Разработка и исследование шьющих модулей к гибким системам швейного оборудования

Решающая роль в повышении эффективности швейных предприятии принадлежит технологическому оборудованию, отвечающему современным требованиям технологии и организации производства. Иначе говоря, каждому определенному этапу развития производственных связен и отношений в этой сфере требуются и определенные виды технологического оборудования.

В настоящее время, в период острой конкуренции отечественных товаров народного потребления с зарубежными, новым мощным средством повышения эффективности малых швейных предприятий может стать применение в основном производстве гибких систем технологического оборудования, отличающихся мобильностью, быстродействием наладки на широкий ассортимент пошиваемых изделий, способностью стабилизировать производственный процесс и улучшить его показатели за счет повышения загрузки оборудования, возможности использования многовариантности технологии, многоассортиментности запуска и рациональной организации труда.

В связи с этим, проблема разработки гибких систем швейного оборудования требует комплексного решения, так как из опыта применения подобных систем в других областях производственной деятельности известно, что эффективность их во многом зависит и от проработки вопросов технологии и организации производства. Таким образом, указанные выше технические и организационные показатели гибких систем швейного оборудования и будут определять развитие отрасли в данный момент и в ближайшем будущем.

Созданием подобного оборудования в последние годы занимаются во МГУС, где автор данной диссертации принимал участие в разработке швейных многооперационных агрегатов модульного типа, обладающих свойством адаптации к изменяющимся условиям производства. Это оборудование значительно более высокого технического уровня, и ири разработке его требовалось решить не только проблемы рабочего процесса оборудования, технологии и организации самого производства, но и доработки составляющих механических систем, приспосабливая их к условиям рабочего процесса агрегатов. Главным образом, это относится к шыощим модулям, аналогами которых являются швейные машины различного назначения, и к механическому приводу, который в данном оборудовании должен быть унифицирован для ряда шьющих модулей.

Разработке данного оборудования способствовала госбюджетная тема: регистрационный номер Министерства образования и науки РФ 01.20.03.02192 «Разработка теоретических основ гибких швейных процессов» 1 этап — Исследования проблемы гибкости швейных процессов от 09.01.2003 (код ВНТИЦ 02 0302 453 0345) и 2 этап — Разработка основ гибкой технологии швейного производства от 11.02.2005 (код ВНТИЦ 02 0302 453 0343), в которой автор реализовал технические идеи на уровне изобретений (патенты РФ №№ 2 181 394, 2 255 157).

Целыо работы является разработка методов повышения эффективности швейного оборудования пошивочного производства. При этом решались следующие задачи:

— исследование условий функционирования механических систем швейного оборудования;

— разработка структуры шьющего модуля к многооперационным швейным агрегатам модульного типа;

— разработка и исследование систем базирования и стыковки шыощих модулей;

— исследование функционирования конструктивных элементов шьющих модулей и унифицированного привода к ним;

— разработка метода и технического средства для исследования в лабораторных условиях надежности рабочего процесса шыощих модулей;

— разработка метода оценки надежности работы шыощих модулей в производственных условиях.

Объектами исследований являлось многооперационное швейное оборудование и технология на его основе.

Методы исследований. В работе сочетаются теоретические и экспериментальные методы исследований. Исследование рабочего процесса шыощих механизмов и влияние износа на их работоспособность проводились на основе методов математического планирования и статистической обработки эксперимента, аппроксимации графических реализаций, кинетостатики, моделирования и прогнозирования событий.

Концепция проектирования гибких систем швейного оборудования формировалась на основе модульного принципарабочий процесс данного оборудования разрабатывался с использованием теории операций и эвристических алгоритмовнадежность функционирования шыощих модулей оценивалась вероятностными методами.

Научная новизна работы состоит в том, что осуществлено решение научной проблемы проектирования перспективного вида технологического швейного оборудования, имеющего большое значение для отрасли. При этом получены новые результаты в следующих направлениях:

— на основе анализа априорных данных по условиям функционирования механических систем швейного оборудования намечены пути их совершенствования;

— предложены структурные и конструктивные решения создания шьющих модулей к многооперационным швейным агрегатам модульного типа;

— разработаны экспериментальные методы и техническое средство для оценки надежности рабочего процесса шьющих модулей на этапах лабораторных и производственных испытаний;

— предложена структурная форма унифицированного механического привода к многооперационным швейным агрегатам модульного тина и методы снижения динамических нагрузок в переходные этапы работы оборудования;

— разработан вероятностный метод оценки надежности рабочего процесса шыощих модулей по критериям разрывной прочности нитки и ее натяжения в процессе стежкообразования;

— исследованы вопросы технологии и организации с применением данного оборудования.

Практическая значимость работы. Результаты работы использовались при выполнении госбюджетной темы: регистрационный номер Министерства образования и науки РФ 01.20.03.02192 «Разработка теоретических основ гибких швейных процессов» 1 этап — Исследования проблемы гибкости швейных процессов от 09.01.2003 (код ВНТИЦ 02 0302 453 0345) и 2 этап — Разработка основ гибкой технологии швейного производства от 11.02.2005 (код ВНТИЦ 02 0302 453 0343).

Разработана концепция проектирования шьющих модулей к швейным агрегатам модульного типа, предложен вариант модуля челночного стежка (патент РФ № 2 181 394).

Разработанные шьющие модули будут входить в состав гибких систем швейного оборудования, разработанных ранее в МГУС (патенты РФ №№ 2 073 758, 2 084 571, 2 087 607, 2 130 982 и др.).

Разработано устройство для определения силы натяжения нити в швейной машине (патент РФ № 2 255 157).

Результаты исследования гибких систем швейного оборудования внедрены на ООО «ТрикКолор» (г. Тольятти) — ожидаемый экономический эффект для производственной программы предприятия составил 263 808 руб. (в ценах 2004 г.).

Результаты исследований рабочего процесса, особенностей технологии и организации применения многооперационных агрегатов в швейном производстве сферы быта нашли отражение в учебном процессе при выполнении курсового и дипломного проектирования специальности 280 900.

Апробация результатов работы. Основные научные положения работы были представлены и получили положительные оценки на Международных научно-технических конференциях «Наука — сервису» (Москва, МГУС, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005 г.г.), на Международной научно-технической конференции «Новые технологии в одежде из тканей и трикотажа» (Москва, МГУС, 2001 г.), на конференции «Проблемы и решения современной технологии» (Тольятти, ПТИС, 2001 г., ТГАС, 2005 г.), на конференции «Проблемы гуманизации вузовского образования» (Тольятти, ПТИС, 2000 г.), на Международной научно-практической конференции «От научно-технических разработок до инновационных проектов» (Москва, МГУС, 2002 г.), на четвертой городской научно-практической конференции «Наука — сервису города» (Тольятти, ТГИС, 2003 г.), на пятой городской научно-практической конференции «Наука — сервису города» (Тольятти, ТГАС, 2005 г.), на Международной научно-технической конференции «Инновации и перспективы сервиса» (Уфа, УГИС, 2005 г.).

Основные результаты работы были опубликованы в журналах: «Швейная промышленность» № 5 (Москва, 2002 г.), «Швейная промышленность» № 1 (Москва, 2003 г.), «Теоретические и прикладные проблемы сервиса» № 1(2) (Москва, 2002 г.), в сборнике научных статей «Инновации и перспективы сервиса» (Уфа, 2005 г.).

Результаты работы используются на кафедре «Конструирование и технология швейных изделий» МГУС и на кафедре «Технология и конструирование швейных изделий» ТГАС, в учебном процессе в соответствующих разделах дисциплин «Оборудование швейных изделий» и «Технология швейных изделий» для студентов специальности 280 900 «Конструирование швейных изделий».

Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 23 научных статьях, методических разработках и отчетах проектных работ. Получены патенты РФ на изобретение №№ 2 181 394, 2 255 157.

Выводы по главе 5.

1. Установлено, что измерительное устройство для регулирования натяжения нити позволяет повысить надежность рабочего процесса гибких систем швейного оборудования.

2. Показано, что устройство дает условно годовую экономию 23 тыс. 260 руб., улучшая надежность рабочего процесса швейного оборудования.

3. Апробация разработанных шьющих модулей к гибким системам швейного оборудования на ООО «ТрикКолор» при пошиве группы изделий (женских жакетов и брюк) составит экономический эффект (ожидаемый) в 263 808 руб. в ценах 2004 г.

Анализ априорных данных по условиям функционирования швейного оборудования, в том числе многооперационного и гибких систем швейного оборудования, разработанного во МГУС (патенты РФ №№ 2 073 758, 2 084 571, 208 707, 2 130 982, 2 154 701), позволил выявить специфику работы и пути повышения эффективности его на малых предприятиях.

Установлено, что многие швейные предприятия сферы сервиса испытывают ограничения в производственных площадях, что затрудняет использование целого ряда современного оборудования. Кроме того, надо учитывать, что малые предприятия швейного профиля вынуждены по экономическим соображениям изготавливать одежду не только по индивидуальным заказам населения, выполняя также ремонт одежды, проводить замену отдельных элементов одежды, менять внешний вид путем отделочных операций и т. д., но и производить её мелкими партиями. Это требует применения разнообразных швейных машин, что практически сложно выполнить при незначительных материальных возможностях этих предприятий.

Пути решения отмеченных проблем лежат в плоскости применения гибких систем технологического оборудования, так как данный вид оборудования позволяет использовать только головки швейных машин, исключая промстолы и электроприводы, которыми комплектуются все швейные машины и составляют половину их стоимости.

Показано, что применение технологического швейного оборудования на предприятиях сферы быта ограничивается в основном оборудованием универсального вида, так как оно относится к переналаживаемому оборудованию с достаточно высоким коэффициентом использования даже при частой смене ассортимента пошиваемых изделий. Однако структура, рабочие процессы и системы управления такого оборудования в большинстве своем уже морально устарели и не позволяют совершенствовать технологию и организацию производства, создавать конкурентоспособную одежду.

3. Разработаны принципиально новые структурные решения швейных головок (шьющих модулей — патент РФ № 2 181 394) к гибким системам швейного оборудования, разработанного ранее в МГУС (патенты №№ 2 073 758, 2 084 571, 208 707, 2 130 982, 2 154 701) в виде многооперационных агрегатов модульного типа, обладающих гибкостью рабочих процессов, организации труда и управления, что позволяет им адаптироваться к изменяющимся производственным условиям.

4. Решены задачи базирования и фиксации шыощих модулей на рабочих позициях многооперационных агрегатов, стыковки к унифицированному механическому приводу. Предложен инженерный расчёт фрикционной стыковочной муфты на основе методики Эрдели по файлу dm4shpon XLS Л. Дубины. Реализованы конструктивные решения снижения нагрузок кручения на валы шыощих модулей и привода за счет повышения жесткости участков вала и показано влияние скручивания участков валов шьющих модулей и швейных машин на точность взаимодействия рабочих органов исполнительных механизмов.

5. Разработан способ и техническое устройство (патент РФ № 2 255 157) для лабораторных и производственных испытаний надежности рабочего процесса шьющих модулей по критерию прочности и нагрузки на игольную нитку.

6. Посредством встроенных функций в программу Excel, проведено определение оптимальных значений параметров рабочего процесса. Выполнено исследование математической модели методом двухмерных сечений.

Полученные уравнения позволяют прогнозировать основные показатели надежности рабочего процесса образования стежка.

7. Установлено, что на всех этапах взаимодействия рабочих органов швейной машины челночного стежка — аналога по рабочему процессу шьющего модуля существенное влияние на натяжение игольной нитки и на обрывность ее оказывает положение иглы, челнока и нитепритягивателя (факторы Хг, Хб, Х7). Показатели положения рабочих органов швейных машин, следовательно, и шыощих модулей, изменяются в процессе эксплуатации их по причине изнашивания узлов трения и наладки на различные швейные материалы, что важно знать в процессе подготовки производственного процесса.

Надежность рабочего процесса образования стежка зависит также от скоростного режима Xs и толщины пошиваемых материалов Xi, что необходимо будет учитывать при подготовке шыощих модулей к работе в гибких системах швейного оборудования.

8. На базе изобретения (патент РФ № 2 255 157) предложен вероятностный метод оценки надежности рабочего процесса швейных машин и шыощих модулей, в основу которого положено определение параметров распределения натяжения и прочности ниток, образующих стежки.

9. Результаты исследований и разработок апробированы и внедрены на предприятиях отрасли, о чем свидетельствуют акты внедрения и апробирования. Показано, что устройство для оценки надежности рабочего процесса швейных машин и шыощих модулей на малом предприятии «С иголочки» (г.Тольятти) дает годовую экономию 23 тыс. 260 руб., а методика группирования швейных узлов и деталей с применением разработанных шыощих модулей к гибким системам швейного оборудования на ООО «ТрикКолор» при пошиве группы изделий (женских жакетов и брюк) составит экономический эффект (ожидаемый) в 263 808 руб. (в ценах 2004 г.).

Кроме того, результаты работы внедрены в учебный процесс ТГАС для студентов специальности 280 900 «Конструирование швейных изделий» при выполнении курсового и дипломного проектирования.