автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Разработка методов проектирования и исследование процессов выработки регулярных трикотажных изделий сложных форм на вязальных машинах

страницы

Введение.

1 .Обзор состояния проблемы и постановка задач исследования.

1.1 Способы получения изделий сложных форм, анализ патентной и научной литературы.

1.2 Определение задач исследования.

2. Разработка технологии вязания головных уборов сложной формы.

2.1 Расчёт технологических параметров клинообразного участка изделия сложной формы.

2.2 Особенности технологии вязания шляп.

2.2.1 Технология вязания шляпы двухпроцессным способом.

2.2.2 Технология вязания двухслойной шляпы однопроцессным способом.

Выводы по главе 2.

3. Разработка методов автоматизированного конструирования трикотажных изделий сложных форм.

3.1 Методы расчёта криволинейных линий и возможность их использования при расчёте образующих траекторий трикотажных изделий сложных форм.

3.2 Разработка и особенности работы программы для расчёта изделий сложных траекторий.

Выводы по главе 3.

4. Исследование технологических условий структурообразования цельновязаных головных уборов и методы проектирования их материалоёмкости.

4.1 Методы проектирования материалоёмкости головных уборов сложной формы.

Выводы по главе 4.

5. Выработка трикотажных цельновязаных изделий сложных форм по разработанной технологии на базовых компьютерных комплексах фирм «Stoll» и «Shima Seiki» с использованием программы

Narcissus Ver. 1.0».

5.1 Сравнительный экономический расчёт спроектированного головного убора, выработанного по разработанной технологии на плосковязальных машинах фирм «Stoll» и «Shima Seiki».

Выводы по главе 5.

Стремительное развитие трикотажного производства привело к появлению новых современных технологий в данной сфере, базирующихся на изменённой сырьевой базе, компьютерной технологии и использовании нового оборудования.

Внедрение компьютерных технологий позволило создать новое поколение вязальных машин, оснащённых электронно-индивидуальным отбором игл, различными устройствами и механизмами, а также выносными бортовыми компьютерами позволяющими контролировать процесс вязания изделий. Использование новой технологии и техники повышает требование к выработке трикотажных изделий, поэтому в трикотажном производстве всё чаще используются более экономичные и ресурсосберегающие технологий, основанные на изготовлении цельновязаных изделий и деталей, выполненных регулярным способом. Использование данного способа в трикотажном производстве позволяет экономично использовать сырьё и снижать швейные операции при обработке полуфабрикатов.

Таким образом, сочетание новых компьютерных технологий и нового поколения вязальных машин, даёт возможность создавать и вырабатывать трикотажные изделия заданной сложной формы, как промышленного назначения, так и технического.

Решающую роль в дальнейшем развитии трикотажного производства будут играть компьютерные программы позволяющие вмещать в себя все процессы подготовки вязания изделия, от его проектирования до его реализации.

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Настоящая диссертационная работа выполнена по утверждённому плану аспирантуры, в Московском государственном текстильном университете им. А.Н. Косыгина по теме:

Разработка методов проектирования и исследование процессов выработки регулярных трикотажных изделий сложных форм на вязальных машинах».

Современные компьютерные системы, специализированные для разработки программ вязания, предусматривают проектирование формы только плоских деталей и не позволяют проектировать изделия сложной формы. Поэтому актуальностью данной работы является разработка автоматизированных методов подготовки данных для проектирования объёмных трикотажных изделий сложных форм, обеспечивающих получение цельновязаных изделий по новой технологии вязания, а также расхода сырья, с помощью новых более сложных программ с более простым управлением, независимо от специализированного программного обеспечения фирм изготовляющих вязальное оборудование.

Полученные результаты позволят сократить трудовые и сырьевые затраты при подготовке производства, а также разработать новые технологии выработки объёмных трикотажных изделий.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью данной работы является разработка и унификация способов выработки регулярным способом трикотажных изделий сложных форм на вязальном оборудовании и разработка метода проектирования головных уборов, изготовленных трикотажным способом.

Для выполнения поставленной цели были решены следующие задачи:

1. Исследованы технологические особенности способов выработки головных уборов.

2. Разработана технология вязания клинообразных участков с эффектом сферической поверхности, обеспечивающей получение сложной формы цельновязаных трикотажных головных уборов заданных дессинатором.

3. Математически описан процесс получения профиля головного убора необходимой формы.

4. Определена зависимость формы профиля головного убора от количественных характеристик процесса вязания изделия.

5. Разработан метод проектирования трикотажных головных уборов.

6. Разработаны модели головных уборов разных форм и осуществлено внедрение их в производство.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ. Работа содержит теоретические и экспериментальные исследования.

Теоретические положения, полученные в диссертационной работе, подтверждены экспериментально в лабораторных и производственных условиях.

В процессе проектирования изделий сложной формы использовались методы точного аналитического описания кривых и поверхностей, ограничивающих форму изделия или его деталей, а также сплайн интерполяционный метод и метод Безье.

На базе данных методов был произведён расчёт профиля изделия сложной формы.

Был разработан программный продукт «Narcissus Ver. 1.0». Программа проходила всестороннее тестирование в процессе разработки, а затем в работе у профессиональных художников-дессинаторов.

Вычисления сложных математических функций проводились с использованием специального программного пакета «Тс1/Тк».

НАУЧНАЯ НОВИЗНА заключается в интеграции методов проектирования трикотажных изделий сложных форм и программирования трёхмерных объектов и традиционных методов математического моделирования сложных криволинейных поверхностей, а также автоматизация разработки технологии выработки изделий сложной формы.

ВПЕРВЫЕ ПОЛУЧЕНЫ СЛЕДУЮЩИЕ ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ:

1. Рассмотрены общие технологические принципы образования поверхности цельновязаных головных уборов и других изделий заданного профиля.

2. Разработана новая технология выработки трикотажных изделий заданного профиля, с помощью трёхмерного клинообразного участка, позволяющая получать, например, головные уборы сложной формы заданные дессинатором.

3. Получены зависимости для определения числа петельных рядов, петельных столбиков в клинообразных участках головных уборов и необходимого числа сбавок и прибавок для их выработки.

4. Установлены технологические особенности процессов выработки клинообразных участков трикотажных головных уборов одинарными и двойными переплетениями, а также клинообразных участков, образованных из двух слоев, каждый из которых выработан из трикотажа одинарного кулирного переплетения.

5. Разработан двухпроцессный способ изготовления шляп с полями, позволяющий вырабатывать эти изделия на вязальных машинах с ограниченным количеством игл.

6. Разработан однопроцессный способ выработки однослойной трикотажной шляпы с полями, позволяющий исключать из процесса выработки операцию сшивки полей и тульи, что позволит увеличить выпуск продукции и снизить трудозатраты.

7. Разработан однопроцессный способ выработки двухслойной трикотажной шляпы с полями, позволяющий обеспечить получение жёсткой формы изделия.

8. Выявлены особенности новой технологии вязания цельновязаных головных уборов сложной формы при создании специализированных программ на плосковязальных машинах.

9. Разработана программа «Narcissus Ver. 1.0» позволяющая проектировать технологию вязания изделий сложной формы и производить расчёт числа элементов петельной структуры в изделии.

10. Получена математическая модель автоматической раскладки петельных рядов трикотажных изделий, полученных вращением вокруг своей оси.

11. На способы вязания разработанных изделий получены патенты.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Разработанная новая технология и программа «Narcissus Ver. 1.0», несёт в себе большой потенциал не только для проектирования технологии вязания шляп сложной формы, но и других трикотажных изделий, например, поверхностей вращения для изделий технического назначения.

Предложенный метод проектирования изделий сложной формы был реализован в практическом производстве головных уборов. Он позволил значительно ускорить процесс подготовки к производству нового ассортимента, качественно изменить процессы технологической подготовки данных для вязания и разработать новые изделия.

На разработанные головные уборы сложной формы получены патенты.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертации обсуждались на заседаниях кафедры Технологии трикотажного производства МГТУ им. А.Н. Косыгина в 2000-2003 г.

Апробация программы «Narcissus Ver. 1.0» со специализированной программой «Sirix Sintral» фирмы «Stoll», происходила на фирме «Конфитюр», а с программным обеспечением комплекса «Shimatronik» фирмы «Shima Seiki» происходила на сервисном центре фирмы «Shima Seiki» в городе Москве.

ПУБЛИКАЦИИ. По материалам выполненной работы опубликованы три статьи и получено два патента. 9

СТРУКТУРА И ОБЪЁМ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ. Работа состоит из 5 глав, общих выводов, списка использованных источников из 47 наименований.

Общий объём диссертации 149 страницы, в том числе 109 страниц основного текста, 46 рисунка и 32 таблиц.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Создана интеграция методов проектирования трикотажных изделий сложных форм и программирования трехмерных объектов и традиционных методов математического моделирования сложных криволинейных поверхностей.

2. Рассмотрены общие технологические принципы образования вязаных поверхностей тульи и полей головных уборов заданного профиля.

3. Разработана технология выработки клина трикотажного головного убора, позволяющая получать трехмерный клинообразный участок, необходимый для вязания шляпы сложной формы.

4. Получены зависимости для определения числа петельных рядов, петельных столбиков в клинообразных участках головных уборов и необходимого числа сбавок и прибавок для их выработки.

5. Разработан однопроцессный способ выработки двухслойной трикотажной шляпы с полями, позволяющий обеспечить получение жёсткой формы изделия.

6. Показана целесообразность использования кривых Безье, при конструировании цельновязаных трикотажных изделий сложной формы, в том числе головных уборов любого фасона.

7. Разработана программа «Narcissus Ver. 1.0» для расчета поверхностей, образующихся вращением сложных кривых вокруг центральной оси, которая позволяет рассчитывать технологии вязания головных уборов.

8. Программа «Narcissus Ver. 1.0» может быть дополнена визуальным представлением технологии вязания клинообразного участка с указанием числа петельных столбиков в каждом петельном ряду, данными об общем числе петель в каждом клинообразном участке, необходимыми для проектирования материалоёмкости головных уборов.

9. Установлено, что равномерная структура цельновязаных головных уборов может быть реализована только при применении сосредоточенной оттяжки петель и минимальных значениях силы общей оттяжки Q.

1. Шалов И.И., Далидович А.С., Кудрявин JI.A. Технология трикотажного производства. Основы теории вязания. М., 1984.

2. Кудрявин J1.A. Автоматизированное проектирование основных параметров трикотажа с использованием ЭВМ. М., Легпромиздат, 1992.

3. Рытвинская Л.Б. Проектирование и производство головных уборов. М.,1987.

4. Шалов И.И., Кудрявин Л.А. Основы проектирования трикотажного производства с элементами САПР: Учебник для вузов. М., Легпромиздат, 1989.

5. Шершнева Л.П. Конструирование одежды в системе САПР. М., ЦНИИ ТЭИ, 1992.

6. Шишова В.А. и др. Технология швейного производства. М., Легпромиздат, 1985.

7. Докучаева О.И. Автоматизированные методы художественного проектирования трикотажа. //МГТА, Кафедра моделирования костюма.// Учебное пособие М., 1993.

8. Дрожжин В.И. Справочник по швейно-трикотажному производству. М., 1958.

9. Жуковский В.П. Производство трикотажа на плосковязальных машинах за рубежом. //Трикотажная и текстильно-галантерейная промышленность. Обзор. Выпуск 3//М., 1979.

10. Зиновьева Н.Н., Янчевская П.Р., Акимова В.А. Технология пошива трикотажных изделий. М., 1991.

11. Иоффе И.Г., Стёпина А.Ф. Организация, планирование и управление на предприятиях трикотажной промышленности. М., 1986.

12. Кудрявин Л.А., Поспелов Е.П., Соловьев Н.А. Лабораторный практикум по технологии трикотажного производства. Учебное пособие для вузов. М., 1979

13. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М., Издательство Наука. 1970.

14. Завьялов Ю.С., Jleyc В.А., Скороспелое В.А. Сплайны в инженерной геометрии. М.: Машиностроение, 1985. - 223с.

15. Стечкин С.Б., Субботин Ю.Н. Сплайны в вычислительной математике. -М.: Наука, 1976.-248с.

16. Варга Р. Функциональный анализ и теория аппроксимации в численном анализе. М.: Мир, 1974 - 126с.

17. Гребенников А.И. Метод сплайнов и решение некорректных задач теории приближений. М.: Изд. Московского университета, 1983 — 208с.

18. Корнейчук Н.П. Сплайн в теории приближений. М.: Наука, 1984 352с.2. Статьи.

19. Abramov S.M. Metacomputation and logic programming //Programmirovanie №3, pp.31-44, 1991

20. Forrest A.R. Interactive Interpolation and Approximation by Bezier Polynomials//Computer J. 15, l,pp. 71-79, 1972.

21. Новые ресурсосберегающие технологии в трикотажном производстве. Межвуз. сборник научных трудов. МГТА, М., 1996.

22. Лукин A.C. Расчёт и построение сложных криволинейных траекторий при проектировании трикотажных цельновязаных изделий. Межвуз. сборник научных трудов аспирантов №3. МГТУ, М., 2002.

23. Денискин Ю.И. Особенности аппроксимации обводов параметрическими полиномами в форме Бернштейна. МГАТУ Кафедра прикладной геометрии, М., 2000.

24. Денискин Ю.И. Геометрическое моделирование криволинейных объектов с использованием барицентрических координат. МГАТУ Кафедра прикладной геометрии, М., 2000.

25. Лукин A.C. Колесникова E.H. Викторов В.Н. Кудрявин Л.А. Анализ технико-экономических показателей производства трикотажных шапок с использованием различных типов вязальных машин. Журнал «Текстильная промышленность» №7, М., 2002.

26. Лукин A.C. Игонина М.А. Спорыхина В.И. Математическое моделирование сложной формы на примере обобщенного образца головного убора МГТУ им. А.Н.Косыгина. М.,2001. - 7с.: ил. -Библиогр. 5 назв. - Рус. - Деп. в ООО «Легпроминформ».3. Диссертации.

27. Гачечиладзе М.Г. Усовершенствование процессов выработки цельновязаных верхних трикотажных изделий на двухфонтурном плосковязальном автомате. Диссертация МТИ 220с., 1979.

28. Ульянова М.В. Разработка технологических основ системы автоматического проектирования чулочных изделий, вырабатываемых на одноцилиндровых кругло-чулочных автоматах. Диссертация МТИ 250с., 1990.

29. Муракаева Т.В. Разработка автоматизированных методов подготовки производства верхнетрикотажных изделий с плосковязальных машин с целью ресурсосбережения. Диссертация МГТА 210с., 1997.

30. Николаев А.Д. Разработка методов автоматизированного инженерного проектирования трикотажа, выработанного на много системных кругловязальных машинах. Диссертация к.т.н. МТИ 226с., 1980

31. Цитович И.Г. Научные основы технологического обеспечения качества и эффективности процессов вязания поперечного трикотажа. Диссертация к.т.н. МТИ 280с., 1985.

32. Колесникова E.H. Исследование и разработка способа и механизмов для автоматического закрывания мыска чулочно-носочных изделий на кругловязальных автоматах. Диссертация к.т.н. МТИ 208с., 1976.4. Патентные документы.

33. Гачечиладзе М.Г., Далидович С.А. Способ изготовления трикотажных беретов. СССР Авт. Св. № 2584142, 1978.

34. Способ вязания колготок на круглочулочной вязальной машине. // Заявка Франция № 2224573 МКИ Д04В //00: 9/00//. 1974.

35. Способ вязания трикотажного изделия типа джемпер на плоскофанговой машине. СССР Патент Д04В 1/24 № 688540. 1979.

36. Способ изготовления трикотажных беретов. СССР Авт. Св. № 39149 Д04В 1/22. 1980.

37. Способы выработки перчатки на двухфонтурной плосковязальной машине. СССР № 522294 Д04В 1/28. 1977.

38. Шляпа с вязальной тульей и вывязаными полями и способ изготовления такой шляпы. //Патент США № 2898699 МКИ А42С 1/00 НКИ 2-192// 1975.

39. Способ вязания одежды с рукавами, соединенными с остальной частью одежды на вязальной машине. //Патент Франция № 2091228 МКИ Д04В 1/00// 1972.

40. Способ изготовления трикотажного берета. //СССР Патент № 774536 Д04В 1/22 // 1978.

41. Способ выработки цельновязаного изделия на двухфонтурной плосковязальной машине. //СССР Патент № 435308 Д04В 1/24. 1978.

42. Шапка-кашне. //Патент ФРГ № 3819468 А42В 1/04 // 1990.

43. Способ вязания трубчатого трикотажного изделия сложной формы. //Патент РФ № 1765267 А1 Д04В 1/28 // 1993.

44. Бесшовный носок и способ его вязания. //Патент США № 5737943 А Д04В 1/26 // 1999.

45. Цельновязаное изделие и способ его вязания. //Патент Германия №19649425 А1 Д04В 1/22 // 1999.

46. Способ прибавки петель при выработке трубчатого вязаного изделия на двухфонтурной плосковязальной машине. //Патент Германия №1965612 А1 Д04В 1/22 // 1999.

47. Способ соединения двух или нескольких трубчатых вязаных изделий, вырабатываемых на двухфонтурной плосковязальной машине. //Патент Германия №19653315 А1 Д04В 1/24 // 1999

48. Формируемый вязаный материал и способ формирования бесшовного изделия. //Патент США №Ш 5855124 А 6 Д04В 7/16 // 2000.

49. Программа расчета длины траектории шляпы.1. CLS

50. REM Сплайн-аппроксимация, интерполяция и экстрополяция1. COLOR 15, 11. CLS1. COLOR 7, 11. PRINT1. PRINT

51. OPEN "S.dat" FOR OUTPUT AS #1

52. PRINT " Сплайн-аппроксимация, интерполяция и экстрополяция" PRINT

53. PUT " Введите число узлов N=", N DIM x(N), y(N), L(N), m(N), r(N), s(N) FOR i =1 TO N ml20: PRINT" x("; i; ")="; INPUT x(i) IF i >= 2 THEN FORj = i 1 TO 1 STEP -1 IF x(i) = xO) THEN PRINT " Такое значение x уже введено" GOTO ml20 END IF NEXT j END IF

54. PRINT" y("; i; ")="; INPUT y(i) NEXT i z = 0d = x(2) x(l) e = (y(2)-y(l))/d FOR k = 2 TO N - 1 h = dd = x(k + 1) x(k) f = ee = (y(k+l)-y(k))/d L(k) d / (d + h) r(k)=l-L(k) s(k) = 6 * (e - f) / (h + d) NEXT k

55. FOR k = 2 TO N 1 p = 1 / (r(k) * L(k - 1) + 2) L(k) = -L(k) * p s(k) = (s(k) - r(k) * s(k -1)) * p NEXT k m(N) = 0

56. N 1) = s(N -1) m(N -1) = L(N - 1) FOR k = N - 2 TO 1 STEP -1 L(k) = L(k) * L(k + l) + s(k) m(k) = L(k) NEXT k1. FOR к = 1 TO N

57. PRINT #1, USING "M##=####.####"; k; m(k) NEXT к CLOSE

58. OPEN "S.dat" FOR OUTPUT AS #1 ml60: INPUT " Введите аргумент X=", x z = z+ 1

59. REM IF x >= x(N) THEN flag = 1 IF x = 0 THEN

60. PRINT" Ошибка!" GOTO ml60 END IF i = 01. x > x(N) THEN GOTO m230 IF x < x(l) THEN GOTO m250 i = i+l

61. WHILE x > x(i) i = i+ 1 WEND j = i-l d = x(i)-x(j) h = x x(j) r = x(i) - x p = d* d/6у = (mO) * г л 3 + m(i) * h л 3) / (6 * d) У = У + ((y(j) m(j) * p) * r + (y(i) - m(i) * p) * h) / d m220: PRINT #1, USING "Значение Y##=####.####"; z; у