Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ методов проектирования швейных изделий сложной пространственной формы 11
1.1 Методы проектирования и способы изготовления швейных оболочек 11
1.2 Анализ возможности изготовления швейных оболочек сложной пространственной формы из плетеных рукавных материалов 13
1.3 Особенности проектирования и способы изготовления швейных армирующих оболочек 29
Выводы 39
2 Исследование процесса формообразования двухмерных и трехмерных оболочек швейных изделий из плетеных рукавных материалов 41
2.1 Исследование способов получения тороидально-кольцевых оболочек 41
2.2 Исследование геометрии сети и механизма формообразования плоских кольцевых оболочек из плетеных рукавных материалов 50
2.3 Исследование геометрии сети и механизма формообразования трехмерных оболочек из плетеных рукавных материалов 62
2.4 Исследование геометрии сети и механизма формообразования оболочек одежды из плетеных рукавных материалов 67
2.5 Разработка методики расчета диаметра и оценки деформационных возможностей плетеного рукавного материала 72
Выводы 76
3 Разработка метода проектирования двухмерных и трехмерных оболочек швейных изделий из плетеных рукавных материалов 78
3.1 Формирование исходных данных для проектирования оболочек 79
3.2 Разработка метода проектирования оболочек швейных изделий из плетеных рукавных материалов з
3.3 Разработка способа математического описания и расчета геометрии сети оболочек из плетеных рукавных материалов 92
3.4 Разработка алгоритмов расчета для автоматизированного проектирования геометрии сети 103
Выводы 108
4 Проектирование и изготовление швейной оболочки из плетеного рукавного материала
4.1 Разработка способа изготовления многослойной швейной оболочки из плетеного рукавного материала 110
4.2 Разработка методики изготовления однослойной швейной оболочки из плетеного рукавного материала 118
4.3 Промышленная апробация результатов исследования и внедрение в производство 119
Выводы 138
Общие выводы по работе 140
Список литературы
- Анализ возможности изготовления швейных оболочек сложной пространственной формы из плетеных рукавных материалов
- Исследование геометрии сети и механизма формообразования трехмерных оболочек из плетеных рукавных материалов
- Разработка метода проектирования оболочек швейных изделий из плетеных рукавных материалов
- Разработка методики изготовления однослойной швейной оболочки из плетеного рукавного материала
Введение к работе
Актуальность темы. Научно-технические достижения последних десятилетий привели к расширению ассортимента швейных оболочек за счет использования в различных сферах промышленности.
При проектировании одежды и технических оболочек существует ряд сходных проблем, связанных с большой материалоемкостью и трудоемкостью изготовления, недостаточным учетом структурных и физических свойств материалов. Отсутствие такой информации не позволяет проектировать изделия определенной формы поверхности с учетом деформации структуры материала. В связи с этим актуальным является поиск решений, универсальных для швейных изделий различного назначения. Актуальность проблемы подтверждается возросшими требованиями к эксплуатационным характеристикам оболочек.
Особую сложность при проектировании и изготовлении представляют швейные изделия с замкнутым контуром и осевой симметрией: при повороте на любой угол вокруг оси свойства оболочки должны оставаться постоянными. Данные характеристики являются общими как для одежды, так и для технических изделий. Такие требования могут предъявляться при изготовлении специальной одежды, средств индивидуальной защиты, различного снаряжения и т. д.
Требования к конструкции и технологии изготовления технических швейных оболочек связаны с особенностями материалов, способами формообразования и условиями эксплуатации изделий. Их специфическими характеристиками являются объемная форма с профильным сечением и упорядоченной структурой взаимосвязанных элементов, подчиненной внешней замкнутой форме. Изготовление оболочек усложняется условием недопустимости членений и швов, пересекающих замкнутый контур оболочки, для обеспечения осевой симметрии изделия.
Одним из таких технических изделий является оболочка для армирования тороидально-кольцевых деталей, используемых в авиации, судостроении и других технических областях. Разработка способа проектирования и изготовления этих изделий имеет большое значение, так как позволяет снизить вес технических конструкций и сократить материалоемкость производства. Для одежды это также представляет определенный теоретический и практический интерес.
Существующие технологии изготовления оболочек мало приспособлены для выполнения комплекса условий и получения тороидально-кольцевых изделий с требованиями, обеспечивающими прочность при эксплуатации.
Решению этой задачи способствует использование плетеных рукавных материалов, представляющих собой замкнутую в одном координатном направлении чебышевскую сеть. Структура таких материалов предоставляет широкие
4 возможности для формообразования оболочек. Однако, в настоящее время отсутствуют способы проектирования и изготовления швейных изделий, позволяющие учитывать структурные свойства плетеных рукавов.
Необходимость разработки универсального метода проектирования конструкции и технологии изготовления швейных оболочек бытового и технического назначения из плетеных рукавных материалов вызвана растущими требованиями к эксплуатационным свойствам замкнутых кольцевых изделий с профильными сечениями.
Целью работы является разработка метода проектирования и способа изготовления оболочек с заданными эксплуатационными характеристиками из плетеных рукавных материалов, позволяющих усовершенствовать технологию изготовления и качество швейных изделий.
Объектом исследования выбраны процессы проектирования и изготовления швейных оболочек замкнутой формы с заданными эксплуатационными требованиями для использования в одежде и технических изделиях. Предметом исследования являются детали швейных изделий из плетеных рукавных материалов.
Для достижения поставленной цели в работе выполнено:
анализ современных методов проектирования и способов изготовления швейных оболочек замкнутой кольцевой формы для одежды и тороидально-кольцевых изделий технического назначения;
экспериментальное исследование способов изготовления тороидальных оболочек из ткани и плетеного рукавного материала;
исследование способов переплетения нитей тороидально-кольцевых оболочек с учетом топологических свойств;
исследование геометрии сети и механизмов формообразования двумерных и трехмерных оболочек из плетеных рукавных материалов;
разработана методика расчета диаметра плетеного рукавного материала и оценки его деформационных возможностей;
сформирована исходная информация для проектирования оболочек из плетеных рукавных материалов с учетом особенностей внешней формы изделия и свойств используемого материала;
разработан метод проектирования швейных оболочек из плетеных рукавных материалов для использования при изготовлении одежды и технических изделий;
разработан способ математического описания и построения сети и составлены алгоритмы расчета сети для автоматизированного проектирования оболочек из плетеных рукавных материалов;
разработан способ изготовления многослойной швейной оболочки из плетеного рукавного материала для изделий технического назначения;
- промышленная апробация разработанного метода проектирования и способа
изготовления на примере многослойной оболочки для армирования окантовки
иллюминатора самолета.
Методы и средства исследования. В работе использованы методы теоретического анализа, общего системного подхода, экспериментальное моделирование с последующей обработкой результатов, математическое моделирование геометрических сетей, прикладное программное обеспечение, современные методы и технические средства исследования свойств текстильных материалов.
Научная новизна работы состоит в:
установлении зависимости геометрии замкнутой чебышевской сети от внешней формы оболочки;
разработке метода проектирования оболочек швейных изделий бытового и технического назначения из плетеных рукавных материалов;
разработке способа изготовления малошовных оболочек с замкнутым контуром и профильным сечением;
создании новых видов плоских кольцевых оболочек с деформированной структурой для использования в изделиях различного назначения.
Практическая значимость работы состоит в разработке:
методики выбора плетеного рукавного материала для изготовления оболочки заданной формы на основе расчета его диаметра и деформационных свойств;
методики моделирования сети двухмерных и трехмерных оболочек швейных изделий из плетёных рукавных материалов;
технологии изготовления оболочек швейных изделий для армирования тороидально-кольцевых деталей из полимерных композиционных материалов.
Достоверность полученных результатов подтверждена экспериментальными исследованиями, выполненными с применением современных объективных методов и средств. Результаты работы подтверждены актом апробации в условиях ОАО «НИАТ» (г. Москва), протоколом испытаний в НПО «Технология» (г. Обнинск), и патентом РФ на изобретение «Способ изготовления корпусных деталей из композиционных материалов, и композиционная окантовка иллюминатора, полученная таким способом» № 2481954 от 01.12.2011.
Апробация и реализация. Основные положения диссертации и результаты работы доложены и получили положительную оценку на научно-практических конференциях молодых ученых («62, 63, 64 Молодые ученые XXI веку 2010 - 2012 гг., г. Москва); на VIII международной научно-методической конференции (МГУДТ, 2007); на VI международной научно-практической конференции «Торовые
технологии» (г. Иркутск, 2011); на международной научно-практической конференции «Нано-, био-, информационные технологии в текстильной и легкой промышленности» (г. Иваново, 2011), а также на заседаниях кафедры «Художественное моделирование, конструирование и технология швейных изделий» МГУДТ (г. Москва, 2009-2013 гг.).
Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в четырнадцати печатных работах общим объемом 5,68 п.л. (из них авторских - 2,43 п.л.), в том числе четыре работы - в реферируемых изданиях ВАК.
Структура и объем работы. Диссертационная работа выполнена на 195 страницах и состоит из введения, четырех глав, выводов по главам и работе в целом, библиографического списка и 5 приложений. Основные результаты работы изложены на 151 странице, в том числе содержат 89 рисунков и 6 таблиц. Приложения представлены на 44 страницах. Библиографический список составляет 84 наименования.
Анализ возможности изготовления швейных оболочек сложной пространственной формы из плетеных рукавных материалов
В настоящее время во многих технических областях промышленности актуальной проблемой для изучения является проектирование армирующих изделий для элементов локального усиления в конструкциях из полимерных композиционных материалов. Армирующие изделия являются текстильной основой композиционного материала технических изделий (деталей).
Использование армирующих изделий в промышленности позволяет снизить вес технических конструкций и сократить материалоемкость производства.
Армирующие изделия характеризуются сетчатой структурой, зависящей от внешней формы. Для их изготовления применяются нити, ленты, жгуты, ткани, войлок и другие материалы текстильного ассортимента. Технологии получения включают послойную укладку ткани или другого текстильного материала и швейные способы соединения: ниточные, клеевые, заклепочные. Кроме того, широко распространены такие текстильные методы, как рулонная или ленточная намотка, формирование из войлока, также ведутся исследования по внедрению ткачества, плетения, трикотажных способов.
Армирующие изделия могут изготавливаться в виде полых пространственных оболочек или объемных каркасов. Последние могут являться цельными или интегральными (цельноткаными, цельноплетеными, цельно-вязанными и др.), то есть иметь сквозные пространственные связи структурных элементов, а могут быть получены из составных частей, не связанных между собой, например, из слоев ткани, с последующим соединением клеевыми, ниточными или другими способами. При этом слои многослойных изделий можно рассматривать как отдельные оболочки, а сами изделия называть многослойными оболочками [26-34].
В процессе изготовления (формования) технического изделия армирующую оболочку, также называемую преформой или наполнителем, объединяют со связующей композицией, полученной на основе синтетических термореактивных смол. И таким образом одновременно получают композиционный материал и деталь. Вследствие того, что армирующее изделие является основой в полимерном композиционном материале, оно должно иметь форму, близкую к геометрии детали и обеспечивать все необходимые толщины и радиусы кривизны поверхности детали [35-38]. Оболочки и каркасы различают по внешней форме, структуре, технологии изготовления и волокнистому составу. Они могут быть основой технического изделия жесткой или мягкой формы.
С целью систематизации оболочки и каркасы можно разделить на: - плоские (используются ткани, трикотаж и пр.); - трехмерные или пространственные конструкции, имеющие одинаковые или близкие по толщине тонкие стенки. К ним относятся изделия, толщина которых невелика относительно размеров, имеющие отверстии и полости; - объемные или имеющие разнотолщинные стенки, толщина которых сравнима с другими размерами.
Пространственные и объемные изделия могут быть получены цельными (интегральными) - методами плетения, ткачества, вязания, намотки, пултрузии (склеивание пучка нитей неограниченной длины и одновременное формование профиля) и прессования из войлока с последующей обработкой срезов [26-28].
Особую сложность при проектировании и изготовлении представляют изделия с замкнутым контуром и осевой симметрией: при повороте на любой угол вокруг оси свойства оболочки (каркаса) должны оставаться постоянными.
Ранее проводились работы по проектированию и созданию оребренных, разнотолщинных армирующих оболочек. Примененные методы изготовления -соединение слоев плоско-выработанной ткани и плетение из лент - не позволяют создавать замкнутые кольцевые изделия с осевой симметрией [39-40].
Методы трехмерного плетения, ткачества и вязания в отличие от намотки и пултрузии позволяют обеспечивать пространственные связи между структурными элементами армирующих изделий. Недостатком является дорогостоящее оборудование. Кроме того, данные методы используются в промышленности в основном для изготовления швейных изделий, имеющих простые геометрические формы, и не позволяют изготавливать замкнутые кольцевые оболочки с осевой симметрией свойств..
В машиностроении большое значение имеют изделия замкнутой кольцевой формы, окантовывающие и препятствующие разрыву отверстий в фюзеляжах самолетов, корпусах морских судов, средствах транспорта и др. при эксплуатации. Они имеют сложную пространственную форму, отличающуюся криволинейным замкнутым очертанием контура, соответствующим отверстию, и профилем типа Г-, F- и Т-образных форм. Вследствие осевой симметрии системы нитей структуры (в случае использования ткани это нити основы и утка) должны иметь сложные, подчиненные внешней форме, криволинейные траектории, терять параллельность, изменять длину. Поэтому изготовление подобных изделий из плоско-выработанных материалов невозможно.
Одним из таких изделий является авиационная окантовка иллюминатора, упрочняющая отверстие фюзеляжа самолета. Сложность геометрии этой детали не позволяет перейти от традиционного материалоемкого изготовления из алюминиевых сплавов к использованию более легких композиционных материалов, так как существующие технологии изготовления армирующих оболочек не могут обеспечить требуемую прочность.
Окантовка иллЕОминатора служит для крепления стекол и укрепления отверстия фюзеляжа, препятствуя разрыву, и должна вместе с иллюминатором выдерживать давление 0,3 атм или 300г/см. На окантовку при эксплуатации действуют продольные нагрузки, действующие в осевом направлении фюзеляжа, более сильные поперечные — в круговом направлении, а также выворачивающий момент. Данные требования определяют геометрию детали, благодаря чему окантовка представляет собой окантовывающее отверстие кольцеобразное основание с ребром, препятствующим деформации кручения (Рисунок 1.1).
Исследование геометрии сети и механизма формообразования трехмерных оболочек из плетеных рукавных материалов
Линейная - набор параллельных нитей, не переплетающихся между собой. Изделия, полученные методом пултрузии (через формующую головку протягивают пропитанные связующим составом нити, и далее отверждают), укладкой однонаправленного материала или намоткой нитей на оправку, плохо переносят деформации кручения, изгиба и сдвига и больше подходят для сопротивления одноосному растяжению.
Слоистая - послойное соединение ткани, однонаправленного материала. Ориентация и зацепление волокон - в плоскости. Отсутствует прочность в поперечном направлении, поэтому такая конструкция не работает там, где имеют место деформации кручения, изгиба и сдвига. При необходимости усиления конструкции вдоль оси Z проблему частично решают введением в конструкцию ниточных армирующих строчек, например, из углеродных нитей, образующих третье направление.
Интегрированная (многомерная) - трехмерные ткани и плетеные материалы с пространственными ориентацией и зацеплениями нитей.
Многомерные (интегрированные) структуры используются в основном для простых геометрических конструкций. Производство таких изделий требует больших финансовых вложений и не всегда экономически выгодно. В настоящее время для промышленного производства изделий, имеющих сложные пространственные формы, включающие отверстия или полости, трехмерные ткачество и плетение применяется недостаточно широко.
При наличии комбинированных нагрузок на деталь учитывают совокупность механических свойств материала при разной ориентации волокон и проектируют элементы конструкций из полимерного композиционного материала с использованием не менее чем трех систем нитей или слоев тканей простых переплетений или с основной системой нитей. Слой с ориентацией 0 (относительно оси действия нагрузки) обеспечивает высокие механические характеристики в направлении волокон оси X; слой с ориентацией в перпендикулярном направлении (90) позволяет использовать механические свойства волокон в направлении оси У; слой с ориентацией ±45 увеличивает характеристики сдвига в плоскости ХОУ [27].
Волокна размещают так, чтобы большая их часть воспринимала действие основных нагрузок, а остальная обеспечивала необходимую жесткость изделия [53].
Для обеспечения однородности и стабильности структуры производится укладка разнонаправленных слоев ткани. При использовании, двух направлений укладки — нулевого и диагонального +45 — получаются параллелограммы или ромбы, сильно подверженные деформации сдвига (сжатие и растяжение при сдвиге), что может расшатать структуру и вызвать межслойное расслоение каркаса. Для устойчивости к сдвиговым деформациям необходимо вводить жёсткий элемент - треугольник. Обычно структуру усиливают еще одной системой нитей направления ±45.
Три направления систем нитей при укладке ткани с чередованием слоев 0/90 и ±45, образуют треугольники, жесткие геометрические фигуры, обеспечивающие прочность изделия во фронтальной плоскости.
Требования к конструкции изделий сложной пространственной формы связаны с необходимостью подчинять внутреннюю структуру оболочки или каркаса внешней форме, что особенно трудно обеспечить с использованием традиционных материалов и ткани. В структуре каркасов сложной пространственной формы нити имеют сложные, подчиненные внешней форме, криволинейные траектории, теряют параллельность. Формообразование армирующих каркасов и формирование их структуры может производиться за счет размеров и формы, распределения (например, в ткани — за счет изменения фазы строения) и пространственной ориентации нитей, например, при использовании способности ткани изменять сетевой угол или укладки нитей на поверхности слоев каркаса [52, 54].
Для придания формы оболочки и каркасы могут быть подвергнуты деформации структуры в процессе изготовления (например, деформация отдельных слоев), или готового изделия. Требования к технологии связаны с особенностями материалов, используемых для швейных оболочек и каркасов. В основном это углеродные материалы, характеризующиеся повышенной хрупкостью при высоком модуле продольной упругости. Эти материалы легко повреждаются при проколах иглой во время машинных швейных операций. Поэтому необходимо проектировать конструкции узлов изделия и технологическую сборку так, чтобы материал не испытывал многократного воздействия иглой, и трения с рабочими поверхностями машины. По возможности необходимо разносить места прокладывания строчек, использовать максимальную длину стежка машинной строчки. Для увеличения производительности, повышения качества и уменьшения количества операций целесообразно использовать многоигольные машины, позволяющие за один прием прокладывать несколько параллельных строчек. Для снижения повреждаемости материала необходимо использовать машины беспосадочного шва, где предусмотрен механизм передвижения материала вместе с иглой [2, 55, 56].
Для углеродных волокон существует предельный угол изгибания, при его достижении происходит разрушение. Поэтому армирующие свойства сильнее проявляются при расположении нитей и волокон строго прямолинейно без изгибов в направлении силовых воздействий. Для предотвращения волнистости нитей, уменьшающей прочность каркаса, могут использоваться однонаправленные материалы и ткани с неизогнутой основой, определяемой как первая фаза строения ткани [52, 57].
Разработка метода проектирования оболочек швейных изделий из плетеных рукавных материалов
Как показали исследования макетирования и построения сети, процесс формообразования оболочек с симметрией п-го порядка связан с вытягиванием ячеек, заключенных между парами нитей типа АВ, в направлениях деформирующих усилий и образованием выраженных перегибов пересекающих их нитей, таких как выделенные пунктирной линией. Остальные ячейки оболочки растягиваются в поперечном направлении. Поэтому в оболочках с
модифицированными контурными срезами не существует окружности LQ недеформированных ячеек, так как она деформируется в замкнутую кривую LQ , которая может быть равна L0 по длине, и содержащую различно деформированные ячейки. Положение и форма линии L0 и ее ячеек зависят от характера деформации. Предполагается, что данную линию необходимо будет вводить равной L0 по длине, для удобства проектирования сети: она может быть принята за начало отсчета.
Рассмотрим детальнее формообразование на примере оболочки с квадратными контурами (Рисунок 2.15, б). Растягивающие усилия приложены к четырем точкам А, А/, А2 и А3 внешнего среза оболочки и направлены радиально от центра точки О. Положение всех нитей и ячеек задают нити типа АВ (АВ, АВ/, А/В/, А/В2 ... АзВ), концы которых находятся в точках приложения усилий. Нить АВ, которая в недеформированной кольцевой оболочке представляет собой спиральный виток, начинает выпрямляться относительно линии АО. Ячейки, заключенные между линией АВ и смежной с ней АВ/, вытягиваются также вдоль линии АО.
На рисунке 2.16 показаны четыре стадии процесса деформирования обоих -внешнего и внутреннего - срезов кольцевой оболочки в квадратные контуры, и видно, как нити типа АВ постепенно выпрямляются, образуя лепестки, которые, в свою очередь, заостряясь, формируют углы квадратов. При этом внешний контур увеличивается, а внутренний уменьшается. Это происходит оттого, что внешние ячейки вытягиваются, а внутренние сжимаются больше, чем в ПКО, и поэтому сдвигаются относительно центра (т. О) на больший и меньший периметры соответственно. Нити, концы которых находятся в точках приложения усилий, стремятся занять положение гипотенузы АВ треугольника АВО (см. Рисунок 2.15).
Исходя из вышеизложенного, построение сети оболочек необходимо начинать с определения положения траектории задающей нити АВ относительно центра исходной ПКО. Для упрощения в расчет не берутся толщина и форма сечения нитей, их собственные структурные и другие свойства и деформации. Длины нитей остаются постоянными.
Кривую линию задающей нити АВ перестраивают в аппроксимирующую ломаную, состоящую из отрезков, равных длине стороны ячейки а. Количество отрезков равно количеству ячеек по длине рукава N. Затем к ломаной пристраиваются ячейки путем симметричного отражения относительно исходной ломаной линии нити АВ, начиная от вершины треугольника — т. А (см. Рисунок 2.15, б).
С целью проверки теории произведено макетирование оболочек из жесткой полимерной сетки. Из плоской кольцевой оболочки путем деформации одного внешнего среза получена оболочка с квадратными контурами (Рисунок 2.17).
Выявлено, что при деформации одного из срезов ПКО в большей мере растягиваются ячейки того среза, к которому приложены усилия. Растягиваемый срез принимает очертания квадрата со скругленными сторонами и полного выпрямления нитей типа АВ достичь невозможно.
Оболочка, полученная деформацией внешнего и внутреннего срезов ПКО Вопросы, связанные с деформацией срезов ПКО, требуют дальнейшего изучения. Можно предположить, что положение пассивного среза при деформации одного из срезов (активного) зависит одновременно от упругости нитей и угла перекоса. В различных материалах с разными физико-механическими и структурными свойствами (толщина, упругость нити) деформации ячеек различны.
Плоские оболочки с измененными контурами срезов целесообразно изготавливать из ПРМ с разреженной структурой. Форма оболочек закрепляется путем фиксации контуров или всей поверхности ниточными или клеевыми способами.
Изучение плоских оболочек производилось с целью дальнейшего перехода к объемным оболочкам. Исследование плоских оболочек с модифицированными контурами срезов поможет расширить понимание механизма формообразования объемных оболочек.
Геометрия формообразования пространственных оболочек отличается от геометрии плоских оболочек. Деформация сети более сложная, так как может осуществляться в двух направлениях: радиальном и осевом. В работе предложено классифицировать объемные оболочки по сложности геометрической структуры на пять групп (Рисунок 2.19) [70].
В оболочках прямых многогранников рисунок сети на всех гранях одинаковый, нити расположены по ломаным линям (Рисунок 2.19, а). На каждой грани нити находятся под определенным углом, зависящим от угла наклона грани к основанию многогранника и диаметра ПРМ.
На фигурах вращения нити располагаются по винтовым линиям, при этом получается осевая симметрия рисунка сети (Рисунок 2.19, б). В цилиндрической оболочке угол наклона нити постоянен, в остальных случаях - непрерывно изменяется [50], Рисунок 2. 19 - Формообразование трехмерных оболочек поверхностей: а - прямых многогранников; б - фигур вращения; в - косых многогранников; г - изогнутых фигур вращения; д - изогнутых с криволинейными срезами В оболочках прямых многогранников и фигур вращения, при наличии в этих фигурах периметра, соответствующего диаметру ПРМ, линия недеформированных ячеек о располагается в плоскости, параллельной основаниям. В случае, когда такой периметр отсутствует, линия LQ трансформируется в линию с одинаково деформированными ячейками. В двух первых группах оболочек деталь из ПРМ выкраивается с прямыми срезами. Макетированием установлено, что при увеличении или уменьшении геометрических размеров оболочки, в местах, где ячейки сильнее деформируются, плотность заполнения нитями увеличивается [70].
Разработка методики изготовления однослойной швейной оболочки из плетеного рукавного материала
В техническом задании окончательно устанавливается область применения и условия эксплуатации, показатели качества и технико-экономические требования. Формируется исходная информация для проектирования, включающая описание внешней формы и структуры изделия. Производится предварительный выбор ПРМ. Выявляется возможность автоматизации производства, что особенно важно для изделий технического назначения. На этой стадии большое внимание уделяется изучению отечественного и зарубежного оборудования, патентному поиску.
После изучения существующих образцов изделий на этапе технического предложения рассматриваются варианты возможных решений, производится их оценка, анализ моделей-аналогов. При необходимости оболочка проектируемого изделия может быть изготовлена однослойной или многослойной. В случае изготовления многослойной оболочки толщины профильного сечения разбиваются на слои, в соответствии с размерами которых предварительно устанавливается диаметр ПРМ. На данном этапе происходит согласование с заказчиком и принятие окончательного решения.
Учитывая специфику швейных изделий, этапы технического предложения и эскизного проектирования могут быть объединены в опытно-конструкторские работы (ОКР). На этапе эскизного проектирования разрабатывается конструкция оболочки. Для расчета и моделирования сети исходная информация должна быть представлена в формализованном виде. Осуществляется расчет сети и окончательный выбор ПРМ. С учетом технических возможностей предприятия разрабатывается технологическая последовательность изготовления изделия. На данном этапе формируется техническое задание на приобретение или проектирование оборудование.
На стадии рабочего проекта сначала разрабатывается подробная документация на изготовление и испытание опытного образца. После результатов испытания разрабатывается документация на установочную серию. По результатам испытания опытной серии корректируются проектные документы и разрабатывается окончательная рабочая документация.
Завершающим этапом проектирования является сертификация. Необходимость выделения сертификации в отдельный этап вызвана тем, что в настоящее время экспорт продукции или ее реализация внутри страны недопустимы без наличия у нее сертификата качества. Сертификация может быть обязательной для технических изделий, на которые законодательно установлены требования, обеспечивающие безопасность жизни и здоровья потребителей. Добровольная сертификация может проводиться по инициативе предприятий с целью официального подтверждения характеристик продукции и повышения доверия у потребителей [71-73].
Основными отличительными чертами оболочек из ПРМ являются бесшовная поверхность с замкнутым контуром, возможность образования любого профиля и геометрически связанная с поверхностью сеть.
Геометрия сети зависит от формы оболочки, поэтому параметры сети должны рассчитываться из параметров внешней формы изделия. Отсутствие методики расчета геометрии двуаксиальной сети не позволяет в процессе проектирования оценивать качество оболочки: структуру сети и физико-механические свойства.
Теоретически подобные задачи можно решать с использованием расчетов сетей Чебышева. Для этого требуется установить большое количество коэффициентов, входящих в уравнения, что делает громоздким решение задачи [74, 75].
Способ расчета сети для трубчатой разнотолщинной оболочки, получаемой плетением на оправке, рассмотренный в п. 1.З.З., не позволяет рассчитывать сеть, деформированного ПРМ. Не смотря на то, что в формуле расчета угла плетения учитывается радиус оправки, сетевым углом, как характеристикой чебышевской сети, данный угол не является. В сети Чебышева сетевой угол зависит от положения ячейки и кривизны поверхности, а положение ячейки определяется относительно соседних ячеек. Ранее в работах исследовались сети на поверхностях двойной кривизны, изготовленные многоаксиальными переплетениями. При этом необходимая форма равноплотной оболочки достигалась введением и выведением дополнительных нитей [76-78].
Однако форма оболочки из двуаксиальной сети ПРМ образуется только за счет деформации ячеек и данные способы к ней не применимы.
Поэтому одной из задач является разработка способа расчета сети оболочки для построения компьютерной модели и ее оценки.
Сеть оболочки состоит из рядов и столбцов деформированных ячеек. Ряды образованы окружностями, столбцы направлены по длине ПРМ, и образуют секторы. За линию начала отсчета принимается линия одного ряда, образованная диагоналями ячеек. Она может быть недеформированной с прямыми ячейками, деформированной с одинаково или различно деформированными ячейками (Рисунок 3.6). За линию начала отсчета удобнее принимать одну из двух первых: с прямыми или одинаково деформированными ячейками.
