автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Разработка технологий и конструкций сложных цельновязаных изделий на базе комплексной автоматизированной системы

Ланшаков Денис Евгеньевич

Разработка технологий и конструкций сложных цельновязаных изделий на базе комплексной автоматизированной

системы

Специальность 05.19.02 — Технология и первичная обработка текстильных

материалов и сырья

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

/

Москва - 2014 г

005549203

-— Ланшаков Денис Евгеньевич

Разработка технологий и конструкций сложных цельновязаных изделий на базе комплексной автоматизированной

системы

Специальность 05.19.02 - Технология и первичная обработка текстильных

материалов и сырья

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2014 г

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет дизайна и технологии» на кафедре технологии трикотажного производства.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Колесникова Елена Николаевна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор кафедры

«Технологии ткани и трикотажа» ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет технологий и управления имени К.Г. Разумовского» Строганов Борис Борисович

кандидат технических наук, исполняющий обязанности заведующего лабораторией центрального научно-исследовательского института машиностроения Николаев Владимир Дмитриевич

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный

политехнический университет (текстильный институт)»

Защита состоится «» 2014 г. в часов на заседании

диссертационного совета Д 212.144.06 при Московском государственном

университете дизайна и технологии, по адресу: 117997, г. Москва, ул. Садовническая, 33, стр. 1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный университет дизайна и технологии».

Автореферат разослан

Ученый секретарь

диссертационного совета, /У/ / тг _ .

/(^луи^У— Кирсанова Елена Александровна доктор технических наук, / ^^ >

профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

В настоящее время ограничения и затруднения в проектировании цельновязаных изделий при разработке нового ассортимента, особенно технического или сувенирного назначения, заключаются в необходимости использования, совместно с методами разработки технологии вязания, различных методик конструирования, которые зачастую применяются при проектировании швейных изделий.

Современные системы проектирования, используемые для разработки программ вязания, не позволяют выполнять конструкторскую подготовку цельновязаных изделий по различным методикам конструирования, что связано с отсутствием необходимого набора инструментов конструирования и сопряженных с ними технологических модулей. Поэтому в настоящее время проектирование цельновязаных изделий выполняется только на основе заранее заданных шаблонов, имеющимся в базе системы проектирования, тем самым создавая ограничения и затруднения при разработке нового ассортимента.

Исходя из выше сказанного, актуальность данной диссертационной работы заключается в разработке технологии получения сложных цельновязаных изделий за счет совершенствования методов проектирования, позволяющих использовать любую методику конструирования, что позволит получить качественные цельновязаные изделия, сократить издержки на их проектирование и расширить ассортимент, выпускаемых цельновязаных изделий.

Автор защищает:

- метод конструкторской подготовки сложного цельновязаного изделия, учитывающий использование любой методики конструирования;

- технологию получения качественного узла соединения в сложном цельновязаном изделии с учетом использования кривых Безье на этапе конструкторской подготовки;

- технологию и метод моделирования выпуклого участка трикотажа, формируемого за счет провязывания дополнительных петельных рядов;

- новый способ проектирования выпуклого участка трикотажа, формируемого за счет замены выпуклости, образованной швейной вытачкой, на геометрически аналогичную выпуклость, получаемую за счет провязывания дополнительных петельных рядов.

Цель работы заключается в разработке технологий и конструкций сложных цельновязаных изделий, а также повышении их качества за счет совершенствования процесса проектирования, выполняемого на базе комплексной автоматизированной системы.

Задачами исследований является:

- проведение анализа современных методик конструирования и систем автоматизированного проектирования, используемых на швейном и трикотажном производствах;

- разработка технологического модуля перехода от конструирования к разработке технологии вязания, с учетом возможности использования при конструировании любых методик конструирования;

- разработка технологии получения сложных узлов соединения в цельновязаных изделиях с учетом технологических возможностей вязальных машин и параметров полотна;

- разработка технологии получения качественной посадки цельновязаного изделия на теле человека за счет формирования необходимого рельефа при помощи частичного вязания;

- определение факторов, влияющих на отклонение полученной выпуклости от спроектированной.

Методики проведения исследований.

В процессе выполнения данной диссертационной работы использовались теоретические и экспериментальные методы исследования:

- методы системного анализа и синтеза;

- теория вязания и строения трикотажа;

- методы конструкторской подготовки трикотажных и швейных изделий;

- математическое моделирование;

- объектно-ориентированное программирование;

- аппроксимация и интерполирование объектов.

Обработка данных, получаемых в результате экспериментальных исследований, а также математическое моделирование выполнялось при помощи языка программирования С++ в среде разработки MS Visual Studio 2010. Разработка программ вязания выполнялось в САПР Ml 3.15 фирмы STOLL.

Экспериментальные исследования осуществлялись на производственной базе ООО «Пафос» в городе Москве с использованием плосковязальных машин CMS 340 TC-L класса 6.2, а также CMS 340 TC-KW класса 7.2 фирмы STOLL.

Научная новизна диссертационных исследований заключается в том, что автором впервые получены следующие результаты:

- предложен метод проектирования узла соединения цельновязаного изделия за счет балансирования-выравнивания элементов на соединяемых кромках;

- разработан алгоритм определения положения линии в узле соединения цельновязаного изделия, после которой соединяемые кромки будут иметь разное количество петельных рядов;

- на основе кривых Безье разработан метод моделирования выпуклого участка трикотажа, получаемого за счет провязывания дополнительных петельных рядов;

— предложен алгоритм расчета выпуклого участка трикотажа с учетом провязывания дополнительных петельных рядов переменной ширины;

— разработан способ проектирования выпуклого участка трикотажа за счет замены выпуклости, образованной швейной вытачкой, на геометрически аналогичную выпуклость, формируемую за счет провязывания дополнительных петельных рядов;

- предложена технология вязания выпуклого участка трикотажа, использующая в вязании один или два нитеводителя;

- создан алгоритм расчета сбавок (прибавок) по контуру развертки детали с учетом задаваемых технологических ограничений;

- разработано специальное программное обеспечение "DESIGNER K-WEAR", позволяющее выполнять конструкторскую подготовку сложных цельновязаных изделий по любой методике конструирования с учетом задаваемых технологических ограничений (свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2013618038).

Практическая ценность:

— расширение ассортиментного ряда, выпускаемых цельновязаных изделий;

— повышение уровня качества и технологичности узла соединения;

- сокращение времени (в среднем на 48,8%), затрачиваемого на проектирование;

— увеличение эффективности работы специалистов отдела проектирования (в среднем на 36,8%);

— сокращение расхода сырья, затрачиваемого на отработку образцов при проектировании новой модели;

Апробация работы.

Основные положения докладывались и обсуждались на внутривузовской научной студенческой конференции «Текстиль XXI века», Всероссийской научной студенческой конференции «Текстиль XXI века», были опубликованы тезисы на иностранном языке во внутривузовском издании. Кроме того успешно выполнено внедрение, разработанного специального программного обеспечения "DESIGNER K-WEAR" в трикотажное производство ООО «Пафос», что подтверждено актом о внедрении.

Публикации.

По результатам диссертации опубликовано две статьи в изданиях, рекомендованных ВАК.

На разработанное программное обеспечение "DESIGNER K-WEAR" получено свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ №2013618038.

Объем и структура работы.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы, состоящего из 34 источников, и приложения А. Диссертационная работа содержит 187 страниц машинного текста, 76 рисунков, 13 таблиц и 91 формулу.

Приложение А содержит 69 страниц машинного текста, 36 рисунков и 14 таблиц. Приложение А включает описания команд конструирования и расчета технологии трикотажных изделий разработанного программного обеспечения "DESIGNER K-WEAR".

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы научная новизна и практическая значимость. Определены цель и задачи исследований.

В первой главе выполнен анализ известных методов конструирования швейных и трикотажных изделий, а также известных систем автоматизированного проектирования, использующихся в легкой промышленности России. В результате проведенного анализа было установлено, что на рынке отсутствует программное решение, позволяющее выполнить переход от конструирования цельновязаного изделия к разработке программы вязания, при условии, что конструкторская подготовка цельновязаного изделия может выполняться с использованием любой методики конструирования.

Исследования этапа проектирования сложных цельновязаных изделий показали, что основные проблемы и затруднения, возникают при проектировании узлов соединения и формировании рельефа, необходимого для получения качественной посадки готового изделия на теле человека.

Определен наиболее рациональный способ формирования рельефа на цельновязаном изделии, основанный на провязывании неполных дополнительных петельных рядов между основными петельными рядами.

Во второй главе разработана концепция проектирования сложных цельновязаных изделий, основанная на использовании конструктором и дессинатором общего типа данных, который является основным типом данных комплексной системы проектирования.

Введено понятие «комплексная система проектирования», которое обозначает совокупность взаимодополняющих программных и технических решений, используемых для частичной или полной автоматизации этапа проектирования цельновязаных изделий (рисунок 1).

ПОДСИСТЕМА 3

РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ ВЯЗАНИЯ

ВЯЗАНИЕ

ПОДСИСТЕМА 2

ПРОМЕЖУТОЧНОЕ ДАННЫХ!

-»

ИГ"

ПРОМЕЖУТОЧНОЕ

ПОДСИСТЕМА 1

ВВОД ДАННЫХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ

И ФОРМИРОВАНИЕ ПАКЕТА ЛЕКАЛ

Рисунок 1 - Схема комплексной системы проектирования

Согласно рисунку 1:

- подсистемой 1 может являться полноценная система конструирования, используемая на швейном производстве, векторный графический редактор или любое другое программное решение, где графический объект имеет аналитическую форму записи;

- суть работы подсистемы 2 заключается в преобразовании, сформированного в подсистеме 1 пакета лекал, в массив данных, необходимых для разработки программы вязания;

- на месте подсистемы 3 выступает система автоматизированного проектирования, используемая для разработки технологии вязания на трикотажном производстве. Результатом работы подсистемы 3 будет являться программа вязания.

В качестве графических объектов, используемых для конструкторской подготовки, проектируемых изделий выбраны кривые Безье первой, второй и третьей степени, что обусловлено результатами проведенного анализа часто используемых графических объектов в конструировании. Кроме того использование кривых Безье позволит осуществить переход от конструирования к разработке программы вязания.

Разработана методика расчета сбавок (прибавок) с учетом задаваемых технологических ограничений, например, с ограничением по максимальной сбавке в петельном ряду, по профилю кривой Безье.

Методика основана на аппроксимации кривой Безье ячейками петли, где ячейка петли представляет собой упрощенную модель одной трикотажной петли (рисунок 2). Причем для левой или правой кромок используется свой тип ячейки петли.

Суть аппроксимации кривой Безье ячейками петли заключается в нахождении на каждом шаге аппроксимации значений координат крайней

верхней внешней точки ячейки, являющейся наиболее близкой к точке, принадлежащей кривой.

ВЕШНИЙ ВЕРХНЯЯ

ТОЧКА Ч „ ШИРИНАПЕГЕЛЬНОГОСГОЛШКА

ВНУТРЕННЯЯ ВЕРХНЯЯ ТОЧКА

ВНЕШНЯЯ нижняя ТОЧКА

ВНУТРЕННЯЯ нижняя ТОЧКА

Рисунок 2 - Ячейка петли для аппроксимации левой кромки

Упрощенная форма трикотажной петли в виде ячейки позволяет:

- выполнять точную аппроксимацию графического объекта;

- выполнять расчет сбавок (прибавок) по профилю графического объекта, исключив этап его аппроксимации прямыми отрезками;

- разделять графический объект на любое количество участков, задаваемой высоты, где высота участка может быть задана количеством петельных рядов;

- устанавливать для каждого участка дополнительные ограничения (максимальная сбавка в ряду или сбавка через ряд и т.д.) при аппроксимации в автоматическом режиме.

В третьей главе разработаны технологии и технологические модули, позволяющие выполнять автоматический расчет узлов соединения в сложных цельновязаных изделиях, а также проектировать рельеф, формируемый за счет провязывания дополнительных петельных рядов.

Технология проектирования узлов соединения основана на балансировании-выравнивании элементов соединения, где элементом соединения является трикотажная петля, расположенная на кромке соединения и участвующая в соединении деталей цельновязаного изделия. Введено понятие «балансирование-выравнивание элементов соединения», обозначающее процесс введения или уменьшения сбавок (прибавок), а также дополнительных петельных рядов или столбиков, обеспечивающих получение качественного соединения деталей цельновязаного изделия, при этом обеспечивая технологически возможный, при вязании изделия, процесс соединения.

Предложен алгоритм нахождения линии (Линия 1 на рисунке 3) в узлах соединения цельновязаных изделий, до которой число элементов соединения на

кромках соединяемых деталей одинаково и после которой требуется выполнять балансирование-выравнивание элементов соединения.

Рисунок 3 - Основа узла соединения

При определении положения Линии 1 в узле соединения цельновязаного изделия на этапе аппроксимации кромок соединения деталей выполняется расчет длин участков кривых от точки начала кривой до точки, лежащей на кривой и имеющей ординату равную ординате внешней верхней точки ячейки аппроксимации . На рисунке 3 точками, лежащими на кривой, являются точки LS и RS. Так как для различных узлов соединения положение Линии 1 будет всегда разным, следовательно, координаты точек LS и RS для каждого узла соединения будут различны. Причем в процессе аппроксимации с каждым шагом координаты данных точек будут меняться.

Введено понятие «участок сравнения», которое обозначает участок кривой, начало которого лежит в нижней точке кромки соединения, а конец - в точке LS, если кромка соединения относительно детали, которой принадлежит LS, является правой, или в точке RS, если кромка соединения - является левой.

С каждым шагом аппроксимации выполняется расчет длины участка сравнения для каждой кромки соединения. Условием останова поиска является следующее выражение:

|Li -L2\> ks*B, (1)

где L¡ - длина участка сравнения левой кромки соединения; Ь2 - длина участка сравнения правой кромки соединения; fe - коэффициент сравнения; В - высота петельного ряда.

Рекомендуемое значение ks = 0,6. Данное значение коэффициента сравнения получено экспериментально за счет анализа различных профилей кромок соединения (30 профилей) и подбора к ним значения коэффициента сравнения (fe), при котором вероятность возникновения ошибки определения положения Линии 1 минимальна.

Суть данного условия (1) заключается в определении абсолютной величины разности длин участков сравнений и последующем сравнении этого значения с

высотой петельного ряда. Сравнение с высотой петельного ряда позволит установить границу, после которой кромки соединения имеют разное количество! петельных рядов.

В целях устранения возможности образования некачественного соединения деталей в узле соединения, а также снижения напряжения на иглах в процессе, выполнения узла соединения, количество соединяемых элементов по кромкам1 соединения должно быть одинаковым. Причем балансирование элементов] соединения в узле соединения должно выполняться после Линии 1, иначе возможно появление отклонения профиля полученной линии соединения о" профиля спроектированной линии в узле соединения.

Поэтому значение отклонения длин участков сравнения относительно дру друга \L-i_— Ь2\ меньше, чем высота петельного ряда, иначе рассчитанное положение Линии 1 будет ошибочно.

Балансирование-выравнивание, в зависимости от типа кромок соединения, может выполняться только по левой кромке соединения, по правой кромке соединения или комбинированно, т.е. по обеим кромкам соединения одновременно.

Установлено, что наиболее рациональным методом!

балансирования-выравнивания является комбинированный, позволяющий получить эстетически и технологически качественный узел соединения, при этом максимально конструктивно приближенный к узлу, полученному на этапе! конструкторской подготовки.

Разработаны технология и модуль проектирования рельефа, основанные на проектировании выпуклого участка трикотажа, получаемого за счет провязывания неполных дополнительных петельных рядов (2,4,6 на рисунке 4), что необходимо для обеспечения качественной посадки готового изделия на теле человека.

Рисунок 4 — Участок с дополнительными петельными рядами

Экспериментально определен коэффициент (А), корректирующий выпуклость участка трикотажа для кулирной глади, ластика и интерлока (таблица 1). Данный коэффициент учитывает свойства переплетений, физико-механические свойства пряжи и изменения, получаемые трикотажем после термической обработки, а также в процессе эксплуатации изделия. В промышленных условиях к рационально определять экспериментально по следующей формуле:

ЬУ,

к = Щ' <*)

где Ь V/ - длина фактической выпуклости;

ЬУг — длина смоделированной выпуклости, определяемой по формуле:

П 771

Щ (3)

1=1 ¡=1

ВО — высота основного петельного ряда в равновесном состоянии; ВИ — высота дополнительного петельного ряда в равновесном состоянии; п — количество основных петельных рядов на участке выпуклости; т — количество дополнительных петельных рядов на участке выпуклости.

Таблица 1 - Значения коэффициента корректирующего выпуклость для

Тип переплетения Тип сырья Линейная плотность пряжи, Текс Значение коэффициента

Кулирная гладь Хлопчатобумажная пряжа 26*2 0,945

Полушерстяная пряжа (70% акрил, 30% меринос) 32*2 0,912

Ластик 1+1 Хлопчатобумажная пряжа 26*2 0,895

Полушерстяная пряжа (70% акрил, 30% меринос) 32*2 0,864

Интерлок Хлопчатобумажная пряжа 26*2 0,840

Полушерстяная пряжа (70% акрил, 30% меринос) 32*2 0,810

Разработаны технологии получения выпуклостей при использовании одного и двух нитеводителей.

Установлено, что при вязании дополнительных петельных рядов с использованием двух нитеводителей, требуется применение специальных интарзионных нитеводителей, при этом получаемая выпуклость будет максимально приближенна к смоделированной выпуклости.

Более рациональным является способ получения выпуклостей при использовании одного нитеводителя, который позволяет исключить в технологическом процессе вязания холостые ходы и сократить расход пряжи на дополнительные петельные ряды, за счет уменьшения длин протяжек при

переходе от вязания одного петельного ряда к другому, а также исключения протяжек, образуемых при включении и выключении нитеводителей.

Разработана технология получения выпуклых участков трикотажа, формируемых за счет замены выпуклости, образованной швейной вытачкой, на геометрически аналогичную выпуклость, формируемую за счет провязывания неполных дополнительных петельных рядов.

В четвертой главе выполнено проектирование женского цельновязаного джемпера 46-го размера с использованием, разработанного программного обеспечения "DESIGNER K-WEAR", которое было разработано согласи концепции комплексной системы проектирования, для разработки которого использовались язык программирования С++ и среда разработки MS Visual Studio 2010.

Данное программное обеспечение позволяет создавать конструкции проектируемых изделий, формировать на их основе лекала, рассчитывать необходимые сбавки (прибавки) и т.п., кроме того, дает возможность для более подробной проработки узлов соединения в цельновязаном изделии (за сче использования комбинированных типов соединения), получения выпуклостей, образуемых за счет провязывания дополнительных петельных рядов двумя способами вязания (одним нитеводителем или двумя), а также позволяет заменить выпуклость, образованную швейной вытачкой, на выпуклость, формируемую при помощи частичного вязания. Кроме этого в "DESIGNER K-WEAR" реализован возможность динамического отслеживания геометрических отклонений аппроксимированного профиля лекала от исходного профиля, полученного при конструировании. С помощью чего можно сделать выбор не только в сторону повышения производительности вязального оборудовании за счет частичного ухудшения посадки изделия или наоборот, но и прийти к компромиссу, включающему в себя получение качественной посадки и технологичного вязания, при этом, не снижая производительность оборудования.

Программное обеспечение "DESIGNER K-WEAR" является дополнительным техническим решением, расширяющим возможности систем проектирования, поставляемых производителями вязального оборудования.

В данной диссертационной работе, разработанное программное обеспечение, использовалось совместно с системой автоматизированного проектирования Stoll Ml 3.15.

Проведенный расчет экономической эффективности внедрения результатов диссертационного исследования в виде, разработанного программного обеспечения "DESIGNER K-WEAR" и применении его в проектировании показал, что она будет составлять 36,8%, в сравнении с выполнением проектирования без этого программного обеспечения, при этом время, затрачиваемое на проектирование, сократилось на 48,8%.

По разработанной технологии выработано 200 штук изделий на предприятии по выпуску верхнего трикотажа ООО «Пафос».

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Проведенный анализ известных автоматизированных систем проектирования, применяемых в швейном и трикотажном производствах, показал, что проектирование сложных цельновязаных изделий является актуальным и перспективным направлением, что позволяет сократить время их разработки и повысить качество.

2. Разработан метод перевода лекал цельновязаных изделий, выполненных по швейной технологии, на технологию для трикотажного производства, реализованного на базе использования кривых Безье.

3. Разработана технология балансирования-выравнивания элементов соединения по кромкам соединения, что необходимо для проектирования технологически и конструктивно качественного узла соединения деталей, имеющих разные по форме и не равные по размеру соединяемые кромки.

4. Разработан метод проектирования выпуклых участков трикотажа, получаемых за счет провязывания дополнительных петельных рядов, что позволяет улучшить качество посадки изделия.

5. Установлено, что наиболее рациональным способом получения выпуклого участка трикотажа является способ, при котором вязание основных и дополнительных петельных рядов выполняется одним нитеводителем, однако, для получения более качественной выпуклости следует использовать специальный дополнительный нитеводитель, интарзионного типа, при этом для формирования сложных трехмерных выпуклостей целесообразно провязывать дополнительные петельные ряды переменной ширины.

6. Разработана технология и алгоритм расчета замены вертикальных и горизонтальных вытачек на геометрически аналогичную выпуклость, получаемую за счет провязывания дополнительных петельных рядов.

7. Разработан алгоритм расчета сбавок (прибавок) за счет аппроксимации контура лекала ячейками петли с учетом задаваемых технологических ограничений вязального оборудования.

8. Выполнена апробация, разработанных методов проектирования, на производственной базе ООО «Пафос» при использовании программного обеспечения "DESIGNER К-WE AR" и САПР Stoll Ml 3.15, в результате чего экономическая эффективность работы конструктора и дессинатора в среднем составила 36,8%.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ ОПУБЛИКОВАНЫ В РАБОТАХ:

- Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВ' № 2013618038 // Российская Федерация // DESIGNER К-WEAR / Ланшаков Д.Е.-2013.

- E.H. Колесникова, Д.Е. Ланшаков. Проектирование технологи вязания плечевых цельновязаных изделий с втачным типом рукава. / Известия вузов. Технологии текстильной промышленности. - 2012. -№1(337). Лично автором 6 стр.

- E.H. Колесникова, Е.А. Скопинцева, Т.В. Муракаева, Д.Е. Ланшаков. Методика проектирования технологии соединения оката рукава и проймы стана цельновязаного изделия, вырабатываемого н плосковязальной машине. // Известия вузов. Технологии текстильной промышленности. - 2011. - №3(332). Лично автором 3 стр.

- E.H. Колесникова, Д.Е. Ланшаков. Расчет плечевых цельновязаных изделий с втачным типом рукава. // Тезисы докладов. Сборник научных трудов аспирантов. - 2011.

- E.H. Колесникова, Д.Е. Ланшаков. Расчет плечевых цельновязаных изделий с втачным типом рукава. // Тезисы докладов. Внутривузовская научная студенческая конференция «Текстиль XXI века»-2010.

- E.H. Колесникова, Д.Е. Ланшаков. Расчет плечевых цельновязаных изделий с втачным типом рукава. // Тезисы докладов. Всероссийская научная студенческая конференция «Текстиль XXI века» - 2010.

Ланшаков Денис Евгеньевич

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ И КОНСТРУКЦИЙ СЛОЖНЫХ ЦЕЛЬНОВЯЗАНЫХ ИЗДЕЛИЙ НА БАЗЕ КОМПЛЕКСНОЙ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 15.04.14 Формат бумаги 60x84/16 Бумага множ. Усл.печ.л. 1,0 Заказ № 62-Н Тираж 80

Редакционно-издательский отдел МГУДТ 115093, Москва, ул. Садовническая, 33, стр.1

Отпечатано в РИО МГУДТ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет дизайна и технологии»

На правах рукописи

04201458646

Ланшаков Денис Евгеньевич

Разработка технологий и конструкций сложных цельновязаных изделий на базе комплексной автоматизированной системы

Специальность 05.19.02 - Технология и первичная обработка текстильных

материалов и сырья

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Т -т

Научный руководитель -доктор технических наук профессор Колесникова Елена Николаевна

Москва - 2014 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.........................................................................................4

1 АНАЛИЗ АСПЕКТОВ ЭТАПА ПРОЕКТИРОВАНИЯ СЛОЖНЫХ ЦЕЛЬНОВЯЗАНЫХ ИЗДЕЛИЙ В СОВРЕМЕННЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ УСЛОВИЯХ........................................................................................9

1.1 Анализ этапа конструкторской подготовки сложных цельновязаных изделий.........................................................................................10

1.1.1 Известные методы конструирования.................................................12

1.1.2 Программные решения по автоматизации проектирования изделий.....................................................................................17

1.2Анализ этапа технологической подготовки сложных цельновязаных

изделий.........................................................................................27

1.2.1 Способы формирования рельефа на сложных цельновязаных

изделиях....................................................................................34

1.3Постановка задач исследования...........................................................39

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1........................................................................41

2 РАЗРАБОТКА КОНЦЕПЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СЛОЖНЫХ ЦЕЛЬНОВЯЗАНЫХ ИЗДЕЛИЙ..........................................................42

2.1 Ввод понятия «комплексная система проектирования». Разработка технических аспектов комплексной системы

проектирования...............................................................................44

2.2Разработка основ конструкторской подготовки сложных цельновязаных

изделий.........................................................................................52

2.3Выбор и обоснование графических объектов, используемых для разработки конструкции сложного цельновязаного

изделия............................................................................................55

2.4Разработка технологии проектирования сбавок (прибавок) по профилю графического объекта.......................................................................61

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2........................................................................86

3 РАЗРАБОТКА ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МОДУЛЕЙ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СЛОЖНОГО ЦЕЛЬНОВЯЗАНОГО ИЗДЕЛИЯ......................................................................................87

3.1 Разработка технологического модуля для проектирования узла соединения в цельновязаном изделии......................................................................87

3.1.1 Разработка способа расчета высоты участка основы узла.......................89

3.1.2 Балансирование соединяемых элементов в узле соединения и рационализация линии соединения...................................................99

3.2 Разработка технологического модуля для проектирования выпуклых участков.......................................................................................110

3.2.1 Разработка метода проектирования выпуклого участка трикотажа при помощи частичного вязания..........................................................111

3.2.2 Разработка способа проектирования выпуклого участка трикотажа за счет замены швейной вытачки на частичное вязание....................................................................................148

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3......................................................................159

4 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦЕЛЬНОВЯЗАНОГО ИЗДЕЛИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАЗРАБОТАННОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ "DESIGNER К-WEAR".............................................162

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4......................................................................179

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ..............................................................................180

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ.............................................................182

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.....................................................................184

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ПО РАБОТЕ В "DESIGNER

К-WEAR".........................................................................Приложение А

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время производство цельновязаных изделий, вырабатываемых по сложным ресурсосберегающим технологиям, зависит от используемых технологий и методов их проектирования.

Внедрение в производство таких технологий связано с необходимостью увеличения прибыли за счет:

- сокращения затрат сырьевых ресурсов;

- сокращения арендуемых производственных площадей;

- полного или частичного исключения из цепочки технологической обработки изделия, некоторых этапов обработки, например, при производстве цельновязаных изделий частично или полностью исключается швейная обработка;

- повышения качества, выпускаемой продукции;

- расширения ассортимента.

Однако эффективность работы инженеров при проектировании технологически сложных изделий снижается, что связано с необходимостью обработки больших объемов данных проектирования, при этом в некоторых случаях инструменты, позволяющие автоматизировать рутинные ручные операции, отсутствуют.

Кроме того может отсутствовать связь между ключевыми специалистами, позволяющая выполнять динамическое отслеживание изменений результатов их работы. Например, при проектировании сложного цельновязаного изделия геометрические изменения кромок соединения, получаемые дессинатором в момент проектирования сбавок (прибавок), разработки технологии узла соединения и т.д., не учитываются конструктором при выполнения градации пакета лекал по необходимым размеро-ростам. Отсутствие такой связи между ключевыми специалистами может привести к увеличению объема времени,

требуемого для проектирования изделия и к увеличению расхода сырья, необходимого на отработку образцов.

С целью повышения качества цельновязаных изделий, расширения ассортиментного ряда, выпускаемых изделий, сокращения времени и сырья, затрачиваемого на проектирование трикотажных изделий, а также повышении эффективности работы конструктора и дессинатора в данной диссертационной работе предполагается провести исследование этапа проектирования трикотажных изделий и усовершенствовать технологии вязания узлов соединения.

Поэтому цель работы заключается в разработке комплексной системы проектирования, обеспечивающей увеличение эффективности работы специалистов отдела проектирования, повышения качества, проектируемых трикотажных изделий и расширении ассортимента цельновязаных изделий.

Для реализации поставленной цели в процессе диссертационных исследований необходимо было выполнить следующее:

- выполнить анализ современных методик конструирования и систем автоматизированного проектирования, используемые на швейном и трикотажном производствах;

- разработать технологический модуль перехода от конструирования к разработке технологии вязания, с учетом возможности использования при конструировании любых методик конструирования;

- разработать технологию получения сложных узлов соединения в цельновязаных изделиях с учетом технологических возможностей вязальной машины и параметров полотна;

- разработать технологию получения качественной посадки цельновязаного изделия на теле человека за счет формирования необходимого рельефа;

- разработать программное обеспечение, позволяющее выполнять конструкторскую и технологическую подготовку производства

трикотажных изделий, в том числе сложных цельновязаных изделий, а также позволяющее передать результаты проектирования в САПР, используемую для разработки программы вязания.

В процессе выполнения данной диссертационной работы использовались теоретические и экспериментальные методы исследования. К ним можно отнести:

- методы системного анализа и синтеза;

- теорию вязания и строения трикотажа;

- методы конструкторской подготовки трикотажных и швейных изделий;

- математическое моделирование;

- объектно-ориентированное программирование;

- аппроксимацию и интерполирование объектов.

Обработка данных, получаемых в результате экспериментальных исследований, а также математическое моделирование выполнялось при помощи языка программирования С++ в среде разработки MS Visual Studio 2010. Разработка программ вязания выполнялось в САПР Ml 3.15 фирмы STOLL.

Экспериментальные исследования осуществлялись на производственной базе ООО «Пафос» в городе Москве на плосковязальных машинах CMS 340 TC-L класса 6.2, а также CMS 340 TC-KW класса 7.2 фирмы STOLL.

Научная новизна диссертационных исследований заключается в том, что автором впервые получены следующие результаты:

- разработан алгоритм расчета сбавок (прибавок) по контуру развертки детали с учетом задаваемых технологических ограничений;

- разработан метод проектирования узла соединения цельновязаного изделия за счет балансирования-выравнивания элементов соединения на соединяемых кромках;

- разработан алгоритм определения положения линии в узле соединения цельновязаного изделия, после которой соединяемые кромки будут иметь разное количество петельных рядов;

- разработан метод моделирования выпуклого участка трикотажа, получаемого за счет провязывания дополнительных петельных рядов;

- разработан алгоритм расчета выпуклого участка трикотажа с учетом провязывания дополнительных петельных рядов переменной ширины;

- разработан способ формирования рельефа за счет замены выпуклости, формируемой при закрытии швейной вытачки, на геометрически аналогичную выпуклость, формируемую за счет провязывания дополнительных петельных рядов;

- предложена технология вязания выпуклого участка трикотажа, использующая в вязании один или два нитеводителя;

- разработано специальное программное обеспечение "DESIGNER K-WEAR", а также получено свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ № 2013618038.

Практическая значимость, полученных результатов диссертационного исследования, заключается в сокращении времени (в среднем на 48,8%), затрачиваемого на проектирование цельновязаных изделий, повышении качества цельновязаных изделий, за счет улучшения качества исполнения узлов соединения деталей и улучшении посадки готового изделия на теле человека, расширении ассортиментного ряда, а также увеличении эффективности работы (в среднем на 36,8%) специалистов отдела проектирования.

По материалам диссертационной работы опубликовано две статьи, тезисы двух докладов, а также получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. Кроме того на производственной базе ООО «Пафос» выполнено внедрение разработанного специального программного обеспечения "DESIGNER K-WEAR", что подтверждено актом о внедрении.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы, состоящего из 34 источников литературы, и приложения. Диссертационная работа содержит 187 страниц машинного текста, 76 рисунков, 13 таблиц и 91 формулу.

Приложение А содержит 69 страниц машинного текста, 36 рисунков и 14 таблиц. Приложения включают описания команд конструирования и расчета технологии трикотажных изделий разработанного программного обеспечения, "DESIGNER К-WEAR".

Положения, выносимые на защиту:

- технология получения качественного узла соединения в сложном цельновязаном изделии с учетом использования кривых Безье на этапе конструкторской подготовки;

- технология и метод моделирования выпуклого участка трикотажа, формируемого за счет провязывания дополнительных петельных рядов;

- новый способ получения выпуклого участка трикотажа, формируемого за счет замены выпуклости, получаемой за счет закрытия швейной вытачки, на геометрически аналогичную выпуклость, получаемую за счет провязывания дополнительных петельных рядов;

- метод конструкторской подготовки сложного цельновязаного изделия, учитывающий использование любой методики конструирования.

1 АНАЛИЗ АСПЕКТОВ ЭТАПА ПРОЕКТИРОВАНИЯ СЛОЖНЫХ ЦЕЛЬНОВЯЗАНЫХ ИЗДЕЛИЙ В СОВРЕМЕННЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ УСЛОВИЯХ

Цельновязаными называются трикотажные изделия, форма которых достигается при вязании в автоматическом режиме [1.2]. Например, при вязании джемпера на двухфонтурной плосковязальной машине происходит одновременное вязание трех трубок, две из которых являются рукавами, а одна станом, и на уровне проймы выполняется их соединение.

К ассортименту цельновязаных изделий можно отнести трикотажные изделия чулочно-носочной группы, бельевой группы, группы верхнетрикотажных изделий (плечевые, поясные, головные уборы), а также трикотажные изделия спортивного ассортимента (например, женский купальный костюм). К цельновязаным изделиям, получаемым на плосковязальных машинах можно отнести: шарфы, шапки, джемпера, свитера, рейтузы и т.д.

В настоящее время ассортимент цельновязаных изделий постоянно расширяется за счет ввода в производство новых технологий вязания, повышения уровня технологического оборудования и т.д. Однако предлагаемые производителями вязального оборудования программные решения, необходимые для проектирования цельновязаных изделий имеют ограниченный набор готовых шаблонов (модулей), например, предлагается вязание джемперов только с определенными видами рукавов и использованием определенных технологий вязания узлов соединений. Причем конструктивное моделирование, например, перевод вытачки, изменение формы горловины и т.д., или ввод в производство новой ассортиментной группы, например, сувенирной продукции, доступно дессинатору только на базе имеющихся в системе проектирования шаблонов. Изменение конструкции изделия, а также проектирование технологии вязания, в том числе на участке соединения деталей, дессинатор вынужден выполнять в ручном режиме.

Цельновязаные изделия конструктивно и технологически могут быть сложными, состоять из двух и более одновременно вырабатываемых деталей, которые на определенном участке должны автоматически соединиться. Линии, по которым выполняется соединение деталей, на этапе аппроксимации могут поменять свою форму [1.2].

С целью усовершенствования конструкторской подготовки сложных цельновязаных изделий проведем анализ этапа конструкторской подготовки сложных цельновязаных изделий и рассмотрим известные методы конструирования и системы автоматизированного проектирования, применяемые в швейной и трикотажной промышленности.

1.1 Анализ этапа конструкторской подготовки сложных цельновязаных

изделий

Конструкторская подготовка проектируемого изделия в трикотажном производстве на большинстве предприятий носит более консервативный характер в отличие от швейного производства. Это сказывается на значительных различиях между используемыми системами проектирования определенными выше производствами в современных промышленных условиях, это в свою очередь, оказывает влияние на время необходимое для формирования пакета лекал проектируемого изделия.

Зачастую в качестве формирующих факторов в конструировании на трикотажном производстве используются ручные измерительно-начертательные инструменты, а также аналогичные средства нанесения линий, при этом чертеж выполняется на масштабируемой бумаге.

Наиболее распространенными методами построения лекал для трикотажных изделий является формирование двумерных разверток деталей одежды с использованием значений типовых размерных признаков человека.

Практикуемые в производстве методики построения разверток для трикотажных изделий незначительно отличаются от методик, использующихся в конструировании изделий на швейном производстве [1.5].

Различия между методиками состоят в расхождении значений применяемых прибавок, припусков и т.п., что обусловлено особенностями производства полотен, используемых для дальнейшей выработки изделий в потоке, и физико-механическими характеристиками этих полотен. Кроме того при конструировании трикотажного изделия, например, вырабатываемого на плосковязальной машине, зачастую необходимо учитывать сбавки (прибавки) петельных столбиков, что в свою очередь сказывается на форме некоторых графических объектов, используемых для конструирования. Например, при конструировании проймы в кроеном изделии её низ оформляют в виде дуги, что придает изделию красивый внешний вид и обеспечивает человеку необходимую степень свободы движения при эксплуатации этого изделия. При конструировании проймы в регулярном трикотажном изделии часто её низ оформляют в виде отрезка прямой, который необходим для расчета и равномерного распределения сбавок, что, в дальнейшем, придаст изделию аккуратный и эстетичный вид. Формирование необходимой степени свободы движения у трикотажного изделия, произведенного регулярным способом, будет осуществляться на этапе влажно-тепловой обработки.

Любой метод конструирования содержит в себе ряд факторов, определяющих форму готового изделия. При этом основную долю этих факторов составляют особенности телосложения человека, покрой, а также способы технологической обработки в процессе формирования изделия.

Рассмотрим известные методы раз