автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.06, диссертация на тему:Разработка и совершенствование методов проектирования деталей низа обуви и исследование их свойств

На правах рукописи

РГ6 од

С - О

ПАВЛОВА ЕЛЕНА ВЛАДИМИРОВНА

РАЗРАБОТКА И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ НИЗА ОБУВИ И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ СВОЙСТВ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Специальность: 05.19. 06 - Технология обувных и

кожевенно - галантерейных изделий

Санкт - Петербург 2000

>

Работа выполнена в Санкт - Петербургском государственном университете технологии и дизайна

'V.

Научные руководители: доктор технических наук, профессор

Карагезян Ю. А.

кандидат технических наук, доцент Татаров С. В.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Фомина Т. Т.

кандидат технических наук, Антонов М. А.

Ведущее предприятие: ОАО «Виктория»

Защита состоится 5 декабря 2000 г. в /V час на заседании диссертационного сшита К 063.67. 01 нрн Санкт - Петербургском государственном университете технологии и дизайна, ауд. 241. Адрес: 191186, Санкт - Петербург, ул. Большая Морская, 18.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан ноября 2000 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета К 063.67. 01

кандидат технических наук, ^ ^ Друзгальская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В современных условиях производства методы автоматизации проектирования и технологической подготовки производства превращаются в систему взаимосвязанных конструкторских, технологических и расчетных решений, обеспечивающих повышение эффективности новых разрабатываемых технологий, снижение себестоимости и сокращение сроков проектирования, а методы испытаний образцов обуви и ее деталей решают задачу возможности и целесообразности применения новых материалов, технологий, конструктивных решений и т. п. Имитация эксплуатации деталей обуви с использованием новых технических средств в определенном режиме позволит исключить применение опытной носки для оценки эксплуатационных свойств деталей обуви различного ассортимента и назначения.

При компьютерном проектировании деталей низа обуви и оснастки до сих пор применяют рутинные операции на стадии подготовки исходных данных, что не обеспечивает качество проектирования изделий, не всегда обеспечивает выполнение требований к эксплуатационным свойствам низа обуви и других деталей. Поэтому необходимо проведение работ по совершенствованию как поисковых научных исследований, где исследование геометрии формообразования объекта и создание алгоритма автоматизированного проектирования обеспечит быстрое прототипирование деталей обуви и узлов, так и совершенствование существующих методов и современных технических средств и приборов, позволяющих оценивать эксплуатационные свойства изделия, прогнозировать поведение деталей обуви в процессе эксплуатации, минуя стадию их изготовления.

На современном этапе развития промышленности недостаточно контролировать изготовление деталей, полуфабрикатов и изделий, устранять возникающие в производстве дефекты и фиксировать качество готовой продукции. Необходимо прогнозировать качество изделий и управлять им, то есть влиять на повышение качества в заданных размерах и в определенные заданные сроки, а для этого необходимо надежно оценивать качество, измерять его на различных стадиях жизненного цикла изделия: от технического задания до массового производства.

Таким образом, одной из важнейших задач общей проблемы комплексной оценки^ качества обуви и ее формованных деталей является разработка новых приборов и инструментальных методов

испытаний, позволяющих моделировать условия ходьбы и максимально отражать эксплуатационные свойства как изделия в целом, так подошв и узлов, давать объективную оценку их качества и прогнозировать их поведение в процессе эксплуатации обуви.

Цели и задачи исследований. Главной целью диссертационной работы является разработка и совершенствование методов проектирования деталей низа обуви механических и комбинированных методов крепления, исследование и совершенствование технических средств определения эксплуатационных свойств деталей низа обуви, исследование эксплуатационных свойств низа обуви различных методов крепления, установление срока службы деталей и элементов обуви опытным путем.

Для достижения поставленной цели ставились следующие задачи.

1. Провести обзор и анализ современных методов и технических средств оценки качества обуви с целью совершенствования методов проектирования технических средств контроля эксплуатационных свойств обуви.

2. Исследовать основные виды износа, методы испытаний деталей обуви различных методов крепления низа, их свойства и структуру.

3. Разработать метод геометрического представления следа затянутой обуви и алгоритм автоматизированного расчета исходных параметров математической модели подошв обуви рантового метода крепления.

4. Разработать математическую модель вырубных подошв обуви рантового метода крепления и спроектировать контур низа с помощью ЭВМ.

5. Исследовать антропометрические данные стоп с целью совершенствования узла прибора для изучения эксплуатационных свойств подошв.

6. Разработать практические рекомендации повышения эксплуатационных свойств обуви рантового метода крепления с учетом внедрения на производстве новой конструкции стельки.

7. Обосновать способ формообразования каркаса низа обуви и структуру математической модели внутренней поверхности подошвы клеенрошивного метода крепления.

8. Применить математический аппарат Ферпосона для описания поверхности сопряжения низа обуви в статике и при изгибе.

9. Определить зону сопряжения узла прибора и низа при изгибе и описать конгруэнтную поверхность аналитической функцией подобно подошве.

10. Усовершенствовать техническое устройство для динамических испытаний низа и установить их роль в оценке свойств обуви.

11. Оценить различные конструкции низа обуви по степени сопротивляемости многократному изгибу с целью определения их эксплуатационных свойств.

12. Исследовать долговечность формованного низа обуви с учетом функции движения при изменяющемся температурном режиме.

Методы исследований. Для решения поставленных в работе задач применялась комплексная методика исследований, включающая автоматизированное проектирование деталей обуви, совершенствование технических средств для исследования низа обуви в динамических условиях и объединяющая методы теоретического анализа и результаты выполненных экспериментов с целью прогнозирования эксплуатационных свойств обуви и ее деталей. Экспериментальные данные по определению сроков эксплуатации получены с помощью разработанного технического устройства для исследования сопротивляемости подошв многократному изгибу с имитацией условий эксплуатации низа при различных температурных режимах.

Научная новизна работы.

¡.Разработан аналитический метод определения параметров автоматизированного проектирования деталей низа обуви рантового метода крепления с использованием формализованной поверхности колодки.

2. Разработан алгоритм автоматизированного проектирования подошв обуви рантового метода крепления с использованием ЭВМ.

3. Разработан метод математического описания внутренней поверхности подошвы бикубическими полиномами в форме Ферпосона.

4. Разработано программное обеспечение, моделирующее внутреннюю поверхность подошвы при изгибе с целью аналитического описания конгруэнтной поверхности узла прибора для исследования эксплуатационных свойств деталей низа обуви.

5. Разработано техническое устройство, моделирующее реальные условия эксплуатации низа обуви при эксперименте.

6. Разработан метод оценки срока службы подошвы с использованием предложенного прибора и исследована

долговечность формованного низа обуви при различных температурных режимах.

Практическая значимость работы.

С внедрением разработанных в работе методов проектирования и технических средств моделирующих условия эксплуатации низа обуви рантового и клеепрошивного методов крепления совершенствуется конструкторско-технологическая подготовка производства, исключающая рутинный труд подготовки исходных данных для автоматизированного проектирования подошв, снижается их трудоемкость, обеспечивается экономико-социальный эффект.

Разработанная математическая модель формованного низа, где поверхность описывалась бикубическими элементами Ферпосона, создает условия применения оборудования с числовым программным управлением, применение технологий быстрого прототипирования для изготовления оснастки.

Внедрение методов оценки эксплуатационных свойств низа различных методов крепления создает условия для производства обуви с использованием наиболее рациональных конструкций подошв, что улучшает качество изделия, снижает рекламации торговых организаций.

Новое техническое средство для исследования свойств низа обуви при имитации условий ее эксплуатации позволило установить различные сроки службы подошв обуви рантового и клеепрошивного методов крепления низа и выявило устойчивые к многократному изгибу подошвы до запуска их в производство.

Разработан метод прогнозирования срока эксплуатации подошв, различных по химическому составу и с различными конструктивными характеристиками. Выработаны практические рекомендации для предприятий о возможности применения исследуемого ассортимента изделий, что позволяет повысить качество продукции на стадии подготовки производства.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы были доложены на секции конструирования изделий из кожи кафедры технологии и конструирования изделий из кожи СПбГУТД, на научно-технических конференциях "Дни науки - 96", "Дни науки - 97", "Дни науки - 98", "Дни науки - 99", "Дни науки -2000" /СПбГУТД/, в 1996 г. на научно-технической конференции "Совершенствование конструкции и технологии изделий из кожи" (Витебск), в 1997 г. на международной научно-технической конференции "Теория и практика разработки оптимальных технологических процессов и конструкций в текстильном

производстве" (г. Иваново), в 1998 на межвузовской научно-технической конференции РосЗИТЛП (г. Москва).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 15 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов по главам и работе в целом, списка использованных источников. Работа изложена на страницах машинописного текста, содержит 10 таблиц, 42 рисунка, библиографию из 118 наименований, приложения на 79 страницах.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи исследований, отражены научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе рассмотрены основные требования, предъявляемые к вопросам качества обуви, проведен анализ способов и приборов, применяемых для определения различных свойств материалов. Проанализированы свойства подошвенных материалов, ориентирующие производителей при выборе материалов, соответствующих свойствам изделия, его конструктивным особенностям, методам изготовления.

Исследованы свойства подошв и структура основных видов ее износа. Устаноатено, что разработка новых приборов и инструментальных методов испытаний, позволяющих моделировать условия ходьбы и объективно отражать эксплуатационные свойства как изделия в целом, так подошв и узлов, является одной из важнейших задач общей проблемы комплексной оценки качества обуви и ее формованных деталей.

Рассмотрены особенности процесса разрушения деталей низа обуви из полимерных материалов. Исследовано влияние внешних агрессивных воздействий на прочность полимерных материалов и выявлены пути для решения вопроса сопротивляемости полимерных материалов деталей низа обуви разрушению.

Во второй главе разработана аналитическая модель и алгоритм проектирования деталей низа обуви рантового метода крепления. Выполнено компьютерное моделирование подошвы обуви рантового метода крепления с использованием стельки новой конструкции.

Расчет параметров подошвы выполнялся с использованием формализованной поверхности колодки, представленной в виде каркаса, образованного радиусграфическим конструированием.

Координаты граничных точек по оси ординат определялся длиной стопы соответствующего размера и коэффициентов пропорциональности. Расчет широтных параметров в характерных анатомических сечениях производился с использованием известного уравнения Ю. П. Зыбина:

Ш-АМ + 1Ш + С, где А, В, С - коэффициенты в зависимости от родовой группы и

высоты приподнятости пяточной части;

N - размер в мм;

W - полнота.

Множество точек относительно оси абсцисс, найденных в поперечно-вертикальных и продольно-осевом сечениях, образуют дискретно точечный контур каркаса поверхности стельки.

Для получения дискретпо-точсчного каркаса подошвы в стандартных сечениях рассчитывают припуск П (рис. 1), где П = Л, + Д2,

А, =5| -ь82- 5з,

§1 - регламентированный припуск на фрезерование уреза подошвы;

§2 - припуск, учитывающий погрешность установки подошвы;

53 - припуск на уменьшение подошвы (подложки) с учетом относительного изменения размеров при увлажнении и провяливании (если операция предусмотрена технологическим процессом).

Для расчета значения Л2 необходимо рассмотреть поперечно-вертикальное сечение следа затянутой обуви (рис.1):

— Шр&нта Х!ТП.М КуПр. -

где Б - величина, определяемая положением губы от края стельки;

Шранта - ширина ранта;

ХТП,М -суммарная толщина пакета материалов;

К)пр - коэффициент упрессовки.

Математическую модель контура подошвы была получена с использованием стандартной программы, позволяющей проектировать контра деталей низа обуви, которые представляют собой замкнутые кривые, проходящие через цифровые отметки, рассчитанные по разработанному алгоритму проектирования.

Предложенный метод проектирования контура подошвы и стельки для обуви рантового метода крепления позволяет вести проектирование без использования образца колодки, что дает возможность совершенствования конструкторско-технологической подготовка производства, исключает рутинный труд подготовки

Поперечно-вертикальное сечение следа затянутой обуви

рантового метода крепления

Рис. 1

исходных данных, снижает их трудоемкость, повышает качество готовой продукции.

Далее исследовались эксплуатационные свойства образцов низа обуви рантового метода крепления в динамических условиях. Исследования проводились на приборе, позволяющем определять сопротивляемость деталей низа обуви многократному изгибу. Предложенная конструкция прибора позволяет учитывать специфику стопы как органа опоры и движения (рис. 2) и позволяет воссоздать среду эксплуатации обуви.

Размеры исполнительного узла прибора были определены в ходе статистической обработки антропометрических данных (табл.1) стоп носчиков.

Таблица 1

Исследуемые параметры стоп, используемые для расчета размеров узла прибора

Высота от плоскости опоры до точки над центром

первого плюснефалангового сочленения_

Высота от центра головки первой

плюсневой кости до плоскости опоры_

Высота от центра головки пятой

плюсневой кости до плоскости опоры_

Длина стопы_

Ширина стопы по линии пучков_

При создании в климатической камере прибора для проведения испытаний на сопротивляемость многократному изгибу температур, соответствующих условиям эксплуатации обуви и проведения испытаний образцов обуви рантового метода крепления определялось число циклов изгиба, соответствующее разрушению крепления деталей верха с деталями низа из-за нарушения целостности ПВХ-губы. Результаты испытаний позволили прогнозировать срок службы обуви в определенных условиях путем пересчета количества циклов изгиба, претерпевающих испытываемыми образцами в приборе до момента разрушения, на число изгибов, совершаемых низом обуви в процессе носки (табл.2) В ходе испытаний образцов деталей низа обуви рантового метода крепления на сопротивляемость многократному изгибу выявлены недостатки конструкций деталей низа, применяемых на предприятии. Разработаны мероприятия по исключению дефектообразования, улучшению прочности крепления деталей.

Изгиб стопы в плюснефаланговом сочленении при эксплуатации обуви

Рис.2

Таблица 2

Результаты испытаний системы деталей низа обуви рантового метода крепления на сопротивляемость многократному изгибу

№ Материал губы стельки и испытаний, С0 Рост трещин, мм Срок службы, ДНИ

10 тыс. изгибов 30 тыс. изгибов

1 ПВХ +23 0,5 0,85 1400

2 ПВХ -20 6 Разрушение 150

1 ТЭП +23 0,2 0,5 1840

2 ТЭП -20 0,4 0,8 1230

В третьей главе обоснован способ сегментации низа, определены форма и размеры каркаса внутренней поверхности подошвы обуви клеепрошивного метода крепления, разработана структура математической модели внутренней поверхности подошвы с использованием бикубических поверхностей Ферпосона. Выполнено компьютерное проектирование низа в статике и динамике с имитацией изгиба подошвы.

Решена задача по совершенствованию технического устройства для определению сопротивляемости формованных подошв многократному изгибу.

Рассмотрена возможность прогнозирования сроков службы подошв без проведения опытной носки. В работе была определена корреляционная зависимость между данными сопротивления формованных подошв многократному изгибу полученными при лабораторных испытаниях и испытаниях, полученных при опытной носке. В качестве исследуемых подошв использовались подошвы МАТША^ из ТЭП используемые для зимней мужской обуви. Одному из исследуемых параметров соответствовали данные о росте проколов с ходовой стороны подошв при совершении ей заданного количества изгибов, полученные в результате лабораторных испытании, проводимых в климатической камере при температуре -30 °С, соответствующей температуре при которой эксплуатируется готовая обувь, другому параметру соответствовала

продолжительность носки до появления дефектов нарушающих целостность деталей низа в пересчете на количество изгибов, совершенных подошвой обуви. Коэффициент корреляции составил 0,81, что говорит о тесной взаимосвязи между указанными показателями и позволяет сделать вывод о том, что прибор, применяемый для определения сопротивляемости подошв многократному изгибу можно использовать для определения срока носки обуви.

Определив общее количество циклов изгиба, необходимое для разрушения образца (пр), целостность которого предварительно нарушена, возможно определить продолжительность эксплуатации подошвы обуви до появления на ее поверхности трещин и изломов. Для исследуемой в работе подошвы MAER из ТЭП используемой для зимней мужской обуви интенсивность разрастания прокола составляет 2-Ю"4 мм/циклов, тогда пр = 245 тыс. циклов, что соответствует 1470 тыс. изгибам в естественной носке, тогда срок службы обуви с указанной подошвой соответствует 1225 дням при средней продолжительности ежесуточной ходьбы 4 часа. Аналогично, для подошвы MARISAN используемой для зимней обуви интенсивность разрастания прокола шптааёяет 2-10"3 мм/циклов, тогда пр = 33, 5 тыс. циклов, то есть срок службы обуви с указанной подошвой соответствует 168 дням. Рассчитанные сроки службы подтверждаются результатами носки: обувь с подошвами HONY часто подлежала возврату в связи с растрескиванием и изломами подошвы в пучковой части, либо выходила из строя по прошествии зимнего сезона носки в то время как материал верха и крепление обуви не имели значительных повреждений.

Прогнозирование срока службы подошвы с учетом назначения обуви и условий ее эксплуатации дает объективную характеристику возможности ее использования для данного вида обуви. Таюке, знание срока службы деталей низа ориентирует производителя на применение того или иного материала верха и способа скрепления деталей верха с деталями низа с соответствующим сроком службы, что позволит изготовлять более рациональную обувь в которой появление дефектов будет принадлежать одному временному промежутку.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. В ходе работы были рассмотрены основные требования к вопросам качества обуви, проведен анализ современных методов и технических средств для оценки качества обуви на формованной

подошве. По-прежнему уделяется не достаточно внимания изучению свойств деталей низа обуви, что не позволяет ориентировать производителя при выборе материалов, соответствующих свойствам изделия, его конструктивным особенностям, методам изготовления, обеспечивающих износостойкость изделия с учетом его назначения и условий эксплуатации.

2. Установлено, что одной из важнейших задач общей проблемы комплексной оценки качества обуви и ее формованных деталей является разработка новых приборов и инструментальных методов испытаний, позволяющих моделировать условия ходьбы и объективно отражать эксплуатационные свойства как изделия в целом, так подошв и узлов; давать объективную оценку их качества до запуска в производство и прогнозировать их поведение в процессе эксплуатации обуви, минуя трудоемкий процесс опытной носки.

3. Разработан алгоритм аналитического определения параметров для автоматизированного проектирования деталей низа по разработанной геометрической модели следа затянутой обуви рантового метода крепления, включающей геометрию стельки новой конструкции.

4. Выполнено компьютерное проектирование подошвы по разработанной математической модели низа обуви рантового метода крепления с использованием расчетных параметров проектирования.

5. Исследованы параметры стоп и выведены уравнения связи между параметрами стоп с использованием методов математической статистики для совершенствования динамических испытаний образцов обуви и оценки их свойств.

6. Применено новое техническое решение в конструкции прибора для динамических испытаний низа обуви с использованием расчетных параметров стопы и моделирования повторных циклов ее изгиба, имитирующий процесс эксплуатации обуви рантового метода крепления.

7. Исследованы эксплуатационные свойства деталей низа обуви рантового метода крепления в динамических условиях, приближенных к условиям эксплуатации обуви с учетом различных температурных режимов и определены недостатки существующей конструкции обуви. Проведены мероприятия по совершенствованию конструкции обуви рантового метода крепления с целью исключения дефектообразования и повышения сроков эксплуатации.

J5

8. Разработана структура математической модели подошвы клеепрошивного метода крепления, включающая: выбор сегментации внутренней поверхности низа; описание каркаса поперечно-вертикальных и продольно-осевого сечений низа кривыми, с использованием канонических сечений, образованных пересечением поверхности второго порядка поперечно-вертикальных сечений сегментов внутренней поверхности подошвы; расчет координат опорных точек каркаса; формирование файла данных и описание поверхности бикубическими элементами Ферпосона с указанием порядка параметрической интерполяции.

9. Разработано программное обеспечение, моделирующее рабочую поверхность низа в динамических условиях, при различных углах изгиба для установления роли динамических испытаний в оценке свойств обуви, что позволило трансформировать внутреннюю поверхность подошвы и образовать конгруэнтную рабочую поверхность исполнительного механизма прибора в соответствии с положением подошвы в пространстве при изгибе обуви в пучках.

10. Выполнен эксперимент но оценке свойств обуви, где исследованы подошвы, различные по химическому составу и виду на многократный изгиб при различных температурных режимах. Полученные результаты выявили наиболее устойчивые к многократному изгибу подошвы, поступающие на рынок Санкт-Петербурга. Даны практические рекомендации по выбору подошв одного и того же вида и назначения для запуска на производстве.

11. Разработан метод оценки долговечности формованного низа обуви с учетом функции движения. Установлены сроки службы подошв с учетом результатов лабораторных испытаний формованного низа.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Павлова Е. В., Татаров С. В. Современные проблемы компьютерного проектирования формованных деталей низа обуви // Материалы научно-технической конференции студентов и молодых ученых "Дни науки-96". СПбГУГД. 1996. с.

2. Меркулова В. А., Татаров С. В., Павлова Е. В. Современные проблемы компьютерного проектирования конструктивной основы следа затянутой обуви // Межвузовский сборник начных трудов. ВГТУ. 1996. с. 75-78.

3. Павлова Е. В., Карагезян Ю. Л., Татаров С. В. Современные проблемы автоматизированного проектирования следа заготовки

1Й

верха обуви, сформованной па колодку// Материалы научно-технической конференции студентов и молодых ученых "Дни науки-97". СПбГУТД. 1997. с. 99.

4. Татаров С. В., Алексанян Р. Г., Полякова Е. В., Павлова Е. В., Зайцева M. Н. Метод проектирования формованных узлов деталей низа обуви на ПЭВМ. - СПб., 1997. - Деп. в ВИНИТИ 28. 04. 97. № 1425-В97.

5. Татаров С. В., Грисько С. В., Павлова Е. В., Попов Н. В. Особенности компьютерного проектирования рабочей поверхности пресс-форм для стабилизации следа заготовки, сформованной на колодке И Материалы международной научно-технической конференции "Теория и практика разработки оптимальных технологических процессов и конструкций в текстильном производстве". Иваново. 1997. с. 262-263.

6. Павлова Е.В., Смагина Ю.В., Татаров C.B. Метод сопряжения формованных подошв со следом заготовки верха обуви, сформованной на колодке // Материалы научно-технической конференции студентов и

молодых ученых "Дни науки-98". СПбГУТД. 1998. с.

7. Павлова Е. В., Татаров С. В. Совершенствование конструкции узла прибора для проведения испытаний на многократный изгиб // Материалы межвузовской научно-технической конференции Российского заочного института текстильной и легкой промышленности. РосЗИТЛП. 1998.

8. Татаров С. В., Павлова Е. В., Горох Е. JL, Полякова Е. В., Зайцева M. Н. Современные проблемы компьютерного проектирования формованного низа обуви // Кожевенно-обувная промышленность. 1998. № 6. с. 27-28.

9. Черноиван Е. Н., Татаров С. В., Павлова Е. В., Карагезян JL Н., Ясельчук Я. В. Метод математического моделирования рабочей поверхности литьевой формы для формования каблуков с целью прототипирования модели изделия. - СПб., 1998. - Деп. в ВИНИТИ 08.06. 98. № 1755 - В98.

10. Черноиван Е. Н., Татаров С. В., Алексанян Р. Г., Павлова Е. В., Ясельчук Я. В. Метод компьютерного проектирования подошв, профилированных по следу затянутой обуви. - СПб., 1998. -Деп. в ВИНИТИ 12.10. 98. № 2992 - В98.

П.Павлова Е. В., Татаров С. В. Совершенствование конструкции прибора для испытания подошв на многократный изгиб в целях сертификации готовой продукции // Материалы межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов "Дни науки-99". СПбГУТД. 1999. с. 85-87.

12. Павлова Е. В., Тагаров С. В. Разработка и совершенствование метода определения изгибной жесткости формованного низа обуви изгиб с целью сертификации готовой продукции. - СПб., 1999. - Деп. в ВИНИТИ 02. Об. 99. № 1758 - В99.

13. Павлова Е. В., Татаров С. В., Карагезян Ю. А. Машина для проведения испытаний на многократный изгиб // Свидетельство на полезную модель № 11602, опубл. Бюл. № 10, 16.10. 99.

14. Павлова Е. В., Татаров С. В., Черноиван Е. Н. Совершенствование конструкции зла прибора для испытаний подошв на многократный изгиб // Кожевенно-обувная промышленность. 2000. № 2. с. 23-24.

15. Ергакова С. А., Павлова Е. В., Татаров С. В. Разработка ресурсосберегающей технологии, направленной на удешевление процесса производства раитогю-клеевой обуви // Материалы межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов "Дни науки-2000". СПбГУТД. 2000. с.

Лицензия № 020712 от 02. 02. 93 Оригинал подготовлен автором

Подписано к печати 03. 11.2000г. Формат 60x84 1/16. Усл. печ. л. 1,4. Заказ450 . Тираж 100 экз.

Отпечатано в типографии СПбГУТД 191028, Санкт - Петербург, ул. Моховая, 26

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ

СРЕДСТВА ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ОБУВИ.

1.1. Методы физико-механических испытаний материалов для обуви с формованной подошвой.

1.2. Существующие технические средства оценки усталостных свойств материалов для низа обуви.

1.3. Свойства обуви, обусловленные функцией стопы.

1.4. Роль динамических испытаний низа в оценке свойств обуви.

1.5. Свойства подошв и структура основных видов ее износа.

1. 6. Исследование разрушения полимерных деталей низа обуви в условиях, характерных для их эксплуатации.

1.6.1. Особенности процесса разрушения полимерных материалов деталей низа обуви. 59 1. 6. 2. Разрушение материала подошв под влиянием внешних агрессивных воздействий.

1.6. 3. Старение и динамическая усталость полимерных подошвенных материалов.

Выводы

Глава 2. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА ПРОЕКТИРОВА -НИЯ ДЕТАЛЕЙ НИЗА ОБУВИ РАНТОВОГО МЕТОДА КРЕПЛЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ОБРАЗ -ЦОВ ОБУВИ.

2. 1. Совершенствование конструкции и технологии изготовления рантовой стельки для обуви специального назначения.

2.2.Разработка и исследование метода автоматизированного проектирования деталей низа обуви рантового метода крепления.

2.2. 1. Метод геометрического представления следа затянутой обуви и расчет размеров подошв для обуви рантового метода крепления.

2. 2. 2. Метод математического моделирования вырубных подошв рантового метода крепления.

2. 3. Исследование свойств обуви рантового метода крепления. 98 2. 3. 1. Конструкция прибора для исследования свойств обуви рантового метода крепления.

2. 3. 2. Совершенствование формы и размеров узла прибора для динамических испытаний образцов обуви с учетом антропометрических данных.

2.4. Исследование свойств деталей низа обуви рантового метода крепления.

В современных условиях производства методы автоматизации проектирования и технологической подготовки производства превращаются в систему взаимосвязанных конструкторских, технологических и расчетных решений, обеспечивающих повышение эффективности новых разрабатываемых технологий, снижение себестоимости и сокращение сроков проектирования, а методы испытаний образцов обуви и ее деталей решают задачу возможности и целесообразности применения новых материалов, технологий, конструктивных решений и т. п. Имитация эксплуатации деталей обуви с использованием новых технических средств в определенном режиме позволит исключить применение опытной носки для оценки эксплуатационных свойств деталей обуви различного ассортимента и назначения.

При компьютерном проектировании деталей низа обуви и оснастки до сих пор применяют рутинные операции на стадии подготовки исходных данных, что не обеспечивает качество проектирования изделий, не всегда обеспечивает выполнение требований к эксплуатационным свойствам низа обуви и других деталей. Поэ тому необходимо проведение работ по совершенствованию как поисковых научных исследований, где исследование геометрии формообразования объекта и создание алгоритма автоматизированного проектирования обеспечит быстрое прототипирование деталей обуви и узлов, так и совершенствование существующих методов и современных технических средств и приборов, позволяющих оценивать эксплуатационные свойства изделия, прогнозировать поведение деталей обуви в процессе эксплуатации, минуя стадию их изготовления.

Создание средств автоматизации проектирования и производства -это далеко не все. Актуальной по прежнему является проблема управления качеством продукции, где сроки эксплуатации отдельных деталей влияют на общую оценку эксплуатационных свойств обуви исследуемого ассортимента.

В условиях самофинансирования обувного производства необходимо совершенствование методологии и практики оценки уровня качества изделий из кожи при планировании, разработке ассортимента, Подготовке новой продукции к постановке на производство. Оценка качества продукции только с точки зрения потребителя (например, с помощью широко проводимых опросов, анкетирования покупателей) не всегда на финише гарантирует получение объективной оценки об изделии с учетом эксплуатационных свойств, не дает возможности принятия новых конструкторско-технических решений, применения новых материалов и др.

На современном этапе развития промышленности недостаточно контролировать изготовление деталей, полуфабрикатов и изделий, устранять возникающие в производстве дефекты и фиксировать качество готовой продукции. Необходимо прогнозировать качество изделий и управлять им, то есть влиять на повышение качества в заданных размерах и в определенные заданные сроки, а для этого необходимо надежно оценивать качество, измерять его на различных стадиях жизненного цикла изделия: от технического задания до массового производства.

По прежнему сохраняется направление определения комплексного показателя качества обуви и обувных материалов, руководствуясь данными лабораторных испытаний; стендовых испытаний в условиях, близких к реальным эксплуатационным с участием и без участия человека; опытной носки; взаимосвязью лабораторных показателей с технологическими и эксплуатационными.

Следует отметить, что испытания в опытной носке требуют больших подготовительных операций, характеризуются продолжительностью и дороговизной, не позволяют полностью исключить субъективный фактор, оказывающий влияние на получаемые результаты эксплуатации как изделия так и отдельных его деталей. Альтернативой является поиск новых решений для оценки свойств обуви различного ассортимента, совершенствование существующих технических средств, позволяющих производить разведочные испытания деталей и обуви.

Таким образом, одной из важнейших задач общей проблемы комплексной оценки качества обуви и ее формованных деталей является разработка новых приборов и инструментальных методов испытаний, позволяющих моделировать условия ходьбы и максимально отражать эксплуатационные свойства как изделия в целом, так подошв и узлов, давать объективную оценку их качества и прогнозировать их поведение в процессе эксплуатации обуви.

Цели и задачи исследований. Главной целью диссертационной работы является разработка и совершенствование методов проектирования деталей низа обуви механических и комбинированных методов крепления, исследование и совершенствование технических средств определения эксплуатационных свойств деталей низа обуви, исследование эксплуатационных свойств низа обуви различных методов крепления, установление срока службы деталей и элементов обуви опытным путем.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи.

1. Провести обзор и анализ современных методов и технических средств оценки качества обуви с целью совершенствования методов проектирования технических средств контроля эксплуатационных свойств обуви.

2. Исследовать основных виды износа, методы испытаний деталей обуви различных методов крепления низа, их свойства и структуру.

3. Разработать метод геометрического представления следа затянутой обуви и алгоритм автоматизированного расчета исходных параметров математической модели подошв обуви рантового метода крепления.

4. Разработать математическую модель вырубных подошв обуви рантового метода крепления и спроектировать контур низа с помощью ЭВМ.

5. Исследовать антропометрические данные стоп с целью совершенствования узла прибора для изучения эксплуатационных свойств подошв.

6. Разработать практические рекомендации повышения эксплуатационных свойств обуви рантового метода крепления с учетом внедрения на производстве новой конструкции стельки.

7. Обосновать способ формообразования каркаса низа обуви и структуру математической модели внутренней поверхности подошвы клеепрошивного метода крепления.

8. Применить математический аппарат Фергюсона для описания поверхности сопряжения низа обуви в статике и при изгибе.

9. Определить зону сопряжения узла прибора и низа при изгибе и описать конгруэнтную поверхность аналитической функцией подобно подошве.

10. Усовершенствовать техническое устройство для динамических испытаний низа и установить их роль в оценке свойств обуви.

11. Оценить различные конструкции низа обуви по степени сопротивляемости многократному изгибу с целью определения их эксплуатационных свойств.

12. Исследовать долговечность формованного низа обуви с учетом функции движения при изменяющемся температурном режиме.

Методы исследований. Для решения поставленных в работе задач применялась комплексная методика исследований, включающая автоматизированное проектирование деталей обуви, совершенствование технических средств для исследования низа обуви в динамических условиях и объединяющая методы теоретического анализа и результаты выполненных экспериментов с целью прогнозирования эксплуатационных свойств обуви и ее деталей. Экспериментальные данные по определению сроков эксплуатации получены с помощью разработанного технического устройства для исследования сопротивляемости подошв многократному изгибу с имитацией условий эксплуатации низа при различных температурных режимах.

Научная новизна работы.

1. Разработан аналитический метод определения параметров автоматизированного проектирования деталей низа обуви рантового метода крепления с использованием формализованной поверхности колодки.

2. Разработан алгоритм автоматизированного проектирования подошв обуви рантового метода крепления с использованием ЭВМ.

3. Разработан метод математического описания внутренней поверхности подошвы бикубическими полиномами в форме Фергюсона.

4. Разработано программное обеспечение, моделирующее внутреннюю поверхность подошвы при изгибе с целью аналитического описания конгруэнтной поверхности узла прибора для исследования эксплуатационных свойств деталей низа обуви.

5. Разработано техническое устройство, моделирующее реальные условия эксплуатации низа обуви при эксперименте.

6. Разработан метод оценки срока службы подошвы с использованием предложенного прибора и исследована долговечность формованного низа обуви при различных температурных режимах.

Практическая значимость работы.

С внедрением разработанных в работе методов проектирования и технических средств моделирующих условия эксплуатации низа обуви рантового и клеепрошивного методов крепления совершенствуется конструкторско-технологическая подготовка производства, исключающая рутинный труд подготовки исходных данных для автоматизированного проектирования подошв, снижается их трудоемкость, обеспечивается экономико-социальный эффект.

Разработанная математическая модель формованного низа, где поверхность описывалась бикубическими элементами Фергюсона, создает условия применения оборудования с числовым программным управлением, применение технологий быстрого прототипирования для изготовления оснастки.

Внедрение методов оценки эксплуатационных свойств низа различных методов крепления создает условия для производства обуви с использованием наиболее рациональных конструкций подошв, что улучшает качество изделия, снижает рекламации торговых организаций.

Новое техническое средство для исследования свойств низа обуви при имитации условий ее эксплуатации позволило установить различные сроки службы подошв обуви рантового и клеепрошивного методов крепления низа и выявило устойчивые к многократному изгибу подошвы до запуска их в производство.

Разработан метод прогнозирования срока эксплуатации подошв, различных по химическому составу и с различными конструктивными характеристиками. Выработаны практические рекомендации для предприятий о возможности применения исследуемого ассортимента изделий, что позволяет повысить качество продукции на стадии подготовки производства.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы были доложены на секции конструирования изделий из кожи кафедры технологии и конструирования изделий из кожи СПбГУТД, на научно-технических конференциях "Дни науки - 96", "Дни науки - 97", "Дни науки - 98", "Дни науки - 99", "Дни науки - 2000" /СПбГУТД/, в 1996 г. на научно-технической конференции "Совершенствование конструкции и технологии изделий из кожи" (Витебск), в 1997 г. на международной

Научно-технической конференции "Теория и практика разработки оптимальных технологических процессов и конструкций в текстильном производстве" (г. Иваново), в 1998 на межвузовской научно-технической конференции РосЗИТЛП (г. Москва).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 15 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, выводов по главам и работе в целом, списка использованных источников. Работа изложена на 290 страницах машинописного текста, содержит 10 таблиц, 42 рисунка, библиографию из 118 наименований, приложения на 79 страницах.