Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Системный анализ факторов, влияющих на качество швейно-трикотажных изделий 12
1.1 Анализ современных подходов к обеспечению качества продукции 12
1.2 Анализ особенностей структуры и технологических свойств трикотажных полотен 17
1.3 Системные исследования влияния производственных и постпроизводственных факторов на потребительские свойства швейных изделий из трикотажных полотен 22
1.3.1 Влияние свойств трикотажных полотен на подготовку производства швейно-трикотажных изделий 23
1.3.2 Анализ дефектов швейных изделий из трикотажных полотен на этапах их изготовления и эксплуатации 30
1.4 Исследование значимости производственно-технологических факторов, влияющих на качество швейно-трикотажных изделий 36
1.5. Анализ методов оценки физико-механических свойств трикотажных полотен, наиболее значимо влияющих на качество готовых изделий 41
Выводы 46
ГЛАВА 2 Элементы теории и компьютерное моделирование напряжённо-деформированного состояния волокнистых систем 48
2.1 Аналитические модели деформационно-релаксационных процессов при обработке трикотажных полотен 48
2.2 Компьютерное моделирование деформационно-релаксационных процессов волокнистых систем 59
2.3 Моделирование релаксационных процессов трикотажных полотен при их тепловой и механической обработке 74
Выводы 82
ГЛАВА 3. Новые методы и технические средства экспериментальных исследований свойств трикотажных полотен 83
3.1 Разработка методического и технического обеспечения для исследований напряжённо-деформированного состояния легкодеформируемых материалов 84
3.1.1 Экспериментальный стенд и методика исследования усадки легкодеформируемых материалов 84
3.1.2 Устройства для исследования кинетики релаксации напряжения при фиксированной деформации 88
3.2 Компьютерная технология определения коэффициента сужения трикотажных полотен при одноосной деформации 94
3.3 Новые методы и технические средства исследования жёсткости и драпируемости волокнистых систем 112
Выводы 130
ГЛАВА 4 Методологические аспекты развития систем управления качеством производства швейно-трикотажных изделий 132
4.1 Моделирование и алгоритмизация системы менеджмента качества швейных изделий на базе стандартов ИСО серии 9000 133
4.2 Процедуры и алгоритмы автоматизированной оценки качества швейных изделий из трикотажных полотен 146
Выводы 151
Заключение 152
Список использованных источников 155
- Влияние свойств трикотажных полотен на подготовку производства швейно-трикотажных изделий
- Компьютерное моделирование деформационно-релаксационных процессов волокнистых систем
- Экспериментальный стенд и методика исследования усадки легкодеформируемых материалов
- Моделирование и алгоритмизация системы менеджмента качества швейных изделий на базе стандартов ИСО серии 9000
Влияние свойств трикотажных полотен на подготовку производства швейно-трикотажных изделий
Анализ технологических последовательностей обработки швейных изделий из трикотажных полотен на ряде предприятий показал, что до 2% технологических операций от их общего количества направлены на коррекцию и доведение размеров деталей кроя до проектных значений (осноровочные операции) [26].
Несмотря на практикуемые методы операций доведения деталей кроя до заданной геометрической формы и размеров имеет место возврат изделий из торговой сети из-за неудовлетворительной посадки их на фигуре, что связано с отклонением размерных характеристик от проектных значений.
Второй, не менее значимой проблемой обеспечения качества верхней одежды при рассмотрении его в контексте деформационного состояния материалов, являются вопросы выбора материалов на изделие. В данном вопросе принципиально важным является подбор материалов в пакет, в частности, по их усадочным свойствам, которые особенно проявляются на постпроизводственной стадии ЖЦП.
Для системного рассмотрения вопросов контроля и управления качеством швейных изделий на стадии организации производства важно знать полный перечень значимых факторов, влияющих на качественные характеристики изделия, как базовую основу для решения задач по обеспечению требуемых технологических параметров и режимов обработки на разных стадиях ЖЦП.
Современный ассортимент трикотажных полотен, используемых для изготовления швейных изделий, чрезвычайно разнообразен и классифицируется в зависимости от ряда признаков, важнейшими из которых являются: волокнистый состав, показатели структуры нитей и готового полотна, а также структура поверхности и степень растяжимости [17-25].
Как известно, по волокнистому составу трикотажные полотна могут быть однородными и неоднородными, из нитей и пряжи. Для высокоэластичных трикотажных полотен существенное значение имеет также массовая доля полиуретановых волокон или нитей. Структура нитей, используемых для изготовления трикотажных полотен, также очень разнообразна. Для производства полотен могут быть использованы одиночные, комплексные, крученые, трощеные, текстурированные, армированные и другие виды нитей. При этом в полотнах возможны различные структурные комбинации пряжи и нитей, особенно при изготовлении высокоэластичных материалов (с эластомерными нитями в виде мононити, в виде сердечника с оболочкой из других волокон или нитей и др.).
По способу технологического производства трикотажные полотна могут быть поперечно- и основовязаными, что является важным признаком, который обусловливает комплекс специфических свойств полотен, в частности, их растяжимость, распускаемость, толщину и форму полотна (плоские или круглые).
Трикотажные полотна существенно различаются по структуре, что является важным фактором, определяющим выбор производимого ассортимента и свойства изделий. Одной из основных характеристик структуры трикотажного полотна является вид переплетения, которое определяет элементарные звенья (петли, протяжки, наброски) и их взаимосвязь, что влияет на внешний вид, толщину, прочность, упругопластические свойства, износостойкость материала. Вид переплетения влияет также на структуру поверхности трикотажного полотна, от которой зависит устойчивость к истиранию.
На основе анализа существующего ассортимента трикотажных полотен по структуре поверхности можно выделить следующие группы: гладкие, шероховатые, рельефные, рисунчатые, ажурные, начесные, ворсовые (с разрезным и с петельчатым ворсом). Трикотаж гладких и производных от них переплетений характеризуется гладкой и ровной поверхностью, а полотна рисунчатых переплетений - рельефной, ажурной, ворсовой и др.
Вследствие высокой степени растяжимости и эластичности, особенно высокоэластичных трикотажных полотен, производимые изделия из них могут проектироваться с заужением. При надевании такого изделия на тело человека вследствие деформации материала могут изменяться его эстетические свойства, а именно, внешняя поверхность (фактура) и рисунок материала. Сохранение эстетических требований к изделию особенно важно при проектировании и производстве бытовой одежды.
Поэтому разработка конструкций и производство швейных изделий из трикотажных полотен имеет некоторые особенности, которые проявляются в основном при выборе величин прибавок по ширине изделия, результатом чего является получение для каждой группы растяжимости полотна определенной базовой конструкции.
Как показывает анализ нормативной документации, действующей на территории Российской Федерации, государственные стандарты, устанавливающие технические требования к трикотажным полотнам с полиуретановыми нитями типа спандекс, Lycra, отсутствуют.
Технические условия (ТУ), как нормативный документ, устанавливают определённые требования только к конкретным видам трикотажных полотен и указанного артикула [28]. Немногочисленные исследовательские работы, посвященные установлению технических требований и разработке методов испытаний, применимы в основном к ограниченному ассортименту полотен.
В настоящее время, как в Российской Федерации, так и за рубежом, технические требования разработаны только для ограниченного ассортимента высокоэластичных полотен, что связано с трудностями объективного инструментального контроля свойств широкого ассортимента этих материалов [29].
Действующие нормативные значения для таких материалов установлены в довольно широких пределах (например, усадка должна быть не более 6-8%) без учета сырьевого состава и структуры полотна, что не позволяет применить данную информацию при проектировании изделий из конкретного вида материала.
Компьютерное моделирование деформационно-релаксационных процессов волокнистых систем
В психологические экспериментальные исследования в качестве специалистов-экспертов были вовлечены специалисты-технологи раскройных и швейных цехов предприятий-изготовителей, а также непосредственно исполнители производственных операций.
Из множества реально действующих факторов, определяющих качество швейно-трикотажных изделий, специалистами-экспертами было отобрано 13 факторов, которые предположительно носят ключевой характер влияния на внешний вид, размерную точность и формоустойчивость готовых изделий.
К таким факторам были отнесены: деформационная предыстория трикотажных полотен, условия его производства и транспортирования для переработки; усадка полотна и деталей кроя в процессе хранения; погрешности конфигурации лекал; деформационные свойства материалов, растяжимость, продольная и поперечная деформация полотна и их соотношение; жёсткость и драпируемость; степень деформации трикотажного полотна при выполнении подготовительно-раскройных операций.
К числу значимых факторов, влияющих на качество изделий, были так же отнесены: технический уровень технологического оборудования для подготовки и раскроя полотен, продолжительность отлежки трикотажных полотен в настиле, степень усадки и уровень деформации деталей при выполнении процессов ВТО, погрешности исполнителей при выполнении раскройных операций, система межоперационного контроля.
Для определения весомости влияния перечисленных факторов на внешний вид, размерную точность и формоустойчивость швейно-трикотажных изделий в работе был использован метод их оценки посредством присвоения экспертами рангов значимости в соответствии с количеством отобранных экспертами факторов от 1 до 13.
После компьютерной обработки полученных результатов построена диаграмма ранжирования значимости факторов, представленная на рисунке 1.7.
Анализ данной диаграммы показывает, что наиболее значимыми факторами, влияющими на качество изделий из трикотажных полотен, являются: деформационная предыстория (Х13), усадка полотна и деталей кроя одежды в процессе хранения (Хр) и фактор погрешности конфигурации лекал {Хи).
В состав следующей группы факторов влияния, меньших по значимости, входят технологические свойства полотен: растяжимость (Х0), поперечная и продольная деформация (Х9), драпируемость (Х8), жесткость материала {Х7), а также уровень деформации трикотажного полотна при выполнении операций в подготовительно-раскройном производстве (Хь).
К группе наименее значимых факторов специалистами-экспертами были отнесены показатели технического уровня технологического оборудования (Х5), продолжительность отлежки трикотажных полотен в настиле перед его раскроем (Х4), степень усадки и уровень деформации деталей при выполнении процессов влажно-тепловой обработки изделий (X,), погрешности выполнения исполнителями раскройных операций (Х2) и система межоперационного контроля (X,). Ранее [26, 38-42] экспертами уже оценивался фактор продолжительности отлежки текстильных материалов (преимущественно тканей) в настиле. Предполагалось, что в случае с трикотажными полотнами ввиду их подвижной петельной структуры, этот фактор будет иметь более весомое значение. Однако специалисты-эксперты ряда предприятий отметили, что наибольшее значение имеет не продолжительность отлежки полотен, а технология укладки полотен в настилы.
Практика показывает, что необходимой релаксации напряжений и деформаций в полотнах, уложенных в настилы, за требуемый по технологии срок не происходит. Поэтому на ряде предприятий с целью снижения сил трения между полотнами в настилах и повышения эффективности релаксации деформаций отлёжку трикотажных полотен производят не в настилах, а предварительной укладкой их в корзины «книжкой».
Для различных видов трикотажных полотен величина деформаций, полученных при обработке, колеблется по своим значениям. Поэтому для обеспечения необходимой релаксации деформаций в материалах необходимо оценивать их деформационно-релаксационные свойства в условиях швейного производства.
Это важно ещё и потому, что полотна, поступающие в технологическое производство для переработки в детали одежды и, как правило, имеющие деформационную предысторию, испытывают дополнительные деформации непосредственно при выполнении подготовительно-раскройных операций.
Появление и использование новых трикотажных полотен для изготовления современного ассортимента швейных изделий и отсутствие эффективных экспресс-методов оценки необходимых технологических характеристик создают дополнительные сложности в прогнозировании закономерностей поведения материалов при их переработке.
Например, для создания изделий с мягкими и подвижными складками и сборками требуются материалы, которые имеют малую жёсткость и хорошую драпируемость. Оценка драпируемости материалов на современном этапе развития швейной промышленности, осуществляется в основном методом наколки [41], а качество создаваемых складок во многом зависит от личного опыта конструктора и его профессионализма, так как существующие методы оценки драпируемости материалов не в полной мере отражают этот показатель в готовых изделиях.
Экспериментальный стенд и методика исследования усадки легкодеформируемых материалов
При выполнении необходимой программы исследований потребовалась разработка методов компьютерной технологии измерения поперечной и продольной деформации с возможностью формирования базы данных на совместимых электронных носителях информации. Разработка метода предусматривает и возможность оценки параметра сужения трикотажных материалов с учётом их особенностей при одноосном деформировании в продольном направлении.
Самое важное при рассмотрении этого вопроса - это создание возможности компьютерного моделирования деформационных характеристик материалов разного волокнистого состава, плотности и при различных режимах на-гружения при взаимодействии материалов с рабочими органами технологического оборудования с формированием базы данных на электронных носителях.
В работах [3, 78] показано, что наиболее важными свойствами легкоде-формируемых текстильных материалов (ЛДТМ) в производстве швейных изделий, в частности, из трикотажных полотен и других волокнистых систем, практически влияющими на все этапы их ЖЦ, являются деформационные свойства.
Результаты исследований деформационных свойств трикотажных полотен необходимы, прежде всего, при назначении конструктивных параметров и режимов отделочных операций, конфекционировании и при разработке информационно-технологического обеспечения процессов ГТРК.
Исчерпывающее решение данной задачи принципиально возможно при наличии объективной инструментальной оценки важнейших показателей качества трикотажных полотен на различных этапах ЖЦ, одним из которых является обеспечение размерного соответствия деталей швейных изделий из трикотажных полотен требуемым параметрам.
Успешное решение этой задачи зависит от точности воспроизведения конфигурации и линейных размеров деталей кроя при их производстве и эксплуатации, а также выполнения декатировочных процессов (обеспечение нормативной усадки) и решения размерной задачи на базе теории размерных цепей [46, 79].
Одним из ключевых вопросов достижения размерного соответствия деталей кроя и изделий является точность исходной информации о линейных характеристиках материалов, видах координат и размеров пороков, так как их количественные и качественные параметры являются базовыми для всех последующих технологических операций ГТРК и обеспечения эксплуатационных требований к готовым изделиям.
Следует отметить, что точность измерения линейных характеристик материалов регламентируется соответствующими нормативными документами [80]. Однако реально действующие условия в обеспечении требуемой точности измерения параметров трикотажных полотен при выполнении ГТРК ПТТТИ далеко не соответствуют установленным нормативам [39, 78], что порождает целый ряд проблемных задач, связанных с обеспечением качества швейных изделий.
Исследованиям и разработкам в области совершенствования методов, технических и аппаратных средств измерения линейных параметров материалов при их входном контроле посвящено значительное количество работ [8Т-9Т], где можно найти соответствующие ответы на весь необходимый перечень возникающих вопросов, и даны проверенные в практике рекомендации.
Из результатов научно-технического анализа уровня этих разработок следует, что множество инструментальных средств, по сути, представляя собой современные технические решения, потенциально могут обеспечить требуемые нормативные параметры точности измерения линейных характеристик материалов, как базовую основу для достижения размерной точности деталей кроя. Однако все реально действующие методы и инструменты не учитывают деформационную предысторию, активное деформационно-релаксационное поведение материалов в ходе технологической обработки и их дальнейшей эксплуатации. И если принимать во внимание деформационную предысторию трикотажных полотен, которая может достигать 8% [26] без учёта возникающей дополнительной деформации материалов при выполнении комплекса технологических операций, то это обстоятельство ещё в большей мере, чем другие факторы определяет погрешность деталей и готовых изделий. Этот фактор влечёт за собой ухудшение таких показателей качества готовых изделий, как посадка при надевании, внешний вид, размерное соответствие и т.д.
В связи с этим в рамках выполнения программы исследований на базе результатов научно-технического поиска определены основные направления и предложены конкретные решения обозначенных проблем с учётом деформационных характеристик материалов [92].
Одним из текущих вопросов, стоящих в одном ряду с актуальностью сформулированных задач, которые необходимо решать при выполнении кон-структорско-технологической подготовки производства швейных изделий из трикотажных полотен является прогнозирование деформационных характеристик, в том числе релаксации напряжения, сопровождаемой усадкой (є) материалов при (є Ф const), а также при (е = const), и определение численных параметров усадки.
Прогнозирование НДС трикотажных полотен представляет собой непростую научную и практическую задачу, что, естественно, требует поиска и анализа существующих подходов, методик, применяемых при обработке материалов в рамках рассмотрения механики деформируемого твёрдого тела.
В работе рассматривается методика использования современного программного компьютерного продукта, применяемого для решения задач исследования НДС волокнистых систем на базе использования метода конечных элементов (МКЭ).
Моделирование и алгоритмизация системы менеджмента качества швейных изделий на базе стандартов ИСО серии 9000
С целью развития новых методов исследования и практического решения поставленных задач необходимо было рассмотреть вопросы математического и компьютерного моделирования процессов обработки волокнистых материалов в разных условиях и режимах, а также провести экспериментальные опыты на базе разработанных и апробированных принципиально новых физических методов оценки НДС при действии механических и термомеханических факторов.
Каждый раз при выборе режимов технологической обработки материалов на этапе подготовки производства швейных изделий того или иного ассортимента параметры подготовительно-раскройных операций, в том числе дека-тировочных процессов, и влажно-тепловой обработки (ВТО) определяются в основном опытным путём.
Такой традиционный подход имеет право «на жизнь», но нерационален по многим оценочным критериям, в частности, по критериям ресурсосбережения, производительности труда и обеспечению технологического качества. В процессе производства требуется постоянная коррекция режимов работы технологического оборудования и адаптация процессов к требуемым условиям. Например, в зависимости от вида обрабатываемых материалов и режимов процесса (температуры, давления, влаги и т.д.) для обеспечения формоустой-чивости швейных изделий из трикотажных полотен при их эксплуатации на стадии ВТО определяют и корректируют опытным путём продолжительность действия рабочих органов технологического оборудования.
Как показали результаты научного поиска, решение задач по определению продолжительности релаксации возникающего напряжения при заданной величине фиксированной деформации материала инструментальными методами в настоящее время не представляется возможным из-за отсутствия эффективных методов и доступных технических средств.
Проведенный анализ специальной литературы и результаты патентных исследований позволили выявить и проанализировать известные и потенциально возможные способы исследования напряженно-деформированного состояния (НДС) различных материалов.
Так, известен способ определения характеристик НДС движущегося материала [98-101], суть которого состоит в том, что обеспечивается синхронизация частоты колебаний режимов работы импульсной лампы, задаваемой строботахометром с линейной скоростью движения материала и по наблюдаемому эффекту. При этом по предварительно установленной зависимости частоты стробоскопического эффекта от натяжения материала рассчитываются значения натяжения для каждого его вида, а затем определяется деформация. Недостаток известного способа заключается в том, что он практически не обеспечивает возможность исследования релаксации напряжения легкодефор-мируемых текстильных материалов при фиксированной деформации.
Известны также и другие методы [94, 102-105] и экспериментальные приборы для исследования НДС волокнистых материалов в условиях действия механических и термомеханических факторов.
В частности, для исследования релаксации напряжения трикотажных композитов в работе [94] предлагается использовать вынужденные колебания материалов при их фиксированной деформации путем воздействия на него колебаний частот звукового диапазона. Звуковой диапазон обеспечивается генератором механических колебаний. Измерение и запись информации о фазовой скорости передаваемых образцом композита колебаний как информативного параметра процесса релаксации напряжения и результатах расчета на основании полученных данных кинетики этого процесса обеспечиваются посредством записи данных в память процессора.
Недостатком этого способа является то, что генератор механических колебаний в ходе измерения фазовой скорости колебаний, передаваемых образцом, работает в режиме частоты, которая соответствует собственной частоте колебаний образца в исходной стадии. Однако в ходе процесса релаксации напряжения образца наблюдается смещение спектра частот его собственных колебаний, что ведёт к значительному снижению чувствительности способа и уменьшению точности измерения фазовой скорости, являющейся информативным параметром процесса.
Авторами работы [103] экспериментально было установлено, что в процессе релаксации напряжения мягких композитов, к каковым могут быть отнесены трикотажные полотна, значимо изменяются их динамические характеристики, в частности, параметры собственных колебаний, текущие значения которых могут быть идентифицированы к показателям релаксационных процессов. Данное обстоятельство может быть использовано для разработки новых устройств, позволяющих проводить исследования кинетики релаксации напряжения при фиксированной деформации посредством волновых процессов.
Представляет несомненный интерес изучение возможностей использование волновых процессов для исследования и иных физико-механических свойств волокнистых материалов, в том числе трикотажных полотен. В рамках выполнения исследований свойств текстильных полотен для производства швейных изделий был выполнен научный поиск и разработан метод и принципиально новое устройство для измерения драпируемости, которые можно отнести к классу экспресс-методов определения технологических свойств материалов, используемых при изготовлении швейных изделий [106].
Рассмотрим теоретические предпосылки инструментального экспресс-метода определения жёсткости и драпируемости текстильных полотен.
Допустим, что плоский однородный образец полотна находится под натяжением и закреплён на концевых срезах. Материал некоторым образом нагружен и сохраняет свое натяжение Fn. Когда на малом участке образца создается поперечное смещение (), изменяющееся со временем по закону синуса, то деформация передается от участка А/ к другим элементам образца. В результате возникают две волны, распространяющиеся в противоположных направлениях. После отражения от закрепленных концов образца волны будут двигаться навстречу друг другу [107]. Наступает суперпозиция двух бегущих поперечных волн, в результате чего на образце устанавливается стоячая волна (рис 2.14).
