автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Разработка и исследование устройств агрегата для автоматизированного раскроя настилов текстильных материалов

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. АНАЛИЗ СПОСОБОВ И СРЕДСТВ РАСКРОЯ НАСТИЛОВ.

1.1. Способы резания текстильных материалов.

1.1.1. Резание механическим инструментом.

1.1.2. Термофизические способы резания

1.1.3. Термомеханические способы резания

1.1.4. Прочие способы резания . II

1.2. Анализ способов автоматизированного раскроя настилов текстильных материалов.

1.3. Агрегаты для автоматизированного раскроя настилов текстильных материалов.

1.4. Технологические параметры работы ножа.

1.4.1. Параметры процесса резания

1.4.2. Параметры режущего инструмента.

1.4.3. Стойкость ножей передвижных раскройных машин и агрегатов для автоматизированного раскроя.

Выводы.

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ СИЛОВОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НОЖА С НАСТИЛОМ

2.1. Условия работы виброножа

2.2. Исследование горизонтального усилия резания Рх

2.2.1. Методика исследований

2.2.2. Исследование влияния амплитуды и частоты виброперемещений ножа на усилие Рх.

2.2.2.1. Экспериментальное исследование

2.2.2.2. Теоретическое исследование

2.2.3. Исследование влияния геометрии ножа и скорости раскроя на усилие Рх.

2.3. Исследование бокового усилия резания/^.

2.3.1. Методика исследования

2.3.2. Результаты исследования

2.4. Исследование вертикального усилия резания Pf

2.5. Исследование деформаций настила при раскрое

2.5.1. Исследование деформацииД Z

2.5.2. Исследование деформации АX.

2.5.3. Исследование влияния деформаций настила на усилие резания Рх.

2.5.4. Исследование влияния деформациидХ на точность раскроя.

Выводы.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ИСХОДНЫХ ТРЕБОВАНИИ К СРЕДСТВАМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО РАСКРОЯ.

3.1. Разработка ножей повышенной стойкости

3.1.1. Требования к стойкости ножей.

3.1.2. Пути .повышения износостойкости и долговечности ножей.

3.1.3. Обоснование выбора материала для изготовления ножей.

3.1.4. Методика исследования стойкости ножей

3.1.5. Результаты исследования стойкости ножей

3.2. Выбор значений амплитуды и частоты виброперемещений ножа.

3.3. Разработка устройств агрегата для автоматизированного раскроя.

3.4. Определение рациональных значений конструктивных параметров устройства для удержания настила

3.5. Определение рациональной геометрии ножа.

Выводы.

ВЫВОДЫ.

ХХУ1 съезд КПСС выдвинул перед лёгкой промышленностью задачи по дальнейшему повышению производительности труда, увеличению объёма выпуска, улучшению качества и расширению ассортимента продукции с целью наиболее полного удовлетворения возрастающих потребностей советского народа. При этом рост выпуска продукции предполагается достигнуть за счёт повышения производительности труда, экономии сырья и эффективного использования производственных мощностей.

Решение поставленных задач должно происходить на основе "технического переоснащения лёгкой промышленности", её "оснащения современным оборудованием" и "улучшения снабжения сырьём и материалами" Д/.

Если говорить о швейной промышленности, то поставленные задачи наиболее актуальны для подготовительно-раскройного производства, уровень механизации и автоматизации которого в настоящее время невысок. Применяемые методы раскроя весьма трудоёмки, требуют больших производственных площадей, малопроизводительны, не всегда обеспечивают необходимую точность кроя, а в ряде случаев приводят к перерасходу материала.

Поэтому в настоящее время в СССР и за рубежом проводятся работы по комплексной механизации и автоматизации подготовительно-раскройного производства. Особое место в программе этих работ занимает вопрос создания автоматизированного раскройного оборудования, позволяющего осуществить высокопроизводительный и высококачественный раскрой настилов текстильных материалов.

1'ЛАЖ 1. АНАЛИЗ СПОСОБОВ И СРЕДСТВ РАСКРОЯ НАСТИЛОВ

Выводы

I. В результате исследований стойкости и производственных испытаний ножей, изготовленных из различных материалов, установлено, что нолей с режущей кромкой, упрочненной твердым сплавом Т30К4, способны раскраивать без подзаточки типовую двойную раскладку изделия и могут быть рекомендованы в качестве режущего инструмента в агрегатах для автоматизированного раскроя настилов текстильных материалов виброножом.

2. С учётом влияния величины[лУ/ на точность раскроя и потребляемую мощность для привода виброножей целесообразно использовать двигатели, работающие на промышленной частоте тока и сообщающие ножу виброперемещения с частотой 45-50 Гц. Амплитуду виброперемещении ножа следует назначать в пределах 15-20 мм.

3. Усилие резания /2 в значительной степени зависит от конструктивных параметров средств для удержания настила. Усилие минимально, если расстояние между прижимными лапками устройства для удержания настила равно 35-40 мм.

4. Для ножей толщиной свыше I мм усилие резания^ меньше, если перемещения настила вслед за ножом в вертикальном направлении ограничены прижимной рамкой с одной стороны настила.

5. Размеры поперечного сечения нога зависят от высоты раскраиваемого настила Н , требуемой точности раскроя криволинейных контуров лу , кривизны и принятой скорости вырезания криволинейных контуров. Оптимальные размеры ножа определяются по условиям обеспечения необходимой устойчивости ножа к поперечному изгибу и минимизации усилия резания в результате расчёта на ЭШ уравнений (3-67, 3-68).

Уменьшение размеров поперечного сечения ножа.и, соответственно, усилия Рзс можно обеспечить: за счёт использования автоматических корректирующих устройств, следящих за поперечным изгибом ножа и поворачивающих нож в сторону направления изгиба; за счёт уменьшения скорости раскроя при вырезании криволинейных контуров; за счет увеличения величины

ОБЩЕ вывода Л РЕК01ШДАЩИ ПО РАБОТЕ

На основе проведенных исследований можно сделать следующие выводы и рекомендации по проектированию основных устройств агрегата для автоматизированного раскроя настилов текстильных материалов .

1. Анализ способов и средств раскроя настилов текстильных материалов показал, что применение механического режущего инструмента (влброножа) в автоматизированных агрегатах во многих случаях является наиболее целесообразным. При создании агрегата основными являются вопросы разработки режущего инструмента и средств для удержания настила. При разработке режущего инструмента необходимо обеспечить достаточную стойкость ножа, выбрать амплитуду и частоту его перемещений, определить размеры поперечного сечения.

2. На основе теоретических и экспериментальных исследований взаимодействия ножа с настилом в работе определены оптимальные размеры поперечного сечения ножа, значения амплитуды и частоты его перемещений и параметры средств для удерзкания настила, а также даны рекомендации по повышению износостойкости режущей кромки ножа.

3. В работе исследовано силовое взаимодействие шжа с настилом и установлены зависимости между усилиями резания, деформациями настила и параметраш процесса раскроя, режущего инструмента и средств для удержания настила.

Установлено, что основным из усилий является горизонтальное усилие резания , влияющее на деформации настила и точность раскроя. Вертикальное усилие резания для приработанных лезвий примерно пропорционально ; усилие И/ вызывает поперечный изгиб ножа, также снижающий точность раскроя.

4. Выведено аналитическое уравнение зависимости усилия от амплитуды А и частоты V виброперемещений ножа, учитывающее притупление режущей кромки. Установлено, что уравнение может быть представлено в удобном для практического использования виде: = М+К'/Av где N и К - эмпирические коэффициенты.

5. Для практических целей, исходя из характера полученных экспериментальных и теоретических зависимостей влияния А и V на усилие и точность раскроя, можно рекомендовать использование для привода виброножей двигателей, работающих на промышленной частоте тока. Амплитуду впброперемещений ножа целесообразно назначать в пределах 15-20 мм.

6. Размеры поперечного сечения ножа следует определять из условий допустимой поперечной деформации ножа и минимизации усилия .

7. Для обеспечения точности и производительности раскроя настилов высотой более 50-60 мм целесообразно применение специальных устройств, корректирующих положение ножа относительно вырезаемого контура.

8. Установлено, что для обеспечения мтнимального усилия резания расстояние межцу прижимным! лапками устройства для удержания настила должно составлять 35-40 мм, а перемещения настила вслед за ножом в вертикальном направлении должны быть ограничены с одной стороны прижимной рамкой.

9. Для повышения работоспособности и производительности аг-рагата режущую кромку ножей необходимо упрочнять твёрдым сплавом, например Т30К4.

10. Внедрение ножей с режущей кромкой, упрочнённой твёрдым сплавом 'Г30К4, на рскройных машинах типа ЭЗМ повышает производительность труда на 5-25%. Годовой экономический эффект от внедрения таких ножей на одном рабочем месте составляет при раскрое ватина 1,05 тыс. руб.; пальтовых тканей - 0,2 тыс. руб.; искусственного меха - 0,14 тыс. руб.

II. Результаты проведенных исследований можно использовать при проектировании агрегатов для автоматизированного раскроя настилов текстильных материалов и при эксплуатации закройных машин типа ЭЗМ.

1. Материалы ХХУ1 съезда КПСС. - М.: Политиздат,1981223 с.

2. Авсеев Е.Г. и др. Прогнозирование развития швейной промышленности министерства легкой промышленности Украинской ССР. -М.: ЦНИИТЭИлегпром, 1974.

3. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука,1976.-279 с.

4. Анурьев В¿И. Справочник конструктора-машиностроителя, т.1. М.: Машиностроение, 1980. - 728 с.

5. Архипов H.H., Карпачев П.С., Майзель И.М., Плевако H.A., Основы конструирования и расчета типовых машин и аппаратов легкой промышленности. М.: Машгиз,1963. - 599 с.

6. Базгок Г.П. Резание и режущий инструмент в швейном производстве. М.: Легкая индустрия,1980. - 192 е., ил.

7. Базюк Г.П. и др. Исследование оптических характеристик текстильных материалов. Научные труды МТИ, сб.№35. - М.: 1977, с.24-27.

8. Березовский А.Н. и др. Применение микроплазмотронов для резания текстильных материалов. Материалы Всесоюзной конференции "Автоматизация раскроя тканей и обувных материалов".-Киев, 1975, с 118-119.

9. Биргер И.А. и др. Расчет на прочность деталей машин. Справочник. М.; Машиностроение, 1979. - 702 е.,ил.

10. Боткин А.П. Исследование процесса резания настилов ткани на раскройной ленточной машине. Диссертация на соискание ученой степени канд.техн.наук. Киев.: КТИЛП, 1978. - 145 с.

11. Воронина Т.И. Исследование процесса резания текстильных материалов микроплазменной струей. Диссертация на соисканиеученой степени канд.техн.наук. Киев, 1975.

12. Геллер Ю.А. Инструментальные стали. М.: Металлургия, 1975. - 584 с.

13. Грачев Ю.П. Математические методы планирования экспериментов . М.: Пищевая промышленность, 1979. - 200 с.

14. Г^тьяр Е.М. К теории резания стеблей. Сельхозмашина. 1931,№7, с.12-13.

15. Драгилев И.Г., Комиссаров А.И., Соколов В.Н. Исследование стойкости виброножей раскройных машин. Известия вузов. Технология легкой промышленности, 1984., № 3.

16. Драгилев И.Г., Комиссаров А.И., Соколов В.Н. Повышение стойкости ножей передвижных раскройных машин. РС "Швейная промышленность", №3 -М.: ЦНИИТЭИлегпром. 1983, с. 13-14.

17. Зражевский В.А. и др. Об особенностях микроплазменного резания ткани при объемном нагреве. Известия вузов. Технология легкой промышленности, 1972,№3, с.169-173.

18. Зражевский В.А., Павленко Ю.С. Исследование возможностей раскроя тканей микроплазменной дугой. Швейная промышленюсъ, 1971, с.14-19.

19. Ивановская В.П. и др.Зависимость скорости резания текстильных материалов от параметров микроплазматической струи.-Известиявузов. Технология легкой промышленности,1977, №2^ с.90-94.

20. Капустин И.И. Резание и режущий инструмент в кожевен-но-обувном производстве. М.: Гизлегпром,1950. - 172 с.

21. Клементьев^ Н.В. Приспособления для заточки ножей,измельчающих аппаратов силосоуборочных и кукурузосилосоуборочных комбайнов. М.'.Машиностроение, 1968, ~ 103 с.

22. Комаров Г.А. Способы улучшения чистоты фрезеруемой поверхности древесины. Деревообрабатывающая промышленность,I960, № II, с.8-9.

23. Комиссаров А.И., Анастасиев А.А., Закройные машины.-М.: МТИЛП, 1965. 16 с.

24. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука,1984. -831 с.

25. Корнилов В.П. Исследование процессов резания деталей низа обуви. Диссертация на соискание ученой степени канд.тех. наук. М.: МТИЛП, 1963. - 154 с.

26. Корнилов В.П., Комиссаров А.И. Устройство для вырезания деталей из настила волокнистых полотен. АН СССР №761640.1980, бюллетень №33.

27. Лебедев B.C. Пути усовершенствования распиловочной двоильно-ленточной машины. Диссертация на соискание ученой степени канд.техн.наук. М.: МТИЛП, 1961.

28. Методические указания определения экономической эффективности использования новой техники, изобретений и рационализаторских предложений в легкой промышленности. М.: Минлегпром СССР, 1978. - 72 с.

29. Налимов В.В., Чернова H.A. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. М.: Наука, 1965,- 398 с.

30. Новиков Г.И. Исследование процесса резания корнеплодов, Труды ВИМ. T.I6.M. 1952, с.3-34.

31. Отраслевые нормативы времени на основные операции раскроя пальто, костюмов, платьев, сорочек. -М.: ЦНИИТЭИлегпром, 1974. 412 с.

32. Павленко Ю.С., Пугачевская С.М. Поточный безнастильный метод раскроя тканей,-Киев, 1975 .

33. Панков Н.Д. Исследование и разработка устройств управления агрегатами поточного раскроя рулонных материалов, легкой промышленности. Диссертация на соискание ученой степени канд. техн.наук. Киев, 1978. - 166 с.

34. Пономарев Ю.А. Исследование и разработка устройства для гидроструйной резки материалов легкой промышленности. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд.техн.наук. М.: ВНИИЛтекмаш 1982. - 24 с.

35. Практикум по технологии изделий из кожи. Под.ред.В.Л. Раяцкаса М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. - 279с.,ил.

36. Прейскурант № 02-03. Оптовые цены на твердые сплавы и изделия из них. М.: Прейскурантгиз, 1976. - 96 с.

37. Программный лазерный раскрой текстильных материалов.-М.: Легкая индустрия,1978. 192 е., ил.

38. Проектирование и расчет машин обувных и швейных производств. Под.ред. А.И. Комиссарова М.: Машиностроение, 1978.431 е., ил.

39. Резник Н.Е. Теория резания лезвием и основы расчетарежущих аппаратов. М.: Машиностроение, 1975,- 311 с.

40. Савостицкий A.B. и др. Технология швейных изделий.-М.: Легкая индустрия, 1971. 597 е., ил.

41. Сватикова Т.М., Царыгина М.М. Организация и технология непрерывного автоматизированного раскроя ткани. Материалы всесоюзной конференции "Автоматизация раскроя тканей и обувных материалов". - Киев, 1975, с. II4-II8.

42. Сизов O.A. Исследование процессов взаимодействия лезвия сельскохозяйственных ножей с разрезаемым материалов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд.техн.наук.-М.: 1971. 26 с.

43. Скатерной В.А. Проектирование рациональных схем размещения деталей при раскрое материалов в легкой промышленности. Диссертация на соискание ученой степени доктора тех.наук. М.: МТИЛП, 1976, - 269 с.

44. Соколов В.Н., Комиссаров А.И., Драгилев И.Г. Агрегат для раскроя настилов волокнистых, материалов. Решение Государственной научно-технической экспертизы изобретений от 24.05.о выдаче авторского свидетельства по заявке № 3530200.

45. Спиридонов A.A. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов. -М.: Машиностроение, 1981. -184 е., ил.

46. Справочник по подготовке и раскрою материалов при производстве одежды. ~ М.: Легкая индустрия, 1980. 272 е.,ил.

47. Тензометрия в машиностроении. Справочное пособие.

48. Под.ред.P.A.Макарова M.: Машиностроение, 1975 - 288 е., ил.

49. Технология швейного производства. Термины и определения. ГОСТ СССР 20521 75 - М.: Издательство стандартов, 1977.4 с.

50. Тихомиров В.Б. Планирование и анализ эксперимента при проведении исследований в легкой и текстильной промышленности. М.: Легкая индустрия, 1974. - 262 с.

51. Хадыков Т.Б. Исследование путей повышения работоспособности резаков для вырубки деталей низа обуви. Диссертация на соискание ученой степени канд.тех.наук. М.: МТИЛП, 1977.-149 с,

52. Худых М.И. Эксплуатационная надежность и долговечность оборудования текстильных предприятий. М.: Легкая индустрия , 1980. - 334 с.

53. Чижикова Т.В. "Исследование процесса резания шпилавибрирующим лезвием. Диссертация на соискание ученой степениканд.техн.наук. М.: МТИЛП, 1978. - 146 с.

54. Патент № 221593 (СССР), кл. 03 1/08, 1968.

55. Патент №3.803.960 (США), кл. 83-56.

56. США), кл. 83-56. (США), кл. 340-172/5. (США), кл. 83-13.

57. Патент № 2.015.117 (Франция), кл. 0 Д 06 H 7/00.

58. Патент № 2.078.305 (Франция), кл. Д 06 H 7/00.

59. Патент № 2.089.000 (Франция), кл. Д 06 H 7/00.

60. Патент № 2177296 (Франция), кл. В 65 Н.

61. Патент № 2.193.109 (Франция), кл. Д 06 H 7/00.

62. Патент № 2.229.801 (Франция), кл. Д 06 H 7/00.

63. Патент № 2.230.787 (Франция), кл. Д 06 H 7/00.

64. Патент № 508.769 (Швейцария), кл. Д 06 H 7/00.59. Патент № 3.805.65060. Патент № 3.895.35861. Патент № 4.178.820

65. Патент Л 32357/75 (Япония), кл. 48 С 63.

66. Патент № 32358/75 (Япония), кл. 48 С 63.

67. AutomateoZ Cutt/ng S/ste/n a7/r?pf-o\/as P/crnt Efffcte.net/ Prodi/ct/V/ty at #er?/?oc "AppareZ Wor/d' то, vo/цд. /v/7. p36-3c?

68. Befrei da/ig und Wäsche' /97<?, ßd30, ¿Ш-4<93

69. Nett- /ПасЬ/пегу VarZai/e <Speed £¿/¿¿//7^.

70. BritfsZ? C/ethinp /T/c/tfufcrctarer;' №79, voZXV, л/4pM-60

71. Указанные свойства ножей обеспечивают значительное снижение потерь времени на периодическую подзаточку и смену ножей и повышают производительность труда на 5-25% (в зависимости от раскраиваемого материала).

72. Ожидаемый экономический эффект от внедрения упрочненных раскройных ножей составит в расчете на одно рабочее место в год:при раскрое ватина

73. Испытания проводились при раскрое настилов ватина арт. 85645, 927625 высотой не менее 40 мм передвижными раскройными машинами типа ЭЗМ-2, се-529.

74. Главный механик МПШО "ВЫМПЕЛ" Н .Ю .Богуславский

75. Начальник раскройного цехау•1.В .Антонов

76. Научный руководитель, зав, кафедрой ШЩУ д.т.н.,проф. , ,р у/А Ж .Комиссаров•1. В .Н.Соколов1. Аспирант ,1. И.Г.Драгилев

77. Расчет производился по формуле:

78. ЭГ=/С1+ЕНК1/-/С2+ЕНК2/. А2где: Эг годовой экономический эффект, руб;2 "" себестоимость ед. изделия до и после внедрения мероприятия;

79. К2 удельные капитальные вложения до и после внедрения мероприятия (в руб. на выпуск ед. изделия);

80. Ед- отраслевой нормативный коэффициент сравнительной эффективности капитальных затрат; А2 годовой объем продукции.

81. Расчет роста производительности труда

82. Расчет производился по йормуле:1. РИТ =--2-ЮОопер. + хии'где: "Ь^ц затраты времени на выполнение операции (или группы операций) по действующему и внедряемому мероприятиям.

83. РПТ = -552=418^8---100 = 318</418,8

84. В дальнейших расчетах РПТ при раскрое ватина принимается равным 25%.

85. Технико-экономические показатели раскройных ножей1. Наименование показателя1. Стоимость, руб.

86. Стойкость среднее количество изделий, вырезаемых в период между двумя остановками машины для очередной подзаточки ножа, шт.21.,При раскрое ватина22. При раскрое драпа, шерсти23. При раскрое иск. меха

87. Долговечность среднее количество изделий, вырезаемых за срок службы ножа, шт.31. При раскрое ватина32. При раскрое драпа, шерсти33. При раскрое иск. меха

88. Средние потери времени на периодическую подзаточку и смену ножей, % от общего времени, затрачиваемого на вырезание настила41. При раскрое ватина

89. При раскрое драпа, шерсти, иск. меха

90. Повышение производительности труда (за счет снижения затрат времени на подзаточку ножа и уменьшения усилий резания ).51 При раскрое ватина

91. Базовый нож Новый нож 0,22 0,321,25 1,5 10 - 15 5-6400 2250 150025 305.815 150601000 4500 30004.50,5 I25%

92. При раскрое драпа, шерсти,иск. меха 5-6%

93. Нормативы времени и расценки на вырезание изделий из различных материалов1. Показатели1. Наименование изделия1. Ватин Пальто Шубы

94. Базовый Новый Базовый Новый Базовый Новый нож нож нож нож нож нож

95. Норма времени на пачцу, £ . 732585,6 999,3 949,3 657 624,11. Расценок на пачку, коп.

96. Среднее количество полотен в пачке, шт.11,330 9,064 16,819 15,978 12,228 11,61718 18 18 18 88

97. Норма времени на вырезание одногоизделия, с. 40,67 32,54 55,52 52,74 82,13 78,02

98. Расценок на вырезание одного изделия , коп. 0,6294 0,5035 0,9344 0,8877 I,5285 I,4521

99. Годовой объем выпуска, шт.439800 439800488600 488600 202100 2021001. Виды затрат1. Раскраиваемый материал1. Материалы2. Зарплата3. Премии (35,65$ п.2)

100. Дополнительная заработная плата /8,91$п.2 + ПоЗ)/

101. Начисленная соцстраха /14% (п.2 + п.З + + п.4)

102. Расходы на содержание оборудования

103. ИТОГО (себестоимость изделия)1. ВАТИН1. Затраты, коп.

104. До внед- После рения внедрения0,6294 0,22440,07610,1302 0,0550 1,11510,5035 6,17950,06090,1042 0,0320 0,88011. ПАЛЬТОВЫЕ ТКАНИ1. Затраты, коп.

105. До внед- После рения внедрения0,9344 0,33310,11290,1933 0,0098 1,58350,8877 0,31651. О,10730,1836 0,0071 1,5022

106. ИСК. МЕХ Затраты, коп. До внед- Послерения1,5285 0,54490,18470,3161 0,0147 2,5889внедрения1,4521 0,51760,17550,3003 0,0108 2,4563г1.I1. СПгоЙ1. Цена одного ножа, руб.

107. Кол-во установленных ножей,шт.

108. Стоимость установленных ножей, руб.

109. Итого затраты на содержание ножей

110. Годовой выпуск потока,в ед,до внедрения .после внедрения

111. Затраты на содержание одного ножа в год, коп.до внедрения после внедрения1. Ватин439800 4398000,0550 0,0.320.1. Наименование изделия1. Пальто Шубы488600 4886000,0098 0.,0Д71202100 2021000,0^47 0.,0Ю8