автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Технологическое и компьютерное обеспечение процесса вязания на трикотажных машинах

Введение.

1. Обзор состояния проблемы и постановка задачи исследования.-.

1.1. Анализ существующих методов и средств проектирования трикотажных изделий.

1.2. Анализ процедуры проектирования трикотажных изделий как объекта автоматизации.

1.3. Исследование методов математического описания элементов структуры трикотажа.

1.4. Анализ методов технологического обеспечения заданных параметров трикотажа.

1.5. Постановка задачи комплексного проектирования трикотажных изделий.

Выводы по главе 1.

2. Уравнения равновесия, расчет нерастяжимой нити.

2.1. Векторные уравнения равновесия.

2.2. Уравнения равновесия нити в проекциях на связанные оси.

2.3. Упругая нить на поверхности.

2.4. Моделирование формы, расчет длины нити в трикотажной петле.

Выводы по главе 2.

3. Разработка автоматизированной системы проектирования трикотажных изделий для кругловязального автомата «Джумберка».

3.1. Анализ системы подготовки данных для вязания «Джумберка» фирмы и определение требований к новой проектирова

3.2. Описание процедуры задания основных параметров проектирования.

3.3. Задание формы деталей изделия.

3.4. Формирование раппорта и рисунка купона.

3.5. Формирование программы вязания.

3.6. Процедура раскладки деталей на купоне.

3.7. Процедура количественной оценки изделия.

3.8. Определение длины элементов структуры трикотажа.

3.9. Расчет технико-экономических показателей.

3.10 Преобразования формата данных для вязания.

Выводы по главе 3.

4. Разработка автоматизированной системы проектирования трикотажных изделий для плосковязального автомата СОБОЛЬ».

4.1. Условия создания отечественного плосковязального автомата «Соболь» и разработка технического задания на САПР и систему подготовки данных для вязания.

4.2. Описание процедуры проектирования и подготовки данных для вязания.

4.2.1. Параметры формы изделия.

4.2.2. Рисунок изделия.

4.2.3. Программа вязания.

4.2.4. Позиционирование нитеводов.

4.2.5. Параметры заделки краев.

4.3. Процесс проектирования трикотажного изделия.

4.3.1. Подготовка исходных данных.

4.3.2. Основное меню системы.

4.3.3. Имя модели.

4.3.4. Форма модели.

4.3.5. Ввод детали.

4.3.6. Заправочные данные.

4.3.7. Параметры формы изделия.

4.3.8. Рисунок раппортов.

4.3.9. Печать рисунка.

4.3.10. Рисунок модели.

4.3.11. Процедура формирования программы вязания

4.3.12. Позиционирование нитеводов.

4.3.13. Заделка краев.

4.3.14. Технико-экономический расчет изделия.

4.3.15. Запись данных на дискету.

4.3.16. Чтение данных с дискеты автомата.

4.3.17. Печать всех данных.

4.3.18. Окончание работы.

Выводы по главе 4.:.

Перспективы развития трикотажного производства связаны с широким использованием автоматов с электронным управлением.

В сегодняшних условиях рыночной экономики вопросам повышения качества и эффективности проектирования нового ассортимента придается важное значение.

Российские предприятия постепенно переходят на эксплуатацию трикотажных автоматов с компьютерными системами подготовки данных для вязания. Однако современные импортные дессинаторские комплексы проектирования стоят довольно дорого.

Несовершенство таких систем заключается в узкой направленности функций подготовки данных для вязания. Технологические свойства нитей и переплетений не учитываются. Подготовка программы вязания и рисунка не взаимосвязана с другими этапами проектирования модели.

Отечественные системы подготовки данных для плосковязальных автоматов как правило копируют устаревшие «фирменные» комплексы.

Проектирование трикотажа осуществляется с позиций геометрического подхода, что на сегодня не всегда удовлетворяет требованиям технико-экономического расчета.

Возможности вычислительной техники для проектирования трикотажа используются крайне не эффективно.

Таким образом, необходимы отечественные системы проектирования и подготовки данных для вязания на базе современных подходов к моделированию петельной структуры и комплексного решения задач создания нового ассортимента.

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Настоящая диссертационная работа выполнена с планом научно-исследовательских работ ЦНИИ Комплексной Автоматизации Легкой промышленности по теме: «Создание систем автоматизированного проектирования трикотажных изделий и подготовки данных для вязания на автоматах типа «Джумберка» и «Соболь»».

В сегодняшних условиях рыночной конкуренции трикотажные предприятия вынуждены постоянно заниматься разработкой нового ассортимента, повышением эффективности и качества проектирования.

С приходом на российский рынок современных средств вычислительной техники (в первую очередь на базе персональных компьютеров) появились реальная возможность создать комплексные автоматизированные системы проектирования трикотажных моделей, доступные по цене и удовлетворяющие требованиям сегодняшней ситуации.

На многих предприятиях трикотажной промышленности успешно эксплуатируются системы подготовки данных для вязания на автоматах с электронным управлением, однако объединить этот процесс с другими этапами проектирования представляется насущной задачей.

На основе геометрически нелинейной теории упругой нити составлены дифференциальные уравнения равновесия нити в петле и выведены формулы, определяющие пространственные параметры трикотажной петли, ее длину, а также напряженно - деформированное состояние нити в петле.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Главная цель работы состоит в развитии теории моделирования трикотажной петли и практического ее применения в автоматизированных системах проектирования трикотажных изделий.

Цель достигнута за счет решения задач нелинейной теории упругости применительно для модели трикотажной петли и разработки автоматизированных систем проектирования для плоско- и кругловязальных автоматов с электронным управлением. В ходе этого процесса были решены следующие задачи:

1. Разработан комплекс требований к современным автоматизированным системам проектирования трикотажных изделий на базе персонального компьютера.

2. Дополнена модель трикотажной петли Мандена с позиций теории упругой нити и определена формула расчета длины нити в петле.

3. Разработана автоматизированная система проектирования трикотажных изделий и подготовки данных для работы на кругловязальных автоматах «Джумберка» (Испания).

4. Разработана автоматизированная система проектирования трикотажных изделий и подготовки данных для работы на плосковязальных автоматах «Соболь» (Россия).

5. В рамках созданных автоматизированных систем проектирования разработана процедура технико-экономического расчета изделия.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ. Работа содержит теоретические и экспериментальные исследования. При решении теоретических задач моделирования трикотажной петли использованы основы нелинейной теории упругости, основы механики гибкой нити, механика стержней, механика деформируемого твердого тела.

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

Разработанные программные продукты проходили всестороннее тестирование в процессе отладки, а затем в работе профессиональными художни-ками-дессинаторами.

Вычисление сложных математических функций проводилось с использованием специальных программных пакетов типа «MATCAD».

Создание информационной базы данных проводилось на основе производственных программ Курского трикотажного комбината и Сергиево-Посадской трикотажной фабрики.

Отладка Автоматизированной системы проектирования трикотажных изделий для автомата «Соболь» проводилась на Невьянском механическом заводе и в научно-исследовательском институте «Импульс».

Отладка Автоматизированной системы проектирования трикотажных изделий для автоматов «Джумберка» проводилась на Курском трикотажном комбинате и Сергиево-Посадской трикотажной фабрике.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА заключается в углублении теории моделирования трикотажной петли с позиций геометрически нелинейной теории упругости и применение полученных результатов в разработке Автоматизированных системах проектирования трикотажных изделий для автоматов с электронным управлением.

ВПЕРВЫЕ ПОЛУЧЕНЫ СЛЕДУЮЩИЕ ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ:

1. Дополнена теория математической модели трикотажной петли Ман-дена, позволяющая с высокой точностью рассчитывать форму и длину нити в петле.

2. Разработан математический аппарат расчета упругой модели трикотажной петли с помощью ЭВМ (персонального компьютера).

3. Создан программный продукт, позволяющий проектировать трикотажные изделия и данные для вязания на кругловязальных автоматах «Джумберка» и плосковязальных автоматах «Соболь».

4. Разработан универсальный графический редактор, позволяющий создавать рисунки для трикотажа, программа конструирования лекал.

5. Сформирована система предварительного расчета основных технологических параметров трикотажа на основе моделирования формы петли и информационной базы данных.

6. Разработана автоматизированная система технологического расчета параметров структуры трикотажа в рамках подготовки данных для вязания на автоматах «Джумберка» и «Соболь».

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ И РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Дополнена и подготовлена для практического применения теория математического моделирования трикотажной петли Мандена. Это позволит с высокой точностью рассчитывать форму и длину нити в петле, что важно для проектирования свойств полотна, параметров всего изделия, а так же определения технико-экономических показателей.

Основная часть разработанной теории моделирования петельной структуры и автоматизированных систем проектирования трикотажных изделий и их использование опубликованы автором в 4 статьях журнала Известия ВУЗов «Технология текстильной промышленности» и Сборнике научных трудов ДНТУД (Димитровград).

Промышленная реализация результатов научной работы выполнена в условиях предприятий: Курского трикотажного комбината, Сергиево-Посадской трикотажной фабрики и АО «Жаклин».

Использование программного продукта для проектирования новых моделей позволило значительно ускорить процесс подготовки к производству нового ассортимента, качественно изменить процессы технологической подготовки, конструирования лекал, подготовку данных для вязания.

Разработанные автоматизированные системы проектирования для автоматов «Джумберка» помогут предприятиям отказаться от закупок дорогостоящих импортных систем подготовки данных для вязания.

Создание системы технико-экономического расчета позволит еще на этапе проектирования определить экономическую эффективность производства данной модели.

ПУБЛИКАЦИИ. Основные результаты выполненной работы опубликованы в 4-х статьях Всероссийских журналов и сборников.

СТУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ. Работа состоит из 4 глав, выводов, списка использованных источников из 26 наименований.

Общий объем диссертации 169 страниц основного текста, 38 рисунков, 4 таблицы.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Предложена и реализована в условиях вязания модель трикотажной петли, отвечающая современным требованиям представления структуры полотна.

На основе геометрически нелинейной теории упругой нити составлены дифференциальные уравнения равновесия нити в петле и выведены формулы, определяющие пространственные параметры трикотажной петли, ее длину, а также напряженно - деформированное состояние нити в петле.

На основании детального анализа процесса создания трикотажных изделий разработаны принципы комплексной автоматизированной системы проектирования с использованием персонального компьютера для трикотажных автоматов с электронным управлением.

На основе практического опыта работы с зарубежными системами подготовки данных для вязания создан современный универсальный графический редактор для разработки раппортов и рисунков для трикотажа.

Для процесса проектирования трикотажных изделий предложена компьютерная программа определения основных технологических параметров трикотажа.

Создан программный продукт, позволяющий конструировать форму деталей изделия с последующей раскладкой на полотне.

Разработана методика анализа подготовленных данных для вязания на автоматах с электронным управлением с целью технико-экономического расчета нового изделия и эффективности его производства.

8. В рамках научно-производственной программы создания отечественного плосковязального автомата «Соболь» разработана автоматизированная система проектирования и подготовки данных для вязания.

9. Разработана альтернативная отечественная система проектирования и подготовки данных для вязания на кругловязальных автоматах «Джумберка» (Испания).

10.Подготовлен программный продукт для визуальной оценки подготовленного рисунка переплетения.

11 .Внедрены в производство автоматизированные системы проектирования трикотажных изделий для плосковязальных автоматов «Соболь» и кругловязальных автоматов «Джумберка» (Испания).

12.В результате проведения исследований решена важная производственная задача эффективного автоматизированного проектирования трикотажных изделий на базе современных теоретических исследований и отечественных программных продуктов для автоматов с электронным управлением.

1. Каталог «Программа продукции Stoll». Инлегмаш, 2000.

2. Плосковязальные автоматы с электронным управлением ведущих итальянских фирм. М.: Научно-информационный центр трикотажного оборудования «Интерлок», 1991.

3. Основные технико-экономические показатели плосковязальных автоматов зырубежных фирм, М.: Научно-информационный центр трикотажного оборудования «Интерлок», 1991.

4. Шалов И.И., Кудрявин Л.А. Основы проектирования трикотажного про изводства с элементами САПР.- М.: Легпромбытиздат, 1989.

5. Кудрявин Л.А. Проектирования трикотажа рисунчатых и комбинированных переплетений с использованием ЭВМ. М.: МТИ, 1984.

6. Кобляков А.И. Структура и механические свойства трикотажа. М.: Легкая индустрия, 1973.

7. Пинхасович А.В. Причины нарушения процесса петлеобразования на вязальных машинах. Извести ВУЗов, Технология легкой промышленности, № 5, 1973.

8. Цитович И.Г. Теоретические основы стабилизации процесса вязания. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984.

9. Цитович И.Г. Технологическое обеспечение качества и эффективности процессов вязания поперечновязаного трикотажа. М.: Легпромбытиздат, 1992.

10. Каталог Protti Serie РТ. Инлегмаш, 2000.

11. Postle R., Munden D.I. Analysis of the dry knitted-loop configuration. J.Tekt.Inst. 58T329-365. 1967.

12. Фурса А.А., Гришин А.Н., Кудрявин JI.A. Проектирование с использованием ЭВМ основных параметров трикотажа, вырабатываемого на многосистемных кругловязальных машинах. Извести ВУЗов, Технология легкой промышленности, № 1, 1990.

13. Кудрявин JT.A. Автоматизированное проектирование основных параметров трикотажа (с использованием ЭВМ): Учебное пособие для вузов- М.: Легпромбытиздат, 1990.

14. Leaf G. Models of the Plain-Knitted Loop. J.Tekt.Inst. 46T588. 55.

15. Leaf G. The Geometry of a Plain Knitted Loop. J.Tekt.Inst. 46T587. 1955.

16. Далидович A.C. Основы теории вязания. M.: Легкая индустрия, 1970.

17. Щербаков В.П. Прикладная механика нити. МГТУ им. Косыгина. 2001.

18. Кочеткова О.В. Научные основы систем автоматизированного проектирования трикотажа. Санкт-Петербург, 2000.

19. Щербаков В.П. Деформированное состояние движущейся вязкоупругой нити в процессе кулирования. Витебск: Техника и технология трикотажного производства, 1980.

20. Шалов И.И., Далидович А.С., Кудрявин Л.А. Технология трикотажного производства: Основы теории вязания. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984.

21. Труевцев А.В. Теоретические основы проектирования параметров кулир-ного трикотажа и разработки технологических режимов его производства с учетом деформационных свойств нитей и полотен.: Автореферат дисс. докт. техн. наук/ СПГУТД. СПб., 1998.

22. Каган В.М. О положении нити на движущемся стержне. Известия ВУЗов: Технология легкой промышленности, 1994.

23. Щербаков Г.В. Технико-экономический расчет в процессе проектирования трикотажных изделий для плосковязальных автоматов «Соболь». Сборник научных трудов ДНТУД.- Димитровград, 2002г.

24. Щербаков Г.В. Автоматизированная система проектирования трикотажных изделий для кругловязального автомата «Джумберка». «Текстильная промышленность», № 4, 2002 г.

25. Щербаков Г.В. Новый подход к системам автоматизированного проектирования трикотажных изделий. «Текстильная промышленность», № 5, 2002 г.

26. Щербаков Г.В. Уточнение модели трикотажной петли, построенной по нелинейной теории изгиба упругой нити. Сборник научных трудов ДНТУД,- Димитровград, 2002г.

27. Заговора А.В., Курман В.М., Миллер А.С., Пешков И.А. Автоматизированная система подготовки программ вязания для кругловязальных машин с электронным управлением. Извести ВУЗов, Технология легкой промышленности, № 4, 1986.

28. Николаев А.Д. Разработка методов автоматизированного инженерного проектирования трикотажа, вырабатываемого на многосистемных кругловязальных машинах.: Автореферат дисс. канд. техн. наук/ МТИ., 1980.

29. Колесникова Е.Н., Спорыхина В.И., Смирнова А.В., Муракаева Т.В. Математическая модель трикотажных кулирных переплетений и процессов их реализации. Извести ВУЗов, Технология легкой промышленности, № 2, 1996.

30. Ricotti R. Two new computer controlled flat knitting machines by Protti,-Knitting Technique, 1991.1. УТВЕРЖДАЮ»1. Проректор по учебной1. Акт внедрения

31. На базе автоматизированной системы проектирования прошли обучение большая часть студентов кафедры; ими получены дополнительные знания в области автоматизированного проектирования трикотажных изделий для автоматов с электронным управлением.1. От РЗИТЛП

32. От МГТУ им. А. Н. Косыгина1. В. Щербаков1. А.В. Малышев1. УТВЕРЖДАЮ»

33. Проректор по научной работед. т. н., проф. В.В. Исаев

34. Российского заочного института текстильной и легкой промышленности1. Акт внедрения

35. От ОАО «Москвичка» От РЗИТЛП1. Вахненко1. Соболева1. Щербаков1. УТВЕРЖДАЮ»1. Генеральный директора производства ков»1. УТВЕРЖДАЮ»

36. Проректор по научной работе Российского заочного института текстильной и легкой промыш1. Ю. Вачевскихленности д. т. н., проф. В. В. Исаев « » 2002 г.2002 г.2002 г.1. Акт внедрения

37. На базе автоматизированной системы проектирования подготовлены и внедрены в производство верхнетрикотажнные изделия: изготовление полурегулярным и регулярным способами на плосковязальных автоматах фирмы «Штоль» Германия и фирмы «Римак» Италия.

38. От организации ОАО «Фабрика От РЗИТЛПпроизводства платков»1. А. Е. Шевчук1. Г. В. Щербаков