Работа относится к машиностроению и посвящена автоматизации контурной обработки деталей изделия легкой промышленности.
Целью исследования является изучение технологических возможностей ФТОУ при контурной обработке. Вработе приведены результаты исследования технологической возможности ФТОУ и пути их расширения.
Основные пути высокоэффективной технологии и средств, выполняющих эту технологию – создание автоматизированной машины – направлены на повышение производительности за счет ускорения скоростных режимов выполнения контурных строчек с использованием программных устройств. Разработанные к настоящему времени устройства для реализации указанных операций разнообразны по используемым рабочим органам и характеру движения деталей. Однако они далеко не всегда обладают требуемой технологической гибкостью, часто сложны по конструкции и вобслуживании и, как правило, имеют большую стоимость.
Известно, что доля ручного труда при выполнении технологических операций по производству изделия легкой промышленности ещё велика. Восновном сборка заготовок изделия легкой промышленности, в том числе обувного, швейного, кожгалантерейного и мехового производства осуществляется на машинах общего назначения, где ориентация края деталей относительно иглы осуществляется вручную. Зачастую эти обстоятельства затрудняют повышение производительности и качества труда.
В связи с этим создание простого по конструкции, надежного в эксплуатации и технологически гибкого средства является наиболее экономичным путем решения задачи автоматизации сборки изделия.
Нами предлагается автоматизированная швейная машина (АШМ), основанная на том, что контур является программой для работы машины [1–4], а не наоборот, как у известных аналогов, где программа является основой для выполнения операции. Данный способ и АШМ аналогов не имеют. АШМ за счет ФТОУ, в зависимости от величины и знака обрабатываемого контура, автоматически перемещает деталь с поворотом по часовой, против часовой стрелки или прямолинейно.
Задача состоит в том, что необходимо выбрать параметры ФТОУ так, чтобы обеспечивалось выполнение технологических требований, как обработка минимальных кривизны контуров и качества выполнения контурной строчки.
Технологические возможности рассматриваемого способа ориентации детали определяются, очевидно, минимальным радиусом (ρmin) ее кривизны [5]. Исходя из того, что координаты т.A1(X1, X2) центра упора задаются необходимым расстоянием строчки от края (l=1,0–1,5мм) детали (рисунок,а). Отметим также, что контур любой формы может быть с достаточной для практических целей точностью представлен в виде отрезков дуг окружностей и прямых. Процесс обработки прямолинейной части контура интереса не имеет, поэтому ниже рассмотрим участок контура, представляющий собой часть круга (рисунок) [6–8].
Рассмотрим случай «выпуклой» кривизны. Пусть ось ОУ (рисунок) совпадает с линией (k–k), проведенной параллельно оси роликов в точке (С) соприкосновения их с деталью, а ось ОХ – параллельна направлению перемещения иглы B1B2. Координаты точки B0(Xb0; 0) начала прокола иглой материала также задаются из технологических требований, а именно величины шага стежка. Координаты точки C(Xc, Yc) задаются произвольно.
Составим уравнение окружности (a–a) с центром O(–X0, Y0), радиусом (ρ+r), проходящей через т.т.A1 и A2 (рисунок,а):
Учитывая, что упор имеет радиус r, запишем уравнение окружности радиуса (ρ+r), проходящей через точку A1, с центром в точке O, относительно коор динат XOY:
(1)
Уравнение той же окружности, учитывая, что она проходит и через точку A2, можно записать в виде
(2)
Отметим, что здесь мы используем обращенный метод перемещения детали, поэтому точка A2 представляет собой новый центр упора после окончания ориентирования детали.
Через точку B0 из того же центра 0 можно провести окружность (b–b) радиусом (ρ – l). Ее уравнение
(3)
Используя систему уравнений (1), (2)и (3), приходим к уравнению
корень которого, соответствующий минимальному радиусу кривизны контура, определяется как
(4)
Подставив полученное выражение в (3), получим значение:
(5)
а
б
Процесс перемещения:а – детали; б – «вогнутого» контура
Таким образом, мы получили координаты центра окружности минимального радиуса для «выпуклой» кривизны. Тогда величина радиуса этой окружности определяется как
(6)
После элементарных преобразований с учетом (5) и (6) окончательно получаем минимально допустимое значение радиуса «выпуклой» кривизны контура детали, при которой предлагаемый способ ориентации будет реализован (рисунок,а):
(7)
Для случая «вогнутой» кривизны ход рассуждений аналогичен, поэтому выкладки опустим. Соотношения, определяющие координаты геометрического центра детали в данном случае, имеют вид (рисунок, б):
(4′)
(5′)
Тогда минимальное значение радиуса «вогнутой» кривизны определяется соотношением
(7′)
Получены аналитические зависимости (7) и (7′), определяющие значения минимальной кривизны перечисленных контуров, в зависимости от координаты расположения упора, расстояния расположения строчки от края детали, величины шага стежка, места расположения роликов, начала прокола иглой материала и радиусом упора.
Выводы
Полученные аналитические зависимости позволяют, определить технологические возможности автоматизированной швейной машины, реализующих предлагаемый способ ориентирования детали. Расчет по этим зависимостям показывает, что минимальный радиус контура детали составляет 7 и 5мм соответственно для «выпуклой» и «вогнутой» кривизны при расстоянии строчки от края не менее 1,2мм, что вполне устраивает технологические требования к выполнению краевых строчек на изделиях легкой промышленности. Итак, при правильном выборе параметров вновь созданного ФТОУ модернизируемая швейная машина может быть применена для автоматизированного выполнения контурных строчек.