Введение к работе
Актуальность работы. Для любого уровня экономического развития общества характерно общее стремление к использованию одежды не только как средства самосохранения и безопасности, но и как возможности создания определенного имиджа и самовыражения. Поэтому одежда хорошего качества, обладающая необходимой конкурентоспособностью, всегда будет пользоваться повышенным устойчивым спросом тем более, что совершенную эстетически привлекательную швейную продукцию определяют не стоимостью используемых материалов.
Основное назначение манекенов типовых фигур торса человека и одеж-ды-выполнение роли инструмента для технологической обработки и контроля качества швейных изделий.
В основу проектирования манекенов положены результаты антропометрических исследований размеров и формы фигур типового телосложения в виде набора дуговых и линейных измерений, представленных в нормативно-технической документации, и теоретических чертежей (фронтально-профильных проекций и горизонтальных сечений), полученных совместно с М. В. Стебельским по данным стереофотограмметрической съемки.
Качество швейных изделий, зависящее в значительной степени от точности воссоздания размеров и формы манекенов, изначально формируется на стадии проектирования и изготовления манекенов.
Комплексным показателем качества следует считать разработанный и изготовленный этпон манекена, размеры и форма которого представлены в нормативно-технической документации. Можно отметить, что развивающее-
ся трехмерное автоматизированное проектирование одежды в качестве исходных данных использует эталонную поверхность манекенов для одежды.
В связи с весьма большой номенклатурой манекенов исследования вопросов их производства закладывают основы для решения общей проблемы управления процессами формирования полимерных оболочек и изделий сложного объемного профиля. С целью устранения существующего значительного дефицита манекенов одежды разного функционального назначения, а также половозрастного и ростовочного вида и снижения материальных, энергетических, складских, транспортных и других затрат на их производство в данной работе предложен способ снижения номенклатуры типоразмеров производимых промышленных манекенов путем проектирования, изготовления и использования съемных объемных межполнотных накладок к манекенам взамен манекенов больших полнотных групп.
Разработана современная прогрессивная высокопроизводительная технология ротационного формования манекенов из полимеров и предложена на основе этой технологии организация производства в современном технологическом модуле. Для внедрения новой машинной технологии с производительностью труда,в зависимости от используемого материала в 25-40 раз превышающей аналогичный показатель при традиционном малоэффективном ручном изготовлении манекенов из клеевых материалов, составлены технические условия "Манекены из полимеров. Технологические процессы изготовления" и переданы для использования на ЗАО " Бриг " г. Иванова.
Технологический модуль с одной ротационной установкой способен при двухсменной работе изготовить не менее 20 тысяч манекенов и около восьми тысяч съемных межполнотных накладок к исходным манекенам в год. При этом введение для формирования типовых фигур человека специальных накладок не только существенно сокращает номенклатуру производимых манекенов, но и снижает соответственно необходимый для охвата типовых фигур перечень типоразмеров формующих дорогостоящих герметичных устройств, производимых также в технологическом модуле.
Современное производство должно обладать необходимой гибкостью. Поэтому в технологическом модуле предусмотрена возможность мелкосерийного и индивидуального изготовления манекенов, основанною на использовании недорогого и недефицитного сырья типа клееного картона и разработанного метода центрифугирования заготовок манекенов.
Цель работы состояла в получении теоретических основ формообразования манекенов типовых фигур человека и высокопроизводительных машинных технологий производства комплектов из тонкостенных манекенов и
их фрагментов для одежды. Основные задачи исследований заключаются в следующем.
-
Получение цельного манекена типовой фигуры из полимеров в форме замкнутой оболочки в условиях массового производства.
-
Усовершенствование адгезионной (традиционной) технологии формирования манекенов на основе центробежного формования заготовок в условиях индивидуального и мелкосерийного производств.
-
Трансформирование манекенов для одежды при учете закономерностей межразмерных и межполнотных приращений.
-
Разработка высокоэффективного технологического модуля производства с расчетным выпуском номенклатуры манекенов, межполнотных накладок и технологической оснастки.
В данной работе ставится задача разработки технологий и оборудования для производства манекенов в швейной промышленности и сфере обслуживания населения как основного инструмента контроля качества швейных изделий.
Значительная номенклатура манекенов для верхней одежды, охватывающая 320 наименований типовых фигур человека младшей, средней и старшей возрастных групп, послужила базой для решения поставленных задач, в первую очередь для формирования рационального количества тонкостенных полимерных изделий сложного профиля в виде комплектов "манекен+набор съемных межполнотных накладок для различных участков торса". Результатом этой части данной работы является поиск путей сокращения производимых манекенов при полном охвате всех типовых фигур человека, определения перечня рациональных типоразмеров этих изделий при использовании межполнотных накладок к манекенам.
В работе поставлена задача проектирования технологического модуля для промышленного выпуска манекенов одежды, съемных межполнотных накладок и формующих устройств. Разработка технологического модуля предполагает проектирование гальвано-участка по изготовлению потребного количества высокоточных мастер-форм методом гальванопластики и выбор оптимальной интенсификации электрохимических процессов, включая хромирование рабочих поверхностей формующих герметичных форм.
Технологическая оснастка модуля включает разработку следующих устройств:
- мастер-модели (матрицы) мастер-форм манекенов и съемных межполнотных накладок для изготовления формующих устройств методом гальванопластики:
узлы соединения и разъема мастер-форм манекенов для ротационного способа формования:
универсальная мастер-форма внешней поверхности съемной межполнотной накладки и самой накладки из разных материалов;
универсальная литьевая форма для изготовления деталей составных неразъемных манекенов в адгезионно-клеевой технологии их производства.
Методы исследований. В работе проведены теоретические и экспериментальные исследования. При теоретических исследованиях использованы методы дифференциального и интегрального исчисления, теоретической механики и механики полимерных материалов. В экспериментальной части работы применялась методология комплексного проектирования с использованием каркасной теории поверхностей, объемного макетно-модельного способа проектирования поверхностей сложного пространственного профиля, сте-реофотограмметрических и антропометрических исследований.
Эксперименты выполнены на стандартных и оригинальных приборах и установках с использованием методов планирования и анализа эксперимента Погрешности прямых и косвенных измерений определены методами математической статистики и теории погрешностей.
Научная новизна работы заключается в разработке леоретических основ проектирования и трансформации манекенов типовых фшур и принципов их получения из полимерных материалов на основе установленных закономерностей ротационного и центробежного формования, а именно:
- закономерности получения тонкостенных оболочек в условиях при
нудительного ротационного воздействия на расплав полимера системы сил с
ограничением его перемещения в виде замкнутой формообраз\тошей внут
ренней поверхности металлической мастер-формы.
формирования торса типовой фигуры человека неразъемным соединением заготовок манекена, обработанных методом центрифугирования,
определения межразмерной и межполнотной трансформации основных участков и поверхностей торсов манекенов на основе разработанного алгоритма преобразования точечных и линейных (дуговых, обхватных) измерений в не-развертываемых сложных поверхностях.
Предложен единый упрощенный метод оценки результатов центрифугирования заготовок манекенов для одежды с использованием выбранных критериев, определяющих основные эффекты машинной обработки, установлены аналитические зависимости для вычисления нормального реактивного давления на элемент заготовки со стороны жесткой мастер-формы. Разработан способ прогнозирования процесса деформирования элемента за-
готовки в направлении его толщины в период непосредственного центрифугирования с помощью уравнений ползучести, в которых остаточная составляющая деформации, развившейся на стадии пуска центрифуги, принята в качестве постоянной величины и технологического параметра заданного режима машинной обработки, разработана методика определения усредненных параметров этих уравнений.
Разработана новая концепция получения внешней поверхности манекенов на основе установленных закономерностей антропоморфных изменений геометрии отдельных размерных признаков и их объединения для получения неразвертываемых поверхностей, определяющих их перевод из одной полнотной группы в другую. Разработана также конструкция универсального устройства для изготовления мастер-форм съемных межполнотных накладок и самих накладок.
Разработаны теоретические основы поэтапного проектирования конструкции съемной межполнотной накладки на исходной модели манекена, включающей в себя кроме построения горизонтального линейного каркаса на основных антропометрических высотах, формирование линейного каркаса в профильной проекции по контуру вертикальных профильных сечений, проходящих через следующие положения сходственных антропометрических точек: точку основания шеи, переднего угла подмышечной впадины, ключичную точку, сосков\ю, среднегрудинную точку, точку высоты линии талии.
Разработана методика аппроксимации проектируемых контуров горизонтальных сечений макета фрагментов манекена, определяющих его пол-нотную группу, при помощи функций эллипса и метода равных сумм.
На основе научно обоснованного оптимального способа формирования типовых фигур человека а также нового подхода к сокращению номенклатуры производимых манекенов и соответствующих формующих устройств при использовании съемных межполнотных накладок разработана новая высокоэффективная технология ротационного формования полимерных манекенов для одежды, использующая герметичные медные и силуминовые мастер-формы, полиэтилены или каркасную пластизоль на основе поливинилхлори-да.
Научная новизна работы присутствует также в отношении общих результатов исследований как комплекса научно-технических решений по созданию и расширению теоретических основ для проектирования и совершенствования технологических процессов по изготовлению тонкостенных манекенов и изделий сложного объемного профиля.
Разработанная технология ротационного формования манекенов одежды из различных полимерных материалов внедрена на Ивановском предприятии ЗАО "Бриг". Разработаны технические условия на технологические процессы изготовления манекенов методом ротационного формования из полимерных композиций и переданы для использования на ЗАО " Бриг ". По результатам экспертного опроса специалистов, новые манекены соответствуют комплекс} требований, обеспечивают удобство и достоверность при проведении примерок, отличаются эстетическим внешним видом, небольшой массой, высокими прочностными параметрами и долговечностью. ТУ рекомендованы для внедрения и получили положительный отзыв специалистов ЦОТШЛ. ЛПШО им. Володарского, ИПШТО, Ивоблшвсйбьпа и др. Научно-техническая документация, необходимая для внедрения, включает в себя разработки по изготовлению универсальных герметичных тонкостенных маегер-форм, которые можно использовать не только по назначению в ротационном формовании, но и в качестве модели для литья в землю из силумина Дія исключения коробления и создания необходимой жесткости оболочек мастер-формы имеют решетки из ребер жесткости. На смежных поперечных ребрах жеегкосги для смыкания полуформ формующих ycipoiicnt и упрощения процесса их разъема сконструированы и установлены специальные замки. Полимерные материалы для нового способа формования манекенов разработаны совместно с ВНИИИгрушки г. Загорска. Себестоимость манекена из гранулированных полиэтиленов при курсе доллара 30 рублей составляет 253 руб-ля, при использовании традиционной технологии изготовления манекена из клееного картона - 450 рублей. Производительность труда по новой технологий по ошошению к адгезионной увеличивается в 25... 40 раз. Экономический годовой эффект от внедрения новой прогрессивной технологии производства манекенов из полимеров составляет 232.6 тысяч долларов при годовом выпуске 20,5 тысяч манекенов из полимеров с помощью ротационной установки стоимостью 150 тысяч долларов. С целью реализации результатов исследований технологии машинного ротационного способа производства манекенов из полимеров,технологий по созданию герметичных тонкостенных мастер-форм, усовершенствованию традиционной технологии путем использования центрифугирования заготовок манекенов, изготовлению верхних вкладышей манекенов с помощью универсальной литьевой формы, новой технологии производства номенклатуры съемных объемных межполнот-ных накладок разработан современный проект плана по выпуску не менее 20, 5 тысяч манекенов одежды и 8000 съемных межполношых накладок.
Апробация работы
Основные результаты диссертационной работы доложены и получили одобрение на следующих научных семинарах и конференциях: областных научно-технических конференциях «Разработка новых и интенсификация существующих технологических процессов х/б производства», «Трение и износ деталей машин и инструмента», «Современная техника и технология хлопчатобумажного производства и перспективы развития отрасли на XII пятилетку», «ХХХХ-я итоговая научная конференция, посвященная 100 - летию со дня рождения профессора В. А. Ворошилова», «ХХХХП-я итоговая на>чно-техническая конференция», «Научным разработкам - широкое внедрение в практику» (Иваново, 1983, 1984, 1985, 1987, 1988); всесоюзных научно-технических конференциях «Основные направления в развитии оборудования в хлопкопрядении» (Пенза, 1984), «Современные наукоемкие технологии и новые материалы для узлов трения» (Иркутск, 1984), «Новое в технике и технологии текстильного производства» (Иваново, 1990): ежегодных научно-технических конференциях Ивановского текстильного института им М. В. Фрунзе (ныне текстильная академия) (Иваново, 1983... 93 гг.), международных научно-технических конференциях «Применение композиционных материалов в народном хозяйстве» (Минск, ИММПС АН Белоруссии. 1992). «Переработка полимерных материалов в изделия» (Ижевск, 1993). «Проблемы развития малоотходных ресурсосберегающих -экологически чистых технологий в текстильной и легкой промышленности» (Иваново, 1994, 1995), международном конгрессе «Современные проблемы на>чно-производственно-образовательного комплекса текстильной и легкой промышленности» (Иваново, 1996), международных научно-технических конференциях ((Теория и практика разработки оптимальных технологических процессов и конструкций в текстильном производстве» (Иваново, 1996, 1997). «Современные методы в текстильной и легкой промышленности». (Москва. ВЗИТЛП, 1998), «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Иваново, 1998...2002), «Актуальные проблемы создания и использования новых материалов и оценки их качества» (МГУ сервиса, Москва, Черкизово, 1999). «Актуальные проблемы науки, техники и экономики легкой промышленности» (МГУ дизайна и технологии, Москва, 2000), «Перспективы использования компьютерных технологий (компьютеров) в текстильной и легкой промышленности (ПИКТЕЛ-2003)» (Иваново, 2003).
Основные положения диссертационной работы апробированы путем обсуждения на совещаниях заказчиков, на предприятиях, МБОН РСФСР, работа с которыми проводилась по хозяйственным договорам где внедрены и экспонировались основные результаты исследований, а также на расширенных заседаниях кафедр конструирования швейных изделий, проектирования
текстильных машин, теоретической механики и сопротивления материалов, научно-техническом совете Ивановской государственной текстильной академии.
Публикации. Из 88 опубликованных работ основные результаты диссертационных исследований представлены 11 статьями в журнале «Изв. вузов. Технология текстильной промышленности», 1 статьей в журнале «Изв. вузов. Химия и химическая технология», тремя депонированными рукописями, двумя изобретениями и одним учебным пособием по основам сопротивления полимерных материалов. Кроме того, результаты научных исследований, технологических и технических решений отражены в пяти статьях журналов «Текстильная промышленность» и «Швейная промышленность», в четырех сборниках трудов, в тезисах 15 всероссийских, международных и межвузовских конференций, 13 итоговых отчетах по хоздоговорным и госбюджетным научно-исследовательским работам, 2 информационных листках.
Личное участие автора в получении изложенных в диссертации результатов. Постановка задач, выбор методов и направлений исследований, обобщение полученных результатов и выводы диссертации принадлежат автора Теоретические и экспериментальные исследования, научное обоснование методик расчетов и разработка технических устройств выполнены автором. Во внедрении изготовленных формующих и других устройств, а также в разработке полимерных композиций принимали участие преподаватели кафедры КШИ ИГТА и сотрудники промышленных предприятий.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов и рекомендаций, списка использованной литературы и приложений. Основная часть диссертации изложена на 399 страницах машинопксного текста, в число которых входят 65 рисунков и 42 таблицы. Список литературы содержит 227 наименований, приложения занимают 65 страниц.
Похожие диссертации на Разработка технологий формирования, трансформации и производства тонкостенных манекенов для одежды
