990г./;

- юбилейной XIII научной конференции профессорско-преподавательского состава, иосляцснной 60-летию основания КТЛЛП

/г.Киев, 1990г./.

Публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы опубликованы в 10 печатных работах, тлеется положительное реыение по заявке на изобретение по теме работы.

Сз.уктура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четирех глав, заключения, списка литературы и прнлояення. Работа изложена на IV," страницах цаыинепнсиого текста, включает 38 расуиксв и 3 таблицы. Библзогрл£нш включает 10^ литературных источника.

соде?йа:;ле работы

В ввсдсиии обоснована актуальность теш диссертационной, работы, излозены основные положения рассматриваемой проблемы, йборцулдровшш цель и задача исследования.

И пеовоЯ г лапе "Теорсгаческис предпосылки автоматизации процесса ;.?ое.<таровашш элегдеитов технологической оенасткл обуви" рассматриваются современное-состояние и тенденции развития систем автоматизированного проектирования обуви.

На основе анализа отечественного 'и зарубежного опыта создания сапр сформулированы основные принципы построения сапро, круг задач, последовательность и пути их решения. При этом за наиболее рациональный путь развития САПРО принят путь создания отдельных подсистем, приззаиаих рьаагь ряд ззшшосвязанних задач. Ьпесте с тем, эти подсистемы, :з зависимости от потребностей конкретного производства, должна легко стыковаться с другиыи по,'.с чет смай, объединяясь в комплексы. Такая блочная структура САИРО иоз^олг.г пользователи получить комплекс автоматизированного ароскрлровяшш, иакболеи полно соомехсву1о\ни кругу реда-юаис задач,

¡1 г.,'!ЧОг,аье «ишолиоЦ оарукжурц ко'ШюквиоН САПРО црэдлэзеи ¿арпакг, делтавди пять эдшших «одолсюи: внутренней формы

обуви; деталей низа обуви; пресс-форм; детален верха обуви; оптимальных. схем раскладок деталей обуви на материале. Определен круг задач, решаемых подсистемами, проанализирован накопленный опит в области их разработки. Установлено, что наименее разработанными па сегодняшний день являются первые три из названных подсистем. Учитывая тесную взаимосвязь рассматриваемых ими вопросов предлагается комплексный подход при решении зада"а их создания, подразумевающий единство используемого математического аппарата, согла-суемость программного обеспечения и используемых технических средств. Данные три подсистемы комплексной САПРО в дальнейшем рассматриваются как самостоятельная САПР ¡технологической оснастки обуви..Ядром системы нвляетен подсистема автоматизированного проектирования внутренне:' формы обули (¡350). Проектирование ВЭО -процесс, включающий в себя р.^еиие целого комплекса разноплановых задач и направленный на выполнение функциональных, технологических и эстетических требований. К числу таких задач относятся: получение антропометрической информации об условной средней стоне (УСС), создание математической модели ос поверхности, преобразование формы и размеров стопы в параметры ЮО с учетом выполнения требовании физиологии и анатомии стоны, эстетических критериев, направления моды. В качестве'итоговой информации процесса геометрического констр.уиогашшя необходим? получить достаточно полное и объективное- ошеавио ¿ФО, которое может служить в дальнейшем основой для изготовления колодки и пилиться исходно:! информацией при решении задач конструирования верха, низа обуви, пресс-форм, из круга задач, решаемых САйРО, пгек'аюл требования, предъявляемые- к згой) описанию: использусмьй. математический аппарат дол:;;ен обеспечивать достаточно простой и падеашй переход от размерен столы к размерам 350 ч колодки; описание должно быть хорошо согласуемым с аналогичным описанием для рабочее кривых пресс-форм,

являться достаточной соковой для получения управляющих программ обработки поверхностей элементов оснастки; оно должно обеспечивать возможность серийного градирования элементов оснастки, быть пригодным для получения условной развертки боковой поверхности колодки на плоскость.

Анализ математических аппаратов, предлагавшихся в разное время для описания поверхности колодки, показал, что принятая на сегодняшний день методика задания формы и размеров колодки рядом ее сечений и контуров не соответствует современным возможностям средств электронно-вычислительной техники и автоматизированного технологического оборудования. Наиболее отвечают нуждам САПРО методе, основанные на задании поверхности каркасом, образованным сетью параметрических кривых, использующие при этом в качестве интерполирующих функций трехмерные параметрические сплайны.

В главе также рассматриваются способы получения информации о форме и размерах столы и ВФО с позиции их соответствия задачам САПР технологической оснастки обуви. При этом предпочтение отдается бесконтактным методам, ориентированным на автоматизированну» обработку исходных данных.

Втооая глава - "Математическое описание кривых и поверхностей обувных колодок и нресс-йори" посвящена вопросам представления контуров сечений, обводов, а также поверхностей элементов технологической оснастки обуви с псаоцью параметрических сплайнов.

С целью разработки математического аппарата, позволяющего описать все многообразие шоры кривых и участков поверхностей различных элементов технологической оснастки, рассматриваются наиболее характерные из них. Так, поверхность обувной колодки состоит из трех учо.стков с пла/шим изменением кривизны - ото бо-коеая аоиорхиоегг., поверхность следа и поверхность установочной нлоцадкп. ¡Саздая аз этих поверхностей иозеег быть задана каркасом

образованным двумя семействами параметрических кривых; (рисЛа,б). При этой поверхность оказывается разбитой на отдельные порции. В наиболее общей виде порция ограничена двумя параметрическими t - кривыми и двумя параметрическими р - кривыми, ¿информацией, определяющей форму порции поверхности, являются координаты четырех узловых точек в местах пересечения граничных кривых, значения частных и перекрестных производных в этих точках. Как правило, не удается определить всю описываемую поверхность каркасом, состоящим из одних только четырехугольных порций. Ряд участков поверхности приходится разбивать на трехугольные порции, в отдельных случаях порции могут вырождаться в кривие и дане в точки. В токе время, вое они могут быть рассматриваемы как частные случаи четырехугольной порции, у которой, соответственно, одна, две или четыре граничных; кривых имеют нулевую длину. За счет введения таких порций всю поверхность обувной колодки удается определить как единую непрерывную поверхность. При этом, в местах резкого изменения кривизны, например при переходе от поверхности следа к.боковой поверхности, вводится дополнительный пояс порций, две из границ которых имеют нулевую длину. Таким образом,изменение направления касательных векторов рассматривается происходящим не в точках, а на участке кривой нулевой длины. При описании кривых, к числу которых относятся и граничные кривые участков поверхностей, также прослеживается несколько возмомных случаев. Так, ребро слода колодки является замкнутой пространственной непрерывной гладкой кривой, контуры сечений - кривыми, состоящими из-двух или четырех участков гладких кривых, у котормх одна из координат величина постоянная. Для того, чтобы составные кривые могли быть заданы как непрерывные гладкие кривые, точки излома таких кривых рассматриваются как участки кривой нулевой длины.

Введение перечисленних правил позволило определять как еда-

IV.o.I. »адшас поверхности колодка каркасами, образовании!.-,л двумя ссасйсгваш параметрических крнвих

ние непрерывные гладкие поверхности или кривые все многообразие поверхностей и кривых элементов технологической оснастки обуви.

Выбор каркаса, задающего поверхность элемента оснастки, или формы задания какого-то из ее пространственных контуров зависит от способа получения исходной информации о форме и размерах объекта проектирования. Так, например, каркас, представленный на рис.1а, при достаточно удобной форме определения боковой поверхности колодки ( вся поверхность определена сеть;: четырехугольных порций ) имеет тот недостаток, что координаты его узловых точек не могут бить найдены расчетным путем но результатам антропометрических и биомеханических исследовании, как не принадлежащие поперечным сечениям колода;.;, йторо". каркас (рис.16) выбран таким образом, что координаты его узловых точек принадлежат ряду стандартных поперечных и продольно-осевому сеченчям колодка. Такая форма задания поверхности колодки позволяет отказаться от стадии ручного изготовления эталона, поскольку данные о сечениях могут быть найдены расчет ¡им путем по результатам антропометрических исследований. Кроме того, даяний каркас несет в себе необходимую информацию для проектирования рабочих кривых деталей низа, пресе-:?орм. Таким образом, второй из разработанных видов каркаса представляется наиболее приемлемым при реиеши задач автоматизированного проектирования технологической оснастки обуви, поскольку хорооо согласуется с существующими методиками иросктлронакия колодок и прсос-^орн, а тпк:-::е способами задания их размеров и '¿орнп.

Обобщенная формула параметрического сплайна, предлагаемого для интерполяции кривых элементов оснастки, имеет вид:

+срг * (р3 Фт гощн

Здесь: // , - значения радиус-векторов начальной л конечной

точек интерполируемого сегмента кривой;

Ш( , - значении касательных векторов в начальной '

и конечной точках; > р^Л) -функции смещения, определяющие закон

изменения функции К в зависимости от параметра t .

л

Л глаье рассматриваются способы задания параметра I , функции смещения (р , определения значений касательных лекторов /7 в зависимости от уровня задачи, решаемой проектировщиком.

Так, пр1 обеспечения для кривой гладкости первого-порядка, предполагающей выполнение услоеий непрерывности функции Г и непрерывности наклона кривой в точках сопряжения соседних сегментов, используется кубический .сплайн Эршта:.

11 0 0 о\[Г( \

V2 '2 1 11.

Здесь: ^ = ^ + , где - длина хорды;

а^а-у/А,- ;

, ^ - производные функции /" по ^ в точках С \\М

При необходимости обеспечения гладкости второго порядка, предполагающей. дополнительное обеспечение условия непрсрызностц кривизны кривой в точках сопряжения согиеиюв, значения производных К (/) корректируются таким образом, чтобы избежать в зтих точках резкого изменения величин вторых производит;^" (/).

В случае интерполяции поверхности обобщенная формула для определоидя радиус-вектора пряиздлсяшцой ей гочк* имеет вид:

/ку Чн к)

%(р)

Щ) тч,м К] К]*/

Г-1

%(Р)

\ ш

Здесь: 7] , , ^„j - значения радиус-векторов в

в узловых точках порции поверхности;

ti,jti , ..... ,mittj-rmifUjH- значения касательных

векторов к i - ир - парз.метричеошы кризым, выставлении в узловых точках порции; kitJ , , A<f,/f< ~ 3!'ачшия векторов "закручен-

ности" поверхности э узловых точках; CpJU (рг СО л ■ ■ . . fyjtp) 1%(р)~ функции смещения, определяющие закон изменения функции Г з зависимости от значений параметров tap.

При бикубической интерполяции функции смещения (р : значения касательных векторов i и 771 задаются аналогично тому, как ж при интерполяции- кривой. Вектор "закручешюсти"/^- величина, кратная перекрестной производной функции У по параметрам / и р , определяющей скорость изменения в f - направлении наклона поверхности в р - направлении. Значения X" задаются при необходимости обеспечения для интерполируемой поверхности гладкости второго порядка. 3 главе рассматривается порядок определения к . В случае достаточности гладкости первого порядка значения к обнуляются, при этом значения Л7 а / определится из условия обеспечения для граничных кривых гладкости второго порядка.

Применительно к изложенному математическому аппарату злтором был разработан пакет программ, позволяющих производить интерполяцию кривых и поверхностей элементов технологической оснастки. В главе приводится методики интерполяции поверхностей колодок и пресо-фора, кривых контуров сечений колодки, внутреннего контура подошвы и т.д. При этом подробно рассматривается работа используемых программ, излагаются требования к вводимым даяния.

На рис.2. похаааза выведенные на графопостроитель иитерло-

Pus.2. Интерполяционные кривые, задаюпие нарушит участок боковой поверхности колодки

ляцнонные кривые, задающие наруаный участок боковой поверхности колодки« В данном примере шаг интерполяции обеспечивает разбивку каждой исходной порции поверхности на 25 частей.

Разработанный математический аппарат является необходимой основой для реисшш комплекса задач, связанных с автоматизирован]!!.", проектированием и изготовлением технологической! оснастки обуви.

3 тпетьей главе "Методика автоматизированного проектирован!!:; элементов технологической оснастки обузи" рассмотрены вопроси получения и представ шиш размерной информации на разных стадиях проектирования оснастки, проектирования сечений колодки по данным об условной средней стопе, проектирования параметров прсоо-фори, градирования элементоз технологической оснастки.

Наиболее еффектпвном/у применению САПР технологической оонас- -ки обуни соответствует последовательное роыение комплекса конструкторских задач при проектировании по данным сб условно:! сред ней стопе (УСС) аатякиой колодки и пресс-формы для низа обуви. При этом, в ходе антропометрических исследований определяются координаты точек каркаса, 'задающего поверхность УСС, с учетом биотехнических закономерностей перехода от стопы к колодке по данному каркасу проектируется каркас поверхности колодки, который,' в свою очередь, выступает в качестве исходной информации при проектировании элементов пресс-форм.

В работе использовались обобщенные антропометрические данные об УСС, полученные методами снятия гипсовой копии с ее последующим обмером и распиловкой по сечениям и стереофотограммет-рип. & связи со слолностыа оценки-формы плантарней поверхности стони методом стерсофотограямстрпи, дли се обмера предложен прибор, в разработке которого принимал участие автор. Принцип действия прибора основан на использовании явления муар-эффекта. Изображение муаровой картины, соответствующе:! набору изолиний

,и «омаяеи.шв из.аь.1999 12,45 саав-3_

РИС.3, муаровая картина на плантарной поверхности стопы, обработанная на ЭВМ

ЕДУ!

Рис Л. Контуры исходного сечения 0,75Д колодки

ения УСС и найденного сечениг

плантарной поверхности стопы, полученное с помощью прибора и обработанное на ЭВИ, представлено на рио.З.

В работе подробно рассматривается конструкция прибора, излагаются методики съемки стопы и определения трех координат точек плантарной поверхности по полученному изображению.

Для случая, когда конструктор к началу проектирования располагает параметрами основных сечений колодки или имеется эталонная колодка для базового размера, рассматриваются методика автоматизированной оцифровки точек контуров сечений на чертене, обмер колодки на нонтурографе и с помощью штангенрейсыуса. .

В главе рассматриваются биотехнические основы перехода от стопы к рациональной внутренней форме обуви. При разработке методики такого перехода за основу была взята формула, связывающая периметр колодки и периивг"1 соответствующего сечения отопы Осг , разработанная в 1Ш1П В.П.Лыбой и В.А.Фдошым:

о -' Ост-0-о.ог& * " 0.95-(1+0.01 В)

где: Ср - относительная деформация стопы;

В - относительная деформация системы материалов верха.

На основе данной формулы автором получены зависимости, связывающие параметры сеченлй стопы и колодки.

Так, для оценки величины радиуса кривизны ^ элементарного участка поперечно-вертикального сечения колодки по известным значениям радиуса кривизны (?0 и центрального утла Ы. соответствующего участка сечения стопы предложена формула вида:

/ (0.01^+0,00955-0,05)) Н* ^ 95(1 0,01 В)(2 - ОС)/

2

Далее рассматривается методика проектирования контуров поперечно-вертикальных сечений колодки. В качестве исходной! информации вистуна.чт массивы координат точек контуров соответствующих

сечений УСС- Контур, соответствующий боковой поверхности колодки, представляется состоящий из ряда участков дуг окружностей и пряных. Так, для сечения 0,73Д контур бокового участка сечения задается тремя дугами окрукностей и двумя прямолинейными участками. При помощи специальной программы, разработанной автором, рассчитываются координаты точек сечения колодки. На рис.^. пред-ставлени, выведенные на графопостроитель: I - контур сечения 0.73Д стопы , 2 - соответствующий спроектированный контур сечения колодки.

В главе излагается порядок расчета параметров основных кривых и поверхностей элементов пресс-форм по данным о внутренней форме ооуви.

С целью обеспечения научно-обоснованного проектирования и изготовления колодок, других элементов оснастки для всей серии размеров предлагается единая методика автоматизированного градирования. Б ее основе лежит использование двух систем координат с центром в общей точке, соответствующей положению середины головки первой плюсневой кости. Градирование размеров колодки производится в направлении нейтрального базиса, .при этом специально разработанная программа осуществляет соответствующий ряд аффинных преобразований.

Здесь же рассматриваются особенности градирования пресс-форм разбирается методика градирования с изменяющимися масштабными коэффициентами, использующая возможности стандартного программного обеспечения ряда устройств ЧПУ для коппровально-фрезорних станков. Приведены примеры градирования контуров колодок и пресс-форм.

Глава \ - ''формирование управляющих программ фрезерной обработки элементов технологической оснастки обуви" посвящена вопросам изготовления элементов технологической оснастки на программ-

но-управляемом оборудовании. При этом рассмотрены необходимая структура управляющей программы, порядок расчета траектории режущего инструмента, состав и возможности комплекса автоматизированного проектирования и изготовления элементов оснастки, вопросы практического применения в составе САПР разработанных алгоритмов и программ.

При изготовлении пресс-форм обрного производства наибольшее распространение получили импортные копировально-Арезерные станки фирм "ЗТАР/?А&- " и "РАМВАШИ ", работающие с различными модификациями устройства ЧПУ&7С-П фирмы "Р1111 А ". Среда отечественных станков, пригодных для данных целей, выделен вертикал: но-фрезерный ошюк Г52171С5, оснащаемый устрой- , стаом ЧЙУ 2С^2-Ь5.- Необходимая структура управляющей программы фрезерной обработки элементов оснастки рассмотрена применительно к двум названным устройствам ЧПУ (УЧПУ). При этом описаны особенности кодирования информации, используемых видоз программе носителей, программного и аппаратного обеспечения УЧПУ, командного задания режимов обработки.

С учетом различий возможностей устройств ЧПУ, требований к управляющей программе (УП), условий конкретного производства предложено три варианта подготовки УП:

I) УП подготавливается отдельно, па пригодной для этих целей ЭВУ. При этом используется постпроцессор, созданный применительно к конкретному УЧПУ. В УЧПУ УП вводятся в готовом виде з программоносителя.

I) УП подготавливается на УЧПУ с использованием имеющегося в зоставе системы ЧПУ программного обеспечения. При этом используются файлы с записью на промежуточном языке С1В Л ТА траектории движения инструмента, полученные вне УЧПУ и введенные с фогроыыочосителя.

3) Вся УП готовится непосредственно на УЧПУ. Расчет траектории движения инструмента с записью на языке С 11)А ТА осуществляется на ыикро-ЭВИ, входящей в состав УЧПУ, при помощи специального программного обеспечения, разработанного автором.

В ходе выполнения работы были апробованы все перечисленные способы подготовки УЛ. В главе рассматриваются методики подготовка данных для каждого из вариантов.

Особое внимание уделяется определению траектории движения инструмента. Приводится алгоритм отыскания эквидистантной поверхности к поверхности обрабатываемого элемента оснастки, привязанный к математическому аппарату интерполяции поверхностей. При использовании фрезы со сферической рабочей поверхностью радиуса /? радиус-вектор 7*' точки эквидистантной поверхности определяется по формуле:

Для специфического случая обработки пошей матрицы боковой поверхностью торцевой фрезы приводится алгоритм коррекции трас тории фрезы, позволяющий избезкать искажений в пеленочной облас при значительной высоте каблука.

Разработанные в ходе создания элементов САПР технологической оснастки обуви методы и алгоритмы были реализованы в виде трех самостоятельных подсистем, различающихся как по аппаратному обеспечению, так и по своим функциональным возможностям, которые, вместе с тем, составляют единый комплекс автоматизированного проектирования п изготовления элементов технологичес

кой оснастки обуви.

Подсистема на базе APLI-ÎJ, реализованного на ЭВМ СМ-4, является автоматизированный рабочим местом конструктора, зашшающе-гося проектированием технологической оснастки обуви. Созданный пакет программ обеспечивает проектирование колодок я пресс-форм, начиная с разработки рациональной внутренней формы обуви по данным об условной средней стопе и кончая подготовкой управляющих программ обработки спроектированных элементов оснастки с записью на восьмидорокечную перфоленту (ПЛ). Этапы проектирования отображаются на графическом дисплее и графопостроителе, входящих в состав аппаратных средств АРГЛ—!Д.

Вариантом реализации автоматизированного рабочего песта технолога на предприятии является подсистема на базе микро-ЭВМ А'£/?Л~60 ( Электроника-60). Подсистема использует информацию, полученную при проектировании оснастки на АРМ—II и записанную на ПЛ, или, работая в автономном ре.чиме, вводимые с терминала данные рабочего чертежа элемента оснастки. Разработанный пакет программ позволяет решать задачи интерполяции и градирования кривых и поверхностей с записью создаваем их файлов данных для УП на гибкий магнитный диск 8" или ПЛ.

Подсистема, реализованная на базе УЧПУ гГША Cfâ711/38, ориентирована па оператора фрезерного станка. Сна uoseï использовать результаты проектирования, получешше на двух рассмотрены::.-: подсистемах, или работать самостоятельно при помощи пакета программ, созданных в дополнение к стандартному программному обеспечению микро-3'SI PDP-11, входящей в состав УЧПУ. Круг задач аналогичен кругу задач подсистемы но. базе изкро-ЭШ.! MERA -60, lia данной подсистеме осуществляется окончательное формирование УП, се отладка и выполнение.

Все три подсистемы решают згдачи трехмерного проектирования.

йх программное обеспечение разработано автором на основе общи алгоритмов и реализовано на языке програм'лпрованияЛО/?Т/?А/У -1У. В зависимости от типа ЭВМ, лежащей в основа подсистема, использовались операционные системы ОС-Ро и/?Т-Н5Л .

Внедрение результатов работы осуществлено в нескольких направлениях. В лаборатории моделирования и конструирования обуви Каучно-исследойательского института резиновых и латексньк изделий проведена апробация методики описания поверхностей элементов технологической оснастки обуви на примере литьевой колодки СТ333150П для изготовления сапог для лиц пожилого возраста.

Разработанное программное обеспечение, работающее в составе комплекса на базе АР2-Ц, внедрено в учебный процесс на кафедре технологии изделий из кош; 1ШЛП при выполнении курсовых работ по курсу "Основы проектирования технологической оснастки обуви'.1

Цетодика подготовки данных и пакет программ, разработанных применительно к УЧШFIDIA СИС 11/5%, работающему с копировальпо-фрезерным станкоы57"ЛЛ'Л'/!!5 Лут-200, прошли производственные испытания на Калииинском и Кировском комбинатах искусствешш ко:к г. были внедрены на Калининской комбинате искусственных код. Реальный экономический эффект эа счет исключения из технологического процесса изготовления пресс^ор!л для литья подоге ряда операций, связанных с изготовлением шаблонов и лекал, ручной иод готовкой программ,к экономии металла- составляет 5371 руб. при изготовлении 25 фасонов пресс-форм в год.

БА1ШНШЕ

Основные результаты диссертационной работы сводятся к следующему: .

I, На основании анализа разработок в области автоматизации процессов проектирования и изготовления издетай слоеной проетран-

ственной конфигурации определена необходимая структура САДРО, выявлен'круг задач, требующих первоочередного решения при ее создании.

2. Предложена методика описания поверхностей колодки и других элементов технологической оснастки обуви с помощью непрерывного каркаса параметрических кривых, использующая в качестве математического аппарата параметрические бикубические сплайны.

3. Рассмотрены различные пути получения исходной информации для проектирования элементов оснастки. Разработана методика бесконтактного обмера стопы. Получено положительное решение, по заявке на изобретение прибора для бесконтактного обмера стоп.

<ь Установлена зависимость между фермой и размерами элементов сечений УСС и внутренней формы обуви, на основании которой предложена методика автоматизированного проектирования контуроз сечений колодки по данный о стопе.

5. Предложена методика градирования элементов технологической оснастки обуви, учитывающая изменение высоты приподнятости пяточной и носочной частей.

о. Предложена методика подготовки управляющих программ для устройств ЧПУ 2С^2-б5 и /727/Д С/¡'С 11/38, работающих с копиров ально-фрезерными станками Г22171С5 и 5ТАК/?А*К^-200, позволяющая в процессе проектирования получать необходимую информации для программной.обработки элементов технологической оснастки обуви и исключающая необходимость ручного изготовления эталоноз. 7. Применительно к разработанным методакам интерполяции, градирования, подготовки управляющих программ и т.д. разработаны пакеты прикладных программ.

3. Разработанное программное обеспечение САПРО реализовано на грех самостоятельных подсистемах различного иерархического /ровня, входящих в состав комплекса автоматизированного проек-

ги резани я и изготовления элементов технологической оснастки обуви. . Разработанные методы автоматизированного проектирования и

пакеты прикладных программ прошли апробацию в Научно-исследова-гльском институте резиновых и латексньк изделий, промышленные зпцтания на Калининском и Кировском комбинатах искусственных оз?.; внедрены на Калининской комбинате искусственных кож, в чебном'процесбе на кафедре технологии .изделий из кожи !ШЛП.

.Г;. Реальный экономический эффект от внедрения методики автома-'.:?ярованной подготовки информации для фрезерного станка с ЧПУ

-?> Калининском комбинате искусственных kos составил 5371 руб. изготовлении 25 фасонов пресс-форм в год. Из них долевое ■-стие МЪШ - 4297 'руб.

■ ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТУ ПО ТЕ.!Е ДИССЕРТАЦИИ

". Киселев С.В. Использование параметрических бикубических сплайнов при описании боковой поверхности сбувной колодки.// Сб. научных трудов НМЛП "Применение и использование ЭВЦ в учебном процессе".1987,' с.9-10.

Киселев С.Ю., Фукин В.А. АвтоматизацХя проектувань технолог1ч-ного оснащения у виробництв1 взуття.// Легка промислоЫсть, 1988, №3, с.29. , ■'

Ъ* Киселев С.Ю., Фукин В.А, Разработка математического описания внутренней формы обуви с целью создання САПР технологической оснастхш обуви.// Тезисы докладов Всесоюзной научно-исследо-. вательокой конференции 'Совершенствование методов моделирования и конструирования обуви, изготовляемой по индивидуальным заказам населения", г.Шахты, 4-6 октября 1988,-а.,1988,с.5.

4. фукин В.А., Киселев С.Ю., Никитин A.A. Структура комплексной САПР обуви.// Кокевенно-обувная промышленность,1989,-с.1-3.

5. Киселев С.Ю., Фукин В.А. Математическое описание поверхности

обувной колодки./Кожевенно-обрная промышленность, 1989,M -с.3-5.

6. Киселев С.Ю., Фукин В.А., Разин И.Б. Автоматизация процессе подготовки управляющих программ фрезерной обработки сложных поверхностей элементов пресс-форм обрного производства.// Сб.научных трудов МТИЛП "Комплексная механизация производственных процессов легкой промышленности".:ЦНШ1ЭИдегнр1 1990,-с.52-5^.

7. Киселев С.Ю., Фукин В.А. Проблемы серийного градирования с ных колонок и пресс-форм.// Кожевенно-обрная промышленное. 1990, fâI,-c.5-7.

8. Киселев С.Ю. Автоматизированная подготовка информации для обработ:;:: обувных колодок и пресс-форм на фрезерных станкз. с ЧПУ.// Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической кон, ренции молодых исследователей по проблемам текстильной и л'~ кой промышленности,г.Москва, 3-5 апреля 1990,-',',,1990,-с.

9. Киселез С.Ю., Родэ С.Б. Применение муар-эффекта при обмере плаятарной поверхности стопы.// Тез асы докладов Юбилейных XIII научной и X научно-методической конференций профессора-преподавательского состава, посвященных 60-летию основания

статута- г.Киев, КТЛЛП, 17-27 апреля 1990г.,-с. 135-136.

10. Положительное решение Государственной научно-технической экспертизы изобретений от 26.01.90г. на выдачу A.C. по гэяг Кг 4670219/31-12, ¡Ш4 А^З dL 1/02. Прибор для определения мы и размеров стопы / Родэ С.З., Фукин В.А., Киселев С.Ю. - заявлено 3I.C3.89r.

Ротапринт МТИЛП Заказ № 449 Тирая - 100 экз