Розробка модульного технологічного процесу автоматизованого складання заготовок верху взуття

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГІЙ ТА ДИЗАЙНУ

ЩУЦЬКА ГАННА ВОЛОДИМИРІВНА

УДК 685.31.02

РОЗРОБКА МОДУЛЬНОГО ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ АВТОМАТИЗОВАНОГО СКЛАДАННЯ ЗАГОТОВОК ВЕРХУ ВЗУТТЯ

Спеціальність 05.19.06 - технологія взуттєвих та шкіряних виробів

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ - 2002



Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Київському національному університеті технологій та дизайну, Міністерство освіти і науки України.

Науковий керівник - доктор технічних наук, професор, Коновал Віктор Павлович, Київський національний університет технологій та дизайну, завідувач кафедри конструювання та технології виробів із шкіри.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор, Нестеров Владислав Петрович, Українська технологічна академія, президент;

кандидат технічних наук, доцент, Драпак Георгій Мефодійович, Технологічний університет Поділля, завідувач кафедри машин і апаратів легкої промисловості та побутового обслуговування.

Провідна установа - Львівська комерційна академія, Міністерство освіти і науки України, м. Львів.

Захист відбудеться “26“ червня 2002р. о 10-00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.102.03 у Київському національному університеті технологій та дизайну за адресою: 01601, м. Київ-11, вул. Немировича-Данченка, 2, корпус 1 (зал засідань).

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського національного університету технологій та дизайну за адресою: 01601, м. Київ-11, вул. Немировича-Данченка, 2.

Автореферат розісланий “ 23 “ травня 2002 року.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради кандидат технічних наук професор Журавський В.А.



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. В сучасних умовах входження взуттєвої галузі у ринок виникає гостра потреба в удосконалюванні технологічних процесів складання заготовок верху взуття, що призведе до підвищення якості, а звідси - конкурентоспроможності продукції вітчизняного товаровиробника. Традиційні методи та устаткування є досить енергоємні, а якість продукції, як правило, визначається кваліфікацією працівника, часто має місце несиметричне технологічне виконання і зовнішній вигляд напівпар. Автоматизація складального процесу дозволяє виключити людський фактор при виготовленні заготовок верху взуття і досягти повністю симетричного пошиття заготовок двох напівпар взуття, тобто значно підвищити якість продукції.

Розробка та дослідження технологічних процесів автоматизованого складання заготовок на даному етапі розвитку вітчизняного взуттєвого виробництва є актуальними та своєчасними.

Однією з вирішальних операцій модульного технологічного процесу автоматизованого складання заготовок верху взуття є операція захвату м'яких плоских деталей заготовок. Попередні дослідники (Піскорський Г.А., Тонковид Л.А., Арутюнян С.С. та інші) займались, в основному, захватом деталей заготовок із повітронепроникних взуттєвих матеріалів (натуральна, синтетична, штучна шкіри). Але відомо, що заготовка включає також деталі із повітропроникних текстильних взуттєвих матеріалів. Тому найбільш цікавим з наукової та актуальним з інженерної точок зору буде дослідження та визначення основних параметрів технологічної операції захвату м'яких плоских деталей заготовок, в тому числі із повітропроникних текстильних матеріалів, з метою розробки нових технологічних умов для оптимального виконання вказаної операції в автоматизованому режимі.

Взагалі, на даний момент, є дуже важливим, як в економічному, так і в стратегічному значеннях, виготовлення вітчизняного взуття, а, особливо, спеціального військового взуття, з використанням прогресивних ресурсозберігаючих технологій.

Мета і задачі дослідження. Основна мета роботи полягає у визначені нормативів технологічних операцій процесу автоматизованого складання плоских модулів заготовок верху взуття.

У відповідності з метою були поставлені такі задачі:

Провести аналіз технологічних операцій процесу автоматизованого складання заготовок.

Визначити основні параметри технологічної операції автоматизованого захвату плоских повітропроникних текстильних деталей заготовок зі стосу, що найбільше впливають на її оптимальне виконання.

Провести аналітичне та експериментальне дослідження ймовірності оптимального виконання операції захвату м'яких плоских деталей заготовок зі стосу із різних взуттєвих матеріалів.

Визначити критерії оптимізації виконання операції автоматизованого захвату м'яких плоских деталей заготовок зі стосу із різних взуттєвих матеріалів.

Розробити модульний технологічний процес автоматизованого складання заготовок напівчобіт чоловічих для співробітників МВС та напівчеревиків чоловічих для офіцерського складу армії з використанням операції автоматизованого захвату м'яких плоских деталей заготовок зі стосу.

Обґрунтувати доцільність, з точки зору технологічних та економічних показників, застосування модульного технологічного процесу автоматизованого складання заготовок верху взуття.

Методи дослідження. Теоретичною основою дисертаційної роботи є наукові дослідження вітчизняних та іноземних вчених по розробці технологічних процесів автоматизованого складання заготовок верху взуття. Методологічною основою послужили методи аналізу нормативів технологічних операцій автоматизованого захвату м'яких плоских деталей заготовок, наукового передбачення та практики, як критерію істини.

На цій основі розроблена комплексна методика досліджень, яка включає:

аналіз основних робіт по дослідженням технологічних операцій захвату м'яких плоских деталей заготовок;

аналітичний метод аналізу операції автоматизованого захвату плоских повітропроникних текстильних деталей заготовок складної форми зі стосу;

використання сучасних експериментальних методів досліджень для перевірки запропонованих фізичної та математичної моделей операції автоматизованого захвату плоских повітропроникних текстильних деталей заготовок зі стосу;

статистичну обробку результатів експериментів за допомогою програм для ПЕОМ.

Наукова новизна одержаних результатів. Під час аналітичних та експериментальних досліджень автором отримані такі результати:

удосконалено спосіб автоматизованого відокремлення та захвату м'яких плоских деталей заготовок зі стосу із різних взуттєвих матеріалів;

створені фізична та математична моделі операції автоматизованого захвату плоских повітропроникних текстильних деталей заготовок зі стосу;

визначені критерії оптимізації виконання операції автоматизованого захвату м'яких плоских деталей заготовок зі стосу із різних взуттєвих матеріалів;

розроблено спосіб автоматизованого складання плоских модулів заготовок верху взуття.

Практичне значення одержаних результатів. Одержані в роботі результати реалізовані у вигляді:

удосконаленої операції та відповідного пристрою для оптимального виконання автоматизованого захвату м'яких плоских деталей заготовок зі стосу із різних взуттєвих матеріалів, на які отримано деклараційний патент України на винахід;

удосконаленого способу фіксування м'яких плоских деталей заготовок на позиції складання з використанням універсальної палети;

модульних технологічних процесів автоматизованого складання заготовок двох основних видів спеціального військового взуття;

комп'ютерних програм:

визначення розрахункової ймовірності попадання мікроприсосів робочої поверхні захватного органу на нитки (волокна) матеріалу деталі;

підбору параметрів сітчастої структури мікроприсосів робочої поверхні захватного органу для заданих параметрів сітчастих структур конкретних матеріалів деталей заготовок;

технічного завдання на проектування агрегату для автоматизованого складання плоских модулів заготовок верху взуття;

Теоретичні та практичні результати роботи використовуються в лекційних розділах та лабораторних роботах дисциплін “Основи конструювання виробів із шкіри”, “Основи технології виробів із шкіри” при підготовці студентів за спеціальністю 7.0918.20.

Особистий внесок здобувача. У працях, виконаних у співавторстві з науковим керівником, особистий внесок автора полягає в обговоренні постановки задач, їх аналітичному і практичному вирішенні, виконанні експериментальних досліджень, обробці результатів вимірювань, формулюванні висновків.

Апробація результатів дисертації. Основні теоретичні та експериментальні положення, результати роботи доповідались та одержали позитивну оцінку на семінарах кафедри конструювання та технології виробів із шкіри, на наукових конференціях студентського та професорсько-викладацького складу Київського національного університету технологій та дизайну (1999-2002 рр., м. Київ). У повному обсязі дисертаційна робота доповідалась та ухвалена на науковому міжкафедральному семінарі кафедри конструювання та технології виробів із шкіри

7 лютого 2002 року.

Публікації. Основні положення та результати дисертації викладені у 5 публікаціях, серед яких - 4 статті у фахових виданнях, рекомендованих ВАК України, та 1 - деклараційний патент України на винахід.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, чотирьох розділів, загальних висновків, списку використаних джерел та додатків. Зміст дисертації викладено на 136 сторінках машинописного тексту. Робота містить 39 ілюстрацій, 11 таблиць, список використаних джерел зі 107 найменувань, 6 додатків на 85 сторінках. Повний обсяг дисертації становить 279 сторінок.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

текстильний заготовка стос

У вступі обґрунтовано актуальність теми, подано короткий аналіз стану проблеми, сформульовано наукову новизну та практичну цінність отриманих результатів та висновків, визначено мету та основні задачі дослідження, які необхідно вирішити для її досягнення.

У першому розділі проведено огляд наукових робіт попередніх дослідників та джерел інформації з проблеми автоматизації технологічних процесів складання заготовок верху взуття.

Доведено, що з розвитком сучасних технічних засобів (існування палет для фіксування плоских модулів заготовок та швейних напівавтоматів, зорієнтованих на автоматизацію) технологічні процеси автоматизованого складання заготовок з використанням неекологічних енергомістких технологій відходять у минуле. Тобто, розробка модульного технологічного процесу автоматизованого складання заготовок, з використанням сучасного обладнання, дає можливість працювати з широким асортиментом взуттєвих матеріалів.

Класифікація та аналіз відомих операцій захвату, які є одними з вирішальних у реалізації всього технологічного процесу, показали, що найбільш придатним для захвату м'яких плоских деталей заготовок як із повітронепроникних (натуральна, синтетична, штучна шкіри), так і із повітропроникних текстильних взуттєвих матеріалів є аеродинамічний спосіб. Цей спосіб відрізняється підвищеною швидкістю спрацьовування, дешевизною, експлуатаційною надійністю, екологічною чистотою, можливістю автоматизованого керування.

Досі не визначені технологічні параметри оптимального виконання операції автоматизованого захвату м'яких плоских деталей заготовок зі стосу із різних взуттєвих матеріалів, в тому числі із повітропроникних текстильних матеріалів.

У другому розділі приведені результати аналітичного дослідження основних параметрів оптимального виконання технологічної операції автоматизованого захвату м'яких плоских деталей заготовок зі стосу, в тому числі із повітропроникних текстильних матеріалів.

Аналіз існуючих операцій захвату м'яких плоских деталей заготовок складної форми та проведення пошукових експериментів дали змогу розробити фізичну та аналітичну моделі операції, визначити основні параметри її виконання. Пошукові експерименти проводились на експериментальній установці для автоматизованого захвату м'яких плоских деталей заготовок з

14 зразками різних взуттєвих матеріалів.

Пропонується технологічна операція автоматизованого захвату та поштучного відокремлення м'яких плоских деталей заготовок зі стосу, що здійснюється в три етапи:

1. Захватним органом, робоча поверхня якого покрита спеціальною сіткою, притискується і захвачується крайка верхньої деталі стосу.

2. Захватний орган обертається і намотує на свою поверхню захвачену деталь.

3. Захватний орган піднімається над стосом деталей і відокремлює захвачену деталь від інших деталей стосу.

Аналіз етапів операції показав, що найбільш відповідальним та менш дослідженим є перший етап. У зв'язку з цим була розроблена фізична модель взаємодії сітчастої структури робочої поверхні захватного органу (іменуєма далі активною) з сітчастою структурою матеріалу верхньої деталі стосу (іменуєма далі пасивною) (рис. 1). Були визначені також основні параметри даних сітчастих структур.

Вивчення фізичної моделі показало, що при виконанні операції автоматизованого захвату верхньої деталі зі стосу діє 17 різних факторів. На основі аналізу кожного з них, за даними пошукових експериментів було проведено апріорне ранжування, основане на відомих методах рангової кореляції. Визначені фактори розміщувались у порядку зменшення їх впливу на оптимальне виконання технологічної операції автоматизованого захвату.

Для подальших досліджень було відібрано 5 основних параметрів:

Розрахункова ймовірність попадання мікроприсосів активної сітчастої структури на нитки (волокна) пасивної .

Витрата повітря в системі розрідження захватного органу Q [м3/год].

Питома сила притискування до захватного органу стосу деталей q [Н/м2].

Лінійна швидкість виконання операції автоматизованого захвату V [м/с].

Кількість деталей у стосі n [шт.].

В результаті досліджень першого параметру була проведена серія експериментів по визначенню конкретних значень параметрів сітчастих структур 14 найбільш поширених взуттєвих текстильних матеріалів, які в даний час застосовуються для виготовлення деталей верху, підкладки та міжпідкладки заготовок, та тих, що планується застосувати в якості робочої поверхні захватного органу.

Була розроблена математична модель операції автоматизованого захвату м'яких плоских деталей заготовок зі стосу. В основу цієї моделі покладено ймовірностний характер взаємодії активної та пасивної сітчастих структу.

Якщо виконуються наступні умови (активна сітчаста структура в два рази густіша за пасивну):

tx1=tx2=tx; a1=a2=a; (1)

ty1=ty2=ty; b1=b2=b; (2)

tx 2a; ty 2b, (3)

де tx1, ty1, a1, b1 - параметри активної сітчастої структури, tx2, ty2, a2, b2 - параметри пасивної сітчастої структури;

то розрахункова ймовірність попадання мікроприсосів активної сітчастої структури на нитки (волокна) пасивної визначається за формулою:

(4)

де р - частина сумарної площі мікроприсосів активної сітчастої структури, яка приходиться на нитки (волокна) пасивної.

Вся площа дорівнює 100% попадання мікроприсосів активної сітчастої структури на нитки (волокна) пасивної, а заштрихована, приблизно 25%, - попадання немає.

На базі математичної моделі були розроблені комп'ютерні програми:

визначення розрахункової ймовірності попадання мікроприсосів робочої поверхні захватного органу на нитки (волокна) матеріалу деталі;

підбору параметрів сітчастої структури мікроприсосів робочої поверхні захватного органу для заданих параметрів сітчастих структур конкретних матеріалів деталей заготовок.

За результатами підрахунку по першій програмі значення розрахункової ймовірності коливається від 0,75 до 1, що свідчить про можливість оптимального виконання операції автоматизованого захвату м'яких плоских деталей заготовок зі стосу, в тому числі із повітропроникних текстильних матеріалів. За результатами другої програми обрано 3 текстильних матеріали для застосування в якості робочої поверхні захватного органу. При цьому, обирались тільки матеріали з такими параметрами сітчастих структур мікроприсосів, для яких розрахункова ймовірність попадання мікроприсосів активної сітчастої структури на нитки (волокна) пасивної . дорівнювала 1, тобто 100% попадання.

На основі фізичної та математичної моделей були визначені критерії оптимізації виконання операції автоматизованого захвату:

чітке виконання трьох етапів операції;

відсутність порушень орієнтації верхньої деталі стосу при її захваті;

відсутність порушень орієнтації нижніх деталей стосу;

виконання умов попередніх критеріїв при максимально допустимій швидкості;

підбір сітчастої структури мікроприсосів робочої поверхні захватного органу з такими параметрами, щоб значення розрахункової ймовірності =1;

витрата повітря Q [м3/год] через мікроприсоси захватного органу повинна забезпечувати оптимальний захват тільки верхньої деталі стосу, незалежно від кількості деталей у стосі n (n=1ч90 шт.);

питома сила притискування захватного органу до стосу деталей q [Н/см2] повинна бути мінімально допустимою при оптимальному виконанні операції;

ліквідування впливу електростатичних зарядів на виконання операції автоматизованого захвату м'яких плоских деталей заготовок зі стосу.

Третій розділ присвячений експериментальним дослідженням основних параметрів технологічної операції автоматизованого захвату м'яких плоских деталей заготовок зі стосу, в тому числі із повітропроникних текстильних матеріалів.

За визначеними параметрами технологічної операції автоматизованого захвату та їх граничними значеннями було проведено математичне планування експерименту. Визначені основні параметри мають нелінійний складний характер взаємодії. В зв'язку з цим було прийняте рішення провести чотири серії однофакторних експериментів для визначення впливу кожного фактора на оптимальне виконання операції захвату при постійних значеннях інших факторів.

Функція відгуку для однофакторного експерименту має вигляд:

у кодовому значенні y = f(x), (5)

де x - кодове значення змінної впливаючого фактору;

у натуральному значенні (для чотирьох серій експериментів)

= f(Q); (6)

= f(q); (7)

= f(V); (8)

= f(n), (9)

де - ймовірність оптимального виконання операції автоматизованого захвату (експериментальна).

Приймаємо, що функція відгуку має лінійний характер. Тоді залежності (6),(7),(8),(9) будуть визначатись рівнянням регресії виду:

Y=B0+B1X, (10)

де B0 і B1 - коефіцієнти регресії, які визначались з використанням методу найменших квадратів.

Експеримент проводився на розробленій, згідно з методикою, експериментальній установці, яка складається з наступних основних елементів: захватний орган з електроприводом; механізм притискування стосу деталей до захватного органу; система розрідження повітря захватного органу.

Об'єктом досліджень були конкретні деталі заготовок - союзка (підкладка під союзку), язичок (підкладка під язичок) середнього розміру (27,5) більш менш поширеного та стабільного виду спеціального військового взуття - напівчобіт чоловічих для співробітників МВС України. Для експерименту було виготовлено 90 союзок та 90 язичків з восьми найбільш поширених в даний час взуттєвих матеріалів: бязі сурової ТУ 17 РСФСР 52-10689-83; бумазеї-корду сурової ТУ 17 РСФСР 8297-75; фланелі гладкофарбованої ТУ 17 РСФСР 7110-74; тик-саржи ГОСТ 19196-80; байки взуттєвої з начосом ТУ 17 РСФСР 60-10407-82; флізеліна, спилка ОСТ 17-463-75 та шкіри натуральної хромового методу дубління для верху взуття ГОСТ 939-88. В якості робочої поверхні захватного органу, за результатами пошукових експериментв та розрахунків комп'ютерної програми, обрано сітки з наступних матеріалів: бязі сурової ТУ 17 РСФСР 52-10689-83, саржи технічної ТУ 17 РСФСР 60-3979-76, полотна трикотажного поздовжньов'язаного капронового. Згідно з планом експерименту було проведено чотири серії по 100 замірів для кожної з восьми типів деталей.

Мета першої серії експериментів - визначення оптимального значення Qопт. Для визначення Qопт для кожного типу деталей значення Q змінювалось в наступних інтервалах: 2; 12; 22; 32; 42 м3/год. В якості активної сітчастої структури - саржа технічна. Графік залежності ймовірності оптимального виконання операції автоматизованого захвату від витрати повітря в системі розрідження захватного органу Q (для чотирьох деталей) представлено на рис. 3. Після статистичної обробки результатів досліджень одержані математичні рівняння регресії для чотирьох деталей по кожній серії експериментів. Розрахунки коефіцієнтів регресії проведено на ПЕОМ. Гіпотеза про адекватність математичної регресивної моделі перевірена за критерієм Фішера. Рівняння регресії для чотирьох деталей по першій серії експериментів:

Деталь № 1 (бязь сурова ТУ 17 РСФСР 52-10689-83, на графіках криву позначено);

-0,0008Q2+0,0575Q-0,1320 при =1; (11)

Деталь № 2 (бумазея-корд сурова ТУ 17 РСФСР 8297-75);

-0,0011Q2+0,0692Q-0,0977 при =1; (12)

Деталь № 3(фланель гладкофарбована ТУ 17 РСФСР 7110-74);

-0,0008Q2+0,0574Q-0,0816 при =0,4; (13)

Деталь № 4(тик-саржа ГОСТ 19196-80);

-0,0001Q2+0,0162Q-0,0523 при =1. (14)

Умови проведення даної серії експерименту: =f(Q); Визначення Qопт при: q=0,9 Н/см2 - const; V=0,02 м/с - const; n=50 шт. - const; , де Z -загальна кількість замірів, Z=100 замірів, ZН - кількість замірів, при яких був оптимальний захват.

Таким чином, оптимальне значення цього технологічного параметру становить: для деталі №1 Qопт=42 м3/год, для деталі №2 Qопт=32 м3/год, для деталі №3 Qопт=42 м3/год, для деталі №4 Qопт=42 м3/год.

Мета другої серії - визначення оптимального значення qопт. Значення q змінювалось в наступних інтервалах: 0,3; 0,5; 0,7; 0,9; 1,1 Н/м2. В якості активної сітчастої структури - полотно трикотажне поздовжньов'язане капронове. Графік залежності ймовірності оптимального виконання операції автоматизованого захвату від питомої сили притискування до захватного органу стосу деталей q представлено на рис. 4. Рівняння регресії для чотирьох деталей:

Деталь № 1 -0,0179q2+0,66q+0,3022 при =1; (15)

Деталь № 2 -1,0179q2+2,210q-0,2008 при =1; (16)

Деталь № 3 -0,4821q2+1,170q+0,2858 при =1; (17)

Деталь № 4 0,0536q2+0,190q-0,0475 при =1. (18)

Умови проведення даної серії експерименту: =f(q); Визначення qопт при: Q=Qопт (результати серії 1) - const;

V=0,02 м/с - const; n=50 шт. - const; ; Z=100 замірів.

Як видно, ймовірність оптимального захвату буде максимальною при таких значеннях технологічного параметру qопт: для всіх чотирьох деталей qопт=1,1 Н/см2.

Мета третьої серії - визначення оптимального значення Vопт. Значення V змінювалось в наступних інтервалах: 0,020; 0,025; 0,030; 0,035; 0,040 м/с. В якості активної сітчастої структури- бязь сурова. Графік залежності ймовірності оптимального виконання операції автоматизованого захвату від лінійної швидкості виконання операції автоматизованого захвату V представлено на рис. 5. Рівняння регресії для чотирьох деталей:

Деталь № 1 3028,6V2-226,9V+4,2 при =0,95; (19)

Деталь № 2 3342,9V2-245,1V+4,4 при =1; (20)

Деталь № 3 1200,0V2-106,4V+2,6 при =1; (21)

Деталь № 4 4200,0V2-293,4V+5,1 при =1. (22)

Умови проведення даної серїї експериментів: =f(V); Визначення Vопт при:

Q=Qопт (результати серії 1) - const; q=qопт (результати серії 2) - const; n=50шт. - const; ; Z=100замірів.

Отримані результати свідчать про те, що для всіх чотирьох деталей значення технологічного параметру Vопт=0,02 м/с. Саме при такому значенні ймовірність оптимального виконання операції буде максимальною.

Мета четвертої серії - визначення впливу на оптимальне виконання операції автоматизованого захвату значень nопт. Значення n змінювались в наступних інтервалах: 10; 30; 50; 70; 90 шт. В якості активної сітчастої структури - полотно трикотажне поздовжньов'язане капронове. Графік залежності ймовірності оптимального виконання операції автоматизованого захвату від значення кількості деталей у стосі n представлено на рис. 6. Рівняння регресії для чотирьох деталей:

Деталь № 1 -0,0001n2+0,0134n+0,6457 при =1; (23)

Деталь № 2 -9·10-5n2+0,0083n+0,7548 при =1; (24)

Деталь № 3 -0,0002n2+0,0168n+0,5167 при =1; (25)

Деталь № 4 -0,0002n2+0,0185n+0,4433 при =1. (26)

Умови проведення даної серїї експериментів: =f(n); Визначення впливу значень n на при:

Q=Qопт (результати серії 1) - const; q=qопт (результати серії 2) - const; V=Vопт (результати серії 3) - const.

Як видно на графіку, значення технологічного параметру n впливає на оптимальне виконання операції: при збільшенні кількості деталей у стосі, починаючи з 50 шт., значення ймовірності оптимального виконання операції автоматизованого захвату зменшується. Тому рекомендується не перевищувати максимальну (початкову) кількість деталей у стосі більше, ніж 50 шт.

Порівнюючи результати математичного моделювання з результатами експериментальних досліджень можна зробити наступні висновки:

1. Для деталей із м'яких неворсистих, навіть повітропроникних матеріалів (бязь сурова, бумазея-корд сурова, фланель гладкофарбована, тик-саржа, флізелін, спилок) легко підібрати оптимальні значення вищеперелічених параметрів, для яких =0,95ч0,98.

2. Для деталей із ворсистих повітропроникних матеріалів (байка взуттєва з начосом) =0,93 при Q=42 м3/год; q=1,1 Н/м2; V=0,02 м/с; n=1ч90 шт. Для збільшення значення для таких матеріалів потрібно підібрати для захватного органу більш густішу сітку.

3. Для деталей із жорстких матеріалів (шкіра натуральна хромового методу дубління) =0,6 при Q=42 м3/год; q=1,1 Н/м2; V=0,02м/с; n=1ч90 шт. Для збільшення значення для таких матеріалів потрібно підібрати для захватного органу менш густішу сітку та збільшити значення Q.

4. Різницю значень та можна пояснити наступними чинниками:

наявністю деформації сітки захватного органу та деталі при виконанні операції;

впливом ворсистості матеріалів;

похибки замірів параметрів активної (tx1, ty1, a1, b1) та пасивної (tx2, ty2, a2, b2) сітчастих структур;

робоча поверхня захватного органу не плоска, а має форму частини поверхні циліндра;

впливом жорсткості деталей при згинанні (фізико-механічні властивості матеріалу, форма, товщина деталі);

незважаючи на ретельне заземлення захватного органу, стосу деталей та підтримуванню відносної вологості повітря в межах 65-70%, немає гарантії повної відсутності впливу електростатичних зарядів на оптимальне виконання операції.

У четвертому розділі розроблено технологічні принципи проектування процесу автоматизованого складання плоских модулів заготовок верху взуття.

Пропонується модульний технологічний процес автоматизованого складання заготовок верху взуття, що складається з наступних операцій:

Захват деталей із накопичувачів захватним пристроєм (деталі укладаються до накопичувачів у зорієнтованому положенні, що забезпечує оптимальне спряження на складальних позиціях, у кількості 50 штук) при встановлених конкретних значеннях технологічних параметрів операції в залежності від матеріалу деталі.

Транспортування захваченої деталі на позицію складання плоского модуля без порушення орієнтації.

Укладання та фіксування деталей на палеті (здійснюється за допомогою голок по контуру затяжної кромки з відступом від краю 2-3 мм та в місцях з'єднання деталей).

Транспортування палети з укладеним плоским модулем на стіл швейного напівавтомату.

Пошиття плоского модуля на швейному напівавтоматі, зорієнтованому на автоматизацію.

Пропонується спосіб побудови принципової схеми послідовності виконання операцій технологічного процесу автоматизованого складання плоских модулів заготовок верху взуття на прикладі напівчобіт чоловічих для співробітників МВС України (рис.7).

Стосовно до розробленої схеми, деталі Д, що підлягають складанню, укладаються до накопичувачів (позиції базування ПБ) у зорієнтованому положенні, яке забезпечує правильне спряження на робочих позиціях; деталі Д з накопичувачів подаються на палету, котра займає визначене положення (позиції фіксування ПФ), в якому палета знаходиться поки не буде завершено процес укладання деталей; палета переміщується між позиціями фіксування ПФ циклічно з шагом позиції ln; палета з укладеним модулем зштовхується на стіл швейного напівавтомату (позиції складання ПСк), де і здійснюється скріплення.

Для зручності автоматизованого складання заготовка розбивається на два плоскі модулі. Процес складання переднього та заднього плоских модулів заготовки відбувається паралельно. На одній палеті одночасно складаються плоскі модулі лівої та правої напівпар. Деталі, що складаються, укладені на позиціях базування в такій послідовності, в якій вони приєднуються та розташовуються в готовому виробі.

Для реалізації нової технології пропонується:

1. удосконалена операція автоматизованого захвату з визначеними оптимальними технологічними параметрами;

2. спосіб фіксування деталей на палеті без порушення їхньої орієнтації;

3. спосіб побудови принципових та техніко-організаційних схем автоматизованого складання плоских модулів заготовок верху взуття.

На основі проведених досліджень та отриманих результатів розроблено також технічне завдання на проектування агрегату для автоматизованого складання плоских модулів заготовок верху взуття.

Проведений розрахунок очікуваного економічного ефекту від впровадження модульного технологічного процесу автоматизованого складання заготовок верху спеціального військового взуття. Порівняно з існуючим технологічним процесом складання аналогічної моделі взуття, впровадження нової технології дозволить: зменшити загальну кількість операцій, скоротити виробничі площі, економити електроенергію, матеріали, підвищити продуктивність праці на 75,6%, підвищити прибуток на 12,07%, знизити трудомісткість на 43,05%, очікуваний економічний ефект від впровадження за цінами 2001 року складає 234 тис. грн. на рік.



ВИСНОВКИ

1. Аналіз літературних джерел показав, що операція автоматизованого захвату м'яких плоских деталей заготовок зі стосу є однією з вирішальних та менш досліджених у всьому технологічному процесі автоматизованого складання заготовок верху взуття.

2. Запропонована в роботі операція автоматизованого захвату м'яких плоских деталей заготовок із різних взуттєвих матеріалів (як повітронепроникних так і повітропроникних) в три етапи дозволяє не тільки надійно захопити та відокремити деталь, але і:

транспортувати відокремлену деталь на позицію складання;

точно, без порушення орієнтації, укладати деталь на позицію складання.

3. Обґрунтовані критерії оптимізації виконання операції автоматизованого захвату м'яких плоских деталей заготовок зі стосу.

4. Визначені, для математичного моделювання варіантів їх взаємодії, параметри сітчастих структур матеріалів деталей заготовок, що використовуються в даній галузі на даний момент, а також матеріалів, що можуть бути застосовані в якості робочої поверхні (сітки) захватного органу.

5. Створена математична модель ймовірностного характеру взаємодії параметрів сітчастих структур матеріалів деталей заготовок верху взуття з параметрами сітчастої структури робочої поверхні захватного органу.

6. Розроблені комп'ютерні програми:

визначення розрахункової ймовірності попадання мікроприсосів робочої поверхні захватного органу на нитки (волокна) матеріалу деталі;

підбору параметрів сітчастої структури мікроприсосів робочої поверхні захватного органу для заданих параметрів сітчастих структур конкретних матеріалів деталей заготовок.

7. Одержані оптимальні значення технологічних параметрів виконання операції автоматизованого захвату м'яких плоских деталей заготовок зі стосу, що коригуються в залежності від матеріалу деталі: витрата повітря в системі розрідження захватного органу Qопт=32ч42 м3/год; питома сила притискування до захватного органу стосу деталей qопт = 0,5ч1,1 Н/см2; лінійна швидкість виконання операції автоматизованого захвату Vопт = 0,02ч0,04 м/с; кількість деталей у стосі nопт = 50 шт.

8. Удосконалено операцію та розроблено відповідний пристрій для оптимального виконання операції автоматизованого захвату м'яких плоских деталей заготовок зі стосу із різних взуттєвих матеріалів, як повітронепроникних (натуральна шкіра, спилок, синтетична та штучна шкіри), так і повітропроникних (текстильні матеріали, флізелін), захищені деклараційним патентом України на винахід.

9. Запропоновано спосіб автоматизованого складання плоских модулів заготовок верху взуття на спеціальному агрегаті.

10. Розроблено технічне завдання на проектування агрегату для автоматизованого складання плоских модулів заготовок верху взуття.

11. Запропоновано спосіб побудови принципових та технологічно-організаційних схем техпроцесу автоматизованого складання, що містять необхідну інформацію для розробки модульного технологічного процесу автоматизованого складання заготовок верху взуття.

12. Розроблено модульні технологічні процеси автоматизованого складання заготовок напівчобіт чоловічих для співробітників МВС та напівчеревиків чоловічих для офіцерського складу армії із зазначенням допоміжних матеріалів, обладнання та технологічних нормативів.



СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Поліщук Г.В. (Щуцька Г.В.), Коновал В.П., Пилипенко Ю.М. Дослідження автоматизованих операцій захвату зі стосу деталей заготовок верху взуття. Повідомлення 1 // Вісник Державної академії легкої промисловості України. - 2000. - №1. - С. 129-130.

2. Коновал В.П., Поліщук Г.В. (Щуцька Г.В.), Зуєва Т.В. Дослідження автоматизованих операцій захвату зі стосу деталей заготовок верху взуття. Повідомлення 2 // Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины. - 2000. - №4. - С. 86-88.

3. Коновал В.П., Поліщук Г.В. (Щуцька Г.В.). Дослідження автоматизованих операцій захвату зі стосу деталей заготовок верху взуття. Повідомлення 3 // Вісник Технологічного університету Поділля. - 2001. - №1, Ч. 1. - С. 82-85.

4. Коновал В.П., Пилипенко Ю.М., Поліщук Г.В. (Щуцька Г.В.). Дослідження операцій автоматизованого захвату деталей заготовок верху взуття зі стосу. Повідомлення 4 // Вісник Технологічного університету Поділля. - 2002. - №1. - С. 201-203.

5. Деклараційний патент. 34912 А Україна, В 65Н 20/00. Пристрій для відокремлення та захвату м'яких плоских деталей зі стосу / Коновал В.П., Поліщук Г.В. (Щуцька Г.В.), Тітовський Ю.І. - № 99074120; Заявлено 16.07.99; Опубл. 15.03.01, Бюл. №2.



АНОТАЦІЯ

Щуцька Г.В. Розробка модульного технологічного процесу автоматизованого складання заготовок верху взуття. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.19.06 - технологія взуттєвих та шкіряних виробів. - Київський національний університет технологій та дизайну, Київ, 2002.

Дисертацію присвячено актуальній проблемі розробки технологічних нормативів операцій процесу автоматизованого складання плоских модулів заготовок верху взуття, зокрема, визначенню технологічних параметрів оптимального виконання операції автоматизованого захвату м'яких плоских деталей заготовок зі стосу, в тому числі із повітропроникних текстильних матеріалів.

За результатами проведених досліджень розроблені модульні технологічні процеси автоматизованого складання заготовок двох основних видів військового взуття із застосуванням вищевказаної операції.

Ключові слова. Операція автоматизованого захвату, м'які плоскі деталі заготовок, взаємодія сітчастих структур матеріалів, повітропроникні текстильні матеріали, фізичне та математичне моделювання, параметри оптимального виконання операції захвату, критерії оптимізації, плоскі модулі заготовок, модульний технологічний процес автоматизованого складання заготовок.



АННОТАЦИЯ

Щуцкая А.В. Разработка модульного технологического процесса автоматизированной сборки заготовок верха обуви. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.19.06 - технология обувных и кожаных изделий. - Киевский национальный университет технологий и дизайна, Киев, 2002.

Диссертация посвящена актуальной проблеме разработки технологических нормативов процесса автоматизированной сборки плоских модулей заготовок верха обуви, а именно, определению технологических параметров оптимального выполнения операции автоматизированного захвата мягких плоских деталей заготовок со стопки, в том числе, из воздухопроницаемых текстильных материалов.

Поставленная задача решалась поэтапно, согласно разработанной комплексной методике исследований. Вначале был проанализирован опыт разработки технологических процессов автоматизированной сборки в разных отраслях легкой промышленности, определены основные технологические операции процесса автоматизированной сборки заготовок верха обуви. Анализ операций позволил сделать вывод о том, что одной из решающих и менее исследованных является технологическая операция автоматизированного захвата мягких плоских деталей заготовок из различных обувных материалов, а особенно, из воздухопроницаемых текстильных материалов.

Для определения основных параметров оптимального выполнения данной технологической операции разработаны физическая и математическая модели процесса взаимодействия сетчатых структур рабочей поверхности захватного органа и материала детали, которая захватывается. Проведена серия экспериментов по исследованию и определению параметров сетчатых структур 14 образцов различных воздухопроницаемых текстильных обувных материалов.

На основе математической модели созданы компьютерные программы: определения расчетной вероятности попадания микроприсосов рабочей поверхности захватного органа на нитки (волокна) материала детали и подбора параметров сетчатой структуры рабочей поверхности захватного органа для заданных параметров сетчатых структур конкретных материалов деталей заготовок. По результатам поисковых экспериментов и расчетам программ 3 образца были выбраны в качестве рабочей поверхности (сетки) захватного органа, а из 8 наиболее часто используемых в настоящее время обувных материалов были изготовлены реальные детали верха, подкладки и межподкладки обуви для проведения основных экспериментов.

Из 17 факторов, которые действуют при выполнении операции автоматизированного захвата верхней детали со стопки, с применением метода априорного ранжирования, было отобрано 5 основных параметров, влияющих на оптимальное выполнение данной операции (расчетная вероятность попадания микроприсосов сетчатой структуры рабочей поверхности захватного органа на нитки материала детали , расход воздуха в системе разрежения захватного органа Q, удельная сила прижима к захватному органу стопки деталей q, линейная скорость выполнения операции V и количество деталей в стопке n).

Были определены и обоснованы критерии оптимизации выполнения операции автоматизированного захвата мягких плоских деталей заготовок (верха, подкладки, межподкладки) со стопки.

По основным параметрам операции и их предельным значениям было проведено математическое планирование эксперимента. В связи со сложным нелинейным характером взаимодействия параметров, было принято решение провести четыре серии однофакторных экспериментов для определения влияния каждого параметра на оптимальное выполнение операции. В результате проведения экспериментов были определены конкретные значения четырех технологических параметров, при которых вероятность оптимального выполнения операции автоматизированного захвата была максимальной (=0,95ч0,98).

Получены следующие оптимальные значения технологических параметров, корректируемые в зависимости от материала детали: Qопт=32ч42 м3/год; qопт=0,5ч1,1 Н/см2; Vопт=0,02ч0,04 м/с; nопт=50 шт.

Было проанализировано различие полученных результатов аналитического моделирования и экспериментальных исследований и сделаны соответствующие выводы.

Разработаны технологические принципы проектирования процесса автоматизированной сборки плоских модулей заготовок верха обуви.

На основании проведенных исследований усовершенствована операция автоматизированного захвата мягких плоских деталей заготовок из различных обувных материалов, в том числе воздухопроницаемых текстильных, на которую получен декларационный патент Украины.

Разработан способ построения принципиальных схем автоматизированной сборки заготовок, которые содержат необходимую информацию для проектирования технологического процесса автоматизированной сборки плоских модулей заготовок верха обуви. Предложен также способ автоматизированной сборки плоских модулей заготовок с применением усовершенствованного способа фиксации деталей (с помощью палеты) и операции автоматизированного захвата.

В результате спроектированы технологические процессы автоматизированной сборки плоских модулей заготовок верха двух основных видов специальной военной обуви.

Проведен расчет ожидаемого экономического эффекта от внедрения новой технологии. По ценам 2001 года ожидаемый экономический эффект составит 234 тыс. грн. в год.

Ключевые слова. Операция автоматизированного захвата, мягкие плоские детали заготовок, взаимодействие сетчатых структур материалов, воздухопроницаемые текстильные материалы, физическое и математическое моделирование, параметры оптимального выполнения операции захвата, критерии оптимизации, плоские модули заготовок, модульный технологический процесс автоматизированной сборки заготовок.



SUMMARY

Shchutska A.V. The development of module technological process of automated closing of footwear uppers. - Manuscript.

The dissertation for obtaining candidate of technical science degree on specialty 05.19.06. - technology of shoe and leather goods. - Kiev National University of Technologies and Design, Kiev, 2002.

The dissertation is devoted to the urgent problem of technological terms of operations of the process of automated closing of flat modules of footwear uppers, particularly to the definition of technological parameters of optimal performing of operation of automated grab of soft flat footwear uppers from the pile, including details made from air-penetrating textile materials.

Module technological processes of automated closing of footwear uppers of two main kinds of military footwear with the use of the above mentioned operation have been developed.

Key words. Operation of automated grab, soft flat details of footwear uppers, interaction of mesh-structured materials, air-penetrating textile materials, physical and mathematical modeling, parameters of optimal performing of operation of grab, criteria of optimization, flat modules of uppers, module technological process of automated upper closing.

Размещено на Allbest.ru