Содержание к диссертации
Введение
I. ПРАКСВОЛОГАЧЕОКЙЙ АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИИ ОБУВИ 19
І.І.. Критерии оценки инженерных решений при проектировании: обуви 19
1.2. Оценка формоустойчивости обуви 40
1.3. Оценка инструментализации при проектировании деталей верха обуви 57
1.4. Оценка производственно-эксплуатационных затрат 82
Выводы 98
II. ИССЛЩОВАШЕ РАБОТЫ СТОПЫ, ДЕТАЛЕЙ ОБУВИ И ШВОВ ПО БИОМЕТРИЧЕСКОЙ И ЭРТОНОМШСКОЙ ПРОГРАММЕ 101
2.1. Изменение размеров и формы стопы при ее изгибе 101
2.2. Взаимодействия стопы и обуви при движении человека 119
2.3. Влияние конструктивных и технологических факторов на показатели эксплуатационных свойств кож для верха обуви 134
2.4. Определение и прогнозирование прочности швов, скрепляющих детали верха обуви 146
Выводы 155
III. ТЕШЛОІШЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СОЗДАНИЯ ФОРМОУСТОЙЧИВОЙ КОНСТРУКЦИЙ ОБУВИ ,158
3.1. Теоретические вопросы формоустойчивости 158
3.2. Структурные изменения натуральной кош при формовании 173
3.3. Влияние режимов формования на формо устойчивость обуви из натуральных кож 184
3.4. Влияние режимов формования на формоустойчивость обуви из синтетических кок 198
Выводы .^ 214
IV. РАЗРАБОТКА ШФОРМАЩОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДШ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЖТИРОВАШЯ ДЕТАЛЕЙ ВЕРХА ОБУВИ 217
4.1. Исследование и типизация приближенных разверток боковой поверхности колодок 217
4.2. Формализации исходной конструкторской информации.. 236
4.3. Разработка контура заготовок для формования 253
4.4. Классификация и кодирование конструкций обуви 275
Выводы 297
V. ШШЕНЕЖЕ ПРОГРАГМ'ГРОВАШОГО ПРОЖТИРОВАНИЯ В
ПЮШШЕННОСТИ И УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ 300
5.1. Подготовка конструкторской документации обуви в системе ЕВД и САПР 300
5.2. Разработка и внедрение прогрессивных технологических процессов 317
5.3. Разработка износостойких и формоустойчивых конструкций обуви 329
5.4. Разработка оснастки для роботизации процессов формования и внедрение средств контроля качества обуви 341
Выводы 355
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 358
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 364
ПШОЖЕНИЯ 396
- Критерии оценки инженерных решений при проектировании: обуви
- Изменение размеров и формы стопы при ее изгибе
- Теоретические вопросы формоустойчивости
- Исследование и типизация приближенных разверток боковой поверхности колодок
- Подготовка конструкторской документации обуви в системе ЕВД и САПР
Введение к работе
Материалы ХХУІ съезда КПСС, последующие документы и практическая деятельность партии и правительства направлены на неуклонное решение главной задачи одиннадцатой пятилетки, состоящей "... в обеспечении дальнейшего роста благосостояния советских людей на основе устойчивого, поступательного развития народного хозяйства, ускорения научно-технического прогресса и перевода экономики на интенсивный путь развития, более рационального использования производственного потенциала страны, всемерной экономии всех видов ресурсов и улучшения качества работы"./ 2 /.
Одним из главных направленні! в решении этой задачи является оснащение легкой промышленности современным оборудованием, улучшение ее снабжения сырьем и материалами, что обеспечит увеличение объема производства на 18-20^, а производительность труда - на 16-2С$.
Решение экономических и социальных задач советского общества в одиннадцатой пятилетке в значительной степени будет зависеть от развития науки и техники. Ее достижения должны быть использованы, прежде всего, в ускорении перевода экономики на путь интенсивного развития, повышения эффективности общественного производства, в обеспечении широкого применения автоматических манипуляторов (промышленных роботов), встроенных систем автоматического управления с использованием микропроцессоров и микро-ЭВМ. Принципиальной особенностью одиннадцатой пятилетки являются более высокие темпы роста продукции отраслей промышленности группы "Б", к которой относится легкая промышленность, по сравнению с продукцией отраслей 'группы "А".
Значительное место в общем объеме производства легкой промышленности заниглает обувная промышленность. К 1985 году предусматри- вается ежегодный выпуск кожаной обуви до 830 млн. пар более чем 15 тысяч различных моделей и фасонов. Для выполнения этой обшірной программы только в десятой пятилетке на предприятиях обувной промышленности установлено более 30 тысяч единиц нового оборудования, в том числе комплекты высокопроизводительного оборудования для литья низа обуви из полиуретана, для изготовления обуви клеевого метода крепления низа, комплекты обтяжно-затяжного оборудования и другое. Осуществлены меры по совершенствованию деятельности моделирующих конструкторских и научно-исследовательских организаций по созданию и внедрению в производство новых видов изделий. Больше внимания стало уделяться формированию и изучению спроса потребителей на обувь.
Вместе с тем в работе по созданию и внедрению в производство новых видов обуви продолжают иметь место недостатки, о чем отмечено в приказе Минлегпрома СССР В 400 от 01.10.81 г. Образцы новых творческих разработок медленно осваиваются промышленностью,объем выпуска новых изделий недостаточен. От разработки до выпуска новых товаров в ряде случаев проходит более трех лет.
Одним из важнейших путей повышения эффективности производства, улучшения качества продукции, снижения производственных затрат, повышения производительности труда и оборудования является автоматизация проектно-конструкторских работ, технологических процессов и оборудования, включая создание АСУТП и САПР, что вытекает из решений ХХУ и ХХУІ съездов КПСС, Постановления Совета Министров СССР от 22 августа 1975 г. "О развитии работ по созданию автоматизирог ванных систем управления технологическими процессами, агрегатами и произволетвами в промышленности" и документов Партии и Правительства по вопросам развития науки. / I /.
Создание АСУТП и САПР является комплексной проблемой, для ре- шения которой необходимо выполнение широкого перечня работ по математическому и техническому моделированию, разработке критериев оценки проектных, конструкторских и технологических решений,разработке программного обеспечения, средств автоматизации, контроля качества и т.п. Алгоритм функционирования АСУТП формулируется следующим образом: на основании прогноза технологического процесса изготовления изделия с заданными свойствами составить и реализовать программы управляющих воздействий такті образом, чтобы в определенный предстоящий момент времени состояние технологического процесса соответствовало некоторому экспериментальному значению обобщенного критерия качества процесса. Как будет показано в дальнейшем таким критерием может быть формоустойчивость обуви. / 4, 75, 116 /.
В отраслях легкой промышленности АСУТП внедрены, в основном, на ткацких производствах текстильной промышленности. Научно-технический уровень этих систем недостаточно высок в связи с тем,что в используемых АСУТП реализованы лишь функции централизованного контроля ограниченного состава технологических параметров на неполном парке технологического оборудования.
В обувной промышленности АСУТП нереализованы, главным образом, из-за отсутствия объективных и достаточно надежных критериев оценки технологических параметров, особенно, при работе с разнообразными системами материалов, а такие из-за невысокого уровня автоматизации процессов производства обуви.
Для широкого внедрения АСУТП в обувную промышленность необходимо разработать критерии оценки качества полуфабриката и изделия, обрабатываемых на отдельных операциях, таких, которые учитывали бы не только само исполнение,заложенное в проекте изделия и процесса, но и эксплуатационные характеристики изделия.
В этой связи обеспечение высокого качества изделий невозможно без развития и совершенствования методов проектирования, которое идет по пути создания систем автоматизированного проектирования продукции (САПР), что в настоящее время находит применение в швейной промышленности. САПР призвана непрерывно повышать технический и эстетический уровень проектируемой продукции; способствовать унификации и стандартизации узлов; обосновывать требования к конструкции узлов и технологическим процессам, интеграции автоматизированных процессов проектирования и управления технологическими процессами, существенно сократить сроки и стоимость разработок конструкторов и технологов.
Представленная работа рассматривает конструкторско-технологи-ческие аспекты технического проектирования обуви с применением ЭВМ и не затрагивает вопросы моды и художественного проектирования. Предполагается, что объектами проектирования могут быть модели, пользующиеся спросом у потребителя.
Как показано в работах Ю.П.Зыбина, Н.В.Замарашкина, Г.П.Испи-ряна, В.П.Нестерова, С.И.Овчинникова, П.С.Пушкина, В.Л.РаяцкаСа, В.А.Скатерного, В.А.Фукина и др. / 88, 95, 100, 201, 203, 211,212, 242, 243, 262, 284 / внедрение вычислительной техники в технологический и конструкторский этапы производства является одной из важнейших государственных задач, определяющих технический уровень производства на много лет вперед. В настоящее время применение вычислительной техники в обувной промышленности только начинается. Разработки по применению ЭВМ относятся к размещению шаблонов и раскрою материалов, подготовке производства, управлению некоторыми технологическими операциями, проектированию внутренней формы обуви.В этом же направлении известны работы, проводимые в ЧССР, ГДР, ПНР и других странах. / 208, 221 /.
Вместе с тем отмечается, что теоретические, методологические и информационные вопросы, связанные с применением АСУТП и САПР,недостаточно разработаны, мало взаимосвязаны между собой и с последующим использованием продукции. В связи с этим выбор оптимальных конструкторских решении, применение вычислительной техники в про-ектно-конструкторских работах с учетом проведения последующих технологических процессов и использования обуви в системе продукция -человек представляет крупную научную и народнохозяйственную проблему, являющуюся главной в комплексе вопросов перспективного развития обувной промышленности.
Вышеизложенное позволяет сформулировать цель работы, которая состоит в повышении эффективности и роста производительности труда, эконоглии материалов, улучшении качества изделий в обувном производстве путем осуществления программ, предусматривающих применение ЭВМ, математического обеспечения и средств автоматики на стадиях созданш образца (эталона) и изготовления обуви, объединенных в принципиально новую систему программированного проектирования.
Очевидна необходимость комплексной разработки теоретических, методологических и практических основ программированного проектирования обуви. Решению этих проблем и посвящена диссертационная работа.
Для обеспечения достижения запланированной цели были поставлены следующие задачи, имеющие важное народнохозяйственное значение и объединенные в три комплексные программы исследования.
I. Конструкторская программа исследований: разработать критерии оценки инженерных решений при проектировании обуви; разработать математические модели и алгоритм получения условной развертки колодки, выявить закономерности в формообразова- шш условных разверток и выделить типовые формы; установить закономерности формообразования деталей верха типовых конструкций, формализовать известные методы расчета конструкций обуви, разработать алгоритм для расчета на ЭВМ координат точек контура наружных деталей верха обуви; разработать основы информационного обеспечения конструирования обуви с применением ЭВМ; осуществить теоретическую и методологическую разработку программированного метода подготовки конструкторской документации.
2. Биометрическая и эргономическая программы исследований: выявить особенности изгиба стопы в плюсно-фаланговом сочленении, в размерах и формах стоп различных этнических групп населения, взаимодействия стопы и обуви; раскрыть механизм разрушения заготовки при носке обуви в области плюсно-фалангового сочленения и разработать теоретические и практические предпосылки для повышения износостойкости и формо-устойчивости деталей верха обуви; изучить вопросы прочности и герметизации ниточных швов, скрепляющих детали верха обуви, разработать математические модели прогнозирования прочности и герметичности ниточных швов.
3. Технологическая программа исследований: разработать и обосновать методы, приборы и измерительную аппаратуру для проведения комплексных исследований; установить изменение формы обуви в процессе ее изготовления, хранения и эксплуатации; разработать теоретические основы прогнозирования формоус-тойчивости обуви в зависимости от конструкций и условий эксплуатации; - разработать рациональные режимы увлажнения, формования и фиксации заготовки верха обуви из натуральных, искусственных и синтетических кож.
Объекты исследования. В соответствии с целью и задачами диссертации в качестве объектов приняты антропометрические и биомеханические обследования стоп населения различных возрастных и профессиональных групп, затяжные колодки, условные развертки боковой поверхности колодок, грунд-модели верха обуви, различные системы материалов, конструкции обуви закрытых типов (сапоги, ботинки, полуботинки, туфли) с верхом из натуральных, искусственных и синтетических кож, процессы сборки обуви.
Теория и методология исследования основаны на научно-философском мировозрении, общенаучной методологии - марксистко-ленин-ском диалектическом материализме. В.И.Ленин указывал, "... идя по пути марксовой теории, мы будем приближаться к объективной истине все больше и больпю (никогда не исчерпывая ее); идя же по всякому другому пути, мы не можем придти ни к чему, кроме путаницы и лжи"?' В диссертации использованы труды классиков марксизма-ленинизма, материалы съездов, Пленумов и Постановлений ЩС КПСС по вопросам развития социалистического производства и качества промышленной продукции. При решении отдельных задач рассматривались труды советских и зарубежных ученых по проблемам конструирования, технологии легкой промышленности и автоматизации конструкторско-техно-логических работ.
Следует отметить, что указания на литературные источники размещены по всему содержанию диссертации и обзор литературы не выделен в отдельную главу. Такое построение исключает повторения и далекие ссылки. х' Ленин В.И. Поли. собр. соч., т. 18, с. 346.
Особенностью работы является решение крупной комплексной проблемы, для изучения которой требуется широкий набор теоретических дисциплин и экспериментальных методов из различных областей науки и техники.
В работе использованы и получили дальнейшее развитие методы физико-механических измерений и испытаний материалов обуви и стопы, математическое моделирование, алгоритмизация и программирование, синергетический подход и системный анализ. При построении теоретического аппарата и рабочих гипотез использовались теории вероятности, графов, информатики, комбинаторики, надежности, прогностики и др.
Применение марксистско-ленинской философии и специальных наук позволило разработать теоретические и методологические основы программированного проектирования обуви, установить важнейшие закономерности в формообразоЕании%юрмоустойчивости обуви при ее конструировании, изготовлении и эксплуатации.
Необходимо подчеркнуть, что в диссертации не ставилась задача решения всех вопросов программированного проектирования обуви.Разрабатывались направления, включенные в проблемные планы НИР института (МГИЛП) и являющиеся наиболее актуальными и перспективными.
Все разделы диссертации связаны между собой и определяют внутреннее единство и завершенность всей работы.
Научная новизна состоит в том, что впервые на базе комплексных исследований различных систем соискателем сформулированы и решены программы технического проектирования обуви с применением ЭВМ, информационного обеспечения и средств автоматики.
Изучение экономических, социологических, биомеханических, конструкторских и технологических вопросов определило синергети- ческий подход к разработке единого теоретического аппарата. Итогом синеpreтического подхода к изучению различных систем явилось установление существования определенных аналогий, возможности применения объединяющих идей и осуществления "принципа дополнительности", используя разнообразные методы и теории.
Предложена математическая модель для оценки качества конструкторских решений с учетом важнейших принципов функционально-стоимостного анализа (ФСА), включающая потребительскую эффективность и показатель формоустойчивости.
Разработаны критерии допустимых изменений формоустойчивости обуви и дано их теоретическое обоснование. Определены количественные показатели формоустойчивости, их значимость и методы расчета с применением вычислительной техники.
С целью применения ЭВМ при получении деталей верха обуви предложена и впервые осуществлена аппроксимация их сплайнами. Показано удобство использования сплайн-функций при интерактивном режиме проектирования обуви.
Для сокращения производственных затрат при осуществлении проектных решений разработаны рациональные схемы раскроя листовых материалов, учитывающие заданный размерный ассортимент деталей. Найдены теоретические законы распределения времени выполнения технологических операций, что является исходной информацией при применении роботов-манипуляторов.
Впервые показана необходишсть учета при проектировании обуви эксплуатационных затрат, установлены пути снижения и зависимость их от проектных параметров.
Для автоматизированного проектирования обуви определана основная биометрическая информация, связанная с характером изгиба и строением стопы и голени. При эксплуатации обуви изучены характер ее взаимодействия со стопой и предложены практические меропри- ятия по повшівнию износостойкости и формоустойчивости обуви. Установлено, что несмотря на сложную пространственную конфигурацию верха обуви, характер изгиба материала заготовки близок к неос-ложнеиному другими деформациями.
Раскрыт механизм воздействия технологических и эксплуатационных факторов на прочность и герметичность швов. Дана классификация факторов, влияющих на формоустойчивость обуви, что определило направление дальнейших научных исследований с использованием теорий надежности и термодинамики.
Установлены зависимости между изменением нагрузок в заготовках верха обуви при формовании с темпом прогрева и температурой материалов при сушке. С позиций теории надежности определены законы вероятности безотказной работы обуви с верхом из синтетических кож.
Раскрыт механизм изменения формоустойчивости обуви при увлажнении, формовании и фиксации. Разработаны математические модели по оптимизации процессов формования. С помощью теории прогностики обоснованы направления повышения формоустойчивости обуви. Выявленные закономерности явились технологической информацией для автоматизированного проектирования обуви.
Для изучения конструкторской информации проведено комплексное исследование условных разверток колодок и конструкций обуви с учетом действующей конструкторской, справочной и нормативной документации. В результате осуществлена теоретическая и методологическая разработка методов автоматизированной подготовки конструкторской документации, для чего созданы алгоритмы и программы расчета контуров обувных деталей, математическая модель конструкции верха обуви и ее отдельных элементов, системы классификации и кодирования и банк графических данных. Установлены единые принципы градирования плоских шаблонов деталей обуви.
Теоретические разработки охватывают широкий круг вопросов, связанных с проектированием обуви при использовании средств автоматики и вычислительной техники, что решает одну из главных задач обувной промышленности в ускорении производственного цикла, повышении качества продукции, экономии материалов и определяет развитие производства на много лет вперед.
Практическая значимость заключается в использовании результатов исследования в промышленности, учебном процессе, научных ж проектных организациях в следующих направлениях.
В области конструирования.
Предложен и, в основном,внедрен, вариант пятистадийного проектирования в соответствии с ЕСКД. Для его осуществления разработаны: критерии оценки качества обуви; комплекс программ для расчета контура заготовок для формования; алгоритм серийного градирования деталей верха обуви счетом особенностей формования крайних номеров в серии; алгоритм прогнозирования формоустойчивости обуви; - рекомендации по подбору деталей верха и низа обуви. Завершена работа по внедрению в промышленность проектирования по способу МШШ, позволяющему в 2-3 раза повысить производительность труда модельеров и сэкономить до 2% материалов.
В области технологии.
Для роботизации процессов формования обуви предлагается специальная оснастка, защищенная двумя авторскими свидетельствами.
Разработаны и внедрены оптимальные режимы формования обуви из натуральных, искусственных и синтетических кож, позволяющие из- готавливать формоустойчивую обувь без применения мешіодкладки из ткани, что дает значительный экономический эффект.
Предложены оригинальные способы увлажнения и термофиксации заготовок и обуви, защищенные также двумя авторскими свидетельствами.
Для повышения износостойкости и формоустойчивости разработаны способы противобактериальных пропиток деталей верха обуви и герметизации швов, способствующие увеличению срока носки обуви до 30$.
В области контроля качества обуви.
Впервые разработаны на уровне изобретений и внедрены экспресс-метод и устройство для определения формоустойчивости обуви в после-производственный период. Предложен способ и устройство для комплексной оценки формоустойчивости обуви в период носки.
Предложены методы оценки изменения структуры и свойств материалов заготовки в процессе производства и носки обуви.
Предложено устройство и метод определения герметичности швов.
Реализация результатов работы.
Разработанные при непосредственном участии и руководстве автора технологические режимы, способы, алгоритмы и программы внедрены на МП00 "Заря", ЛП00 "Скороход", ШІ00 "Буревестник", ПКГОО "Обь", ОДОЮ, на обувных фабриках: "Неман" (г.Гродно), "Победа Октября" (г.Рязань), "Спортинвентаря" (г.Москва), "Красный Октябрь" (г.Витебск), аппробированы в ЦШИКПе, УкрНИИКПе, БШШШКе.
Теоретические обобщения и новые научные положения отражены в учебниках для вузов легкой промышленности: "Технология изделий из кожи" (1975 г.), "Проектирование обувных предприятий" (1980г.), изданном под руководств ом автора.
Сведения о внедрениях содержатся в документах, имеющихся в делах НЙСа МГИШ и в приложении к диссертации.
Годовой экономически! эффект от внедренных результатов исследования составляет свыше 200 тыс.руб.
Результаты работы доложены и получили положительную оценку: на Всесоюзном совещании работников легкой промышленности по вопросам моделирования и конструирования обуви (г.Днепропетровск, октябрь, 1974 г.); на второй республиканской научно-технической конференции (г.Ташкент, ноябрь, 1974 г.); на республиканском научно-техническом семинаре "Ускорение технического процесса на предприятиях кожевенно-обувной отрасли" (г.Минск, апрель, 1978г.); на Всесоюзной научной конференции "Исследование и проектирование машин и агрегатов легкой промышленности"(г.Москва, октябрь, 1978 г.); на Всесоюзной научной конференции "Совершенствование химических и физико-химических процессов технологии обуви" (г.Каунас, октябрь, Г978г.); на XX Всесоюзном методическом совещании-семинаре работников обувной промышленности по основным направлениям в моделировании и расширении ассортимента обуви на Г98І г. (г.Гродно, август, 1979 г.); на совместном заседании секции обувной промышленности НТО Минлегпрома РСФСР и секции легкой промышленности Московского Дома научно-технической пропаганды имени Ф.Э.Дзержинского (1980г.); на Всесоюзной научной конференции "Автоматизация раскроя материалов легкой промышленности" (г.Киев, 1980 г.); на Всесоюзной научно-технической конференции "Автоматизация технологических процессов", посвященной 60-летию образования СССР (г.Москва, МГИЖ, сентябрь, 1982 г.).
Отдельные теоретические и практические рекомендации исследования апробированы защитой 12 кандидатских диссертаций, выполненных под научным руководством автора.
Публикации.
По теме диссертации опубликовано свыше 100 работ, в тем числе 2 учебника, 6 брошюр, получено 6 авторских свидетельств.
Объем и структура диссертации.
Работа изложена на 300 стр. машинописного текста (исключая рисунки, таблицы, графики, список литературы), содержит 60 рисунков и 71 таблицу. Б приложении к диссертации включены документы о внедрении и запросы с промышленных предприятий на внедрение законченных НИР.
Диссертация состоит из введения, пяти глав с выводами, включающих 20 параграфов, заключения и списка литературы с 343 источниками.
Структура и содержание диссертации определены логикой системного исследования, требованиями САПР, АСУТП с учетом Положения о промышленных образцах, ЕСКД, ФСА.
Термины, применяемые в работе и их определение.
Конструирование - расчет конструктивных характеристик, обеспечивающих свойства изделию в соответствии с проектом.
Конструкция - комплекс структур и состояния изделия, в котором предусматривается определенное расположение деталей и элементов, способы их взаимодействия, соединения, а такие материалы, из которых они изготовлены.
Моделирование - исследование объектов познания на их предметных, физических, математических, знаковых, стохастических, эвристических и других моделях. Образец или макет изделия можно считать, как его предметную модель.
Модель - объект любой природы, который способен замещать исследуемый объект так, что его изучение даст новую информацию об этом объекте. В обувной промышленности под моделью подразумевается образец, служащий для массового воспроизводства.
Проектирование - создание системы, как основы действия по разработке комплекса экономических и технических докутлентов и расчетов,
18 процесс создания проекта, согласно которому ресурсы могут быть преобразованы в изделие, удовлетворяющее определенные потребности человека. За основу проектирования принимаются критерии эффективности и качества, полученные в соответствии с теорией оптимизации.
Программированное проектирование-установление основных теорег тических и практических положений, которые затем развертываются в последовательности конкретных мероприятий по реализации проектных планов с применением ЭВМ, математического и информационного обеспечения, средств автоматики, направленных на реальное воспроизведение образца ( эталона ) и создание условий для его массового изготовления.
Приближенная развертка колодки - поверхность на плоскости, являющаяся основой для построения деталей обуви, определенные точки которой соответствуют заданным точкам на кривой поверхности.
Условная развертка колодки - приближенная развертка боковой поверхности колодки.
Контур развертки колодки - линия, построенная по математической модели, ограничивающая развертку или ее отдельные части и изменяемая в процессе конструирования.
Критерии оценки инженерных решений при проектировании: обуви
Известно, что основой проектирования являются критерии или комплексы критериев, по которым судят о рациональности в выборе способа действия по созданию технического объекта. / 23, 172, 225, 269, 275/. Используют критерии социально-технической адекватности, критерии устранения избыточности, критерии классификации технических средств и изделий и др. /76, 142, 291, 309/.
В критерии социально-технической адекватности входят отношения между человеком и техническим средством, вопросы разного рода надежности (надежность результатов, техническая и т.д.), потребность в создании того или иного технического средства, красота технического средства (вопросы эргономики в связи с экологическими проблемами) и др. Критерии устранения избыточности рассматриваются в обобщенном социально-экономическом понимании и анализируют материальные, энергетические потребности и затраты, организационные мероприятия, информацию и некоторые другие действия. Классификационные критерии применяются при создании технических средств в их системном понимании.
При изготовлении изделий массового производства наиболее часто используют критерии эффективности принятых решений. В обувной промышленности при определении технико-экономических показателей конструкций обуви рассчитывают ее материалоемкость, трудоемкость и сравнивают себестоимость, т.е. в основном, рассматривают производственный результат го ограниченным показателям. / 94, 96/.
Изменение размеров и формы стопы при ее изгибе
Характер изменения формы обуви в период носки, в основно:!, связан с изменением размеров и формы стопы в покое, движении, походкой человека, особенностями анатомического строения стопы и голени; с соотношением внутренних размеров и формы обуви с размерами и формой стопы. Величина изменения формы обуви и ее износостойкость могут меняться в зависимости от особенностей физиологии стопы / 93, 107, ПО, 336, 335, 338 /.
Вопросам соотношения формы и размеров обуви и стопы посвящены исследования, связанные с разработкой колодок и размерно-пол-нотного ассортимента обуви / 44, 128, 143, 219, 281, 286, 2S9, 334, 343 /.
Проведенные эксперименты и математические расчеты показали сложность проблемы преобразования антропометрических данных в параметры колодки, обусловленные физиологическими, психологическими и техническими факторами и трудностью получения объективных данных. Те изометрические исследования и рассмотрение координатио-цифровой модели пяточной части стопы позволили обосновать рациональную форму пяточной части колодки и определить порядок перехода от стопы к колодке по этой зоне / 284 /. Исследованию подвергались, как правило, среднетипичные стопы, которые характеризуют наиболее часто встречающуюся нормальную стопу,в конкретной группе людей определенного пола, возраста, веса, профессии, живущих в центральном регионе Европейской части СССР. Таким образом,.представляют интерес исследования деформаций переднего отдела стопы и выявление влияния строения стоп и голени населения регионов по своим климатическим, этнографическим и другім особенностям, отличающимся от центральных.
С подъемом пятки стопы во время движения происходит качание плюсневого и пяточного отделов стопы вокруг осей, находящихся в области пліосно-фалангового сочленения. По данным Ю.П.Зыбина / 93 / при подъеме пятки стопы плюсно-гааланговое сочленение пятого луча приподнимается таким образом, что опорными являются первые два-три луча. Ось вращения лучей находится в поперечно-вертикальной плоскости, проходящей через головки первой ПЛЮСНЄЕОЙ кости.
Траектория движения плюсневых костей принимается за цилиндрическую. Наибольшей свободой. движения обладает верхнє-таранный сустав (сочленение таранной кости с большой и малой берцевыми костями), имеющий гиперболическую форму. По Ячмонину:сгибание в этом суставе до 1.0, разгибание - до 50. Б передне-таранном суставе (сочленение таранной кости с ладьевидной) возможно сгибание и разгибание на угол 9,4. Сустав тлеет сферическую форму. Б нижнетаранном суставе движения ограничены. При стоянии ось голени образует с осью первой плюсневой кости угол равный 117 / 96 /. С подъемом пятки происходит оголение головок плюсневой кости со стороны плантарной поверхности, что ведет к растяжению связок и кожи в данной области и увеличению размеров плантарной поверхности стопы около 10$ / 152 /. Длина переднего отдела максимально увеличивается на 37,8$ Д84 /. В целом увеличение размеров стопы в длину происходит вследствие увеличения размеров ее переднего отдела при некотором сокращении заднего отдела. Х.Х.Лиокумович / 171 /, проводя подобные исследования, пришел к выводу, что стопа различных морфологических типов имеет, в основном, одинаковый характер изменений. Разница заключается лишь в величине изменений размеров.
class3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СОЗДАНИЯ ФОРМОУСТОШИВОЙ
ОБУВИ class3
Теоретические вопросы формоустойчивости
При достаточных объемах кожевенного сырья и ограниченном ассортименте натуральных кож считалось, что проект обуви выполнен удачно, если отформованная заготовка не имела складок на наружной части союзки в области, прилегающей к следу обуви. С уменьшением количества натуральных кож появилась необходимость использования их в широком диапазоне толщин и тягучести с одновременным улучшением технологии и качества натуральных кож и созданием искусственных и синтетических.
Значительные исследования в этом направлении были проведены под руководством А.Н.Михайлова, Н.В.Чернова, С.А.Павлова, И.П.Страхова, И.С.Шеетаковой, Н.И.Егоркина, М.П.Котова, ЮД.Кавказова, Г.И.Кутянина и др./24,І64,220,268,292,300/. В результате исследований обувная промышленность была обеспечена необходимым количеством обувных материалов нужного свойства. Возникла новая проблема - рационального использования сырья при создании высококачественной, формоустойчивой обуви. Эта проблема решается в двух направлениях. Первое - рациональный раскрой материалов. Второе - разработка обувных деталей оптимальной конфигурации и площади.
В данной главе основное внимание будет уделено второму направлению. Значительные работы в этой области были проведены проф. Ю.П.Зыбиным и его учениками: М.П.Куприяновым, В.А.Скатерным, В.Л.Раяц-касом, Д.И.Анохиным, А.Н.Калитой и др. /20,25,117,135,136,161,162, 181,244,261/. Известны работы и других исследователей /17,19,43, 73,"82,89,91,140,150,153,171,308/.
Критерий оптимизации заключался в получении наименьших по площади деталей, которые можно было бы отформовать без ухудшения качества и разрушения швов, или формовать заготовку не только для придания определенной формы, но и для увеличения формоустойчивости обуви /37,161,162,278/.
В результате исследований были установлены зависимости распределения нагрузок при параллельном и последовательном соединении деталей обуви; влияние способа формования на характер распределения деформаций в заготовке; влияние влажно-тепловых процессов на усилия, удлинения и релаксацию при формовании ( при этом формование включало процессы увлажнения, собственно формования, сушки и тепловой фиксации ); осуществлены теоретические разработки по расчету напряжений, возникающих при формовании /149,150,154,163,235, 242,304/.
Проведенные исследования позволили применять расчетные способы конструирования обуви, повысить производительность труда и сэкономить материалы. Несмотря на значительный объем работ вопрос об изготовлении формоустойчивой обуви остается актуальным и на сегодня. Это связано прежде всего-со значительным количеством факторов, влияющих на изменение формы обуви как в послепроизводственный период, так и в процессе носки. Возникает естественная необходимость классифицировать эти факторы. Не иглея достаточно полной информации о самих факторах и их значимости, мы применили метод ранжирования факторов специалистами легкой промышленности, что также рекомендуется ФСА. Было распространено 200 анкет, в которые вошли следующие факторы: I - физико-механические свойства материалов для деталей верха и низа обуви; 2 - конструкция заготовки; 3 - увлажнение заготовки; 4 - величина и характер распределения деформации по площади заготовки при затяжке; 5 - фиксация формы; 6 - продолжительность выстоя обуви на колодке; 7 - гигротермические параметры воздуха в цехе; 8 - условия транспортировки и хранения обуви; 9 - соответствие формы и размеров стопы и обуви; 10 - механические воздействия стопы на обувь ( растяжение, много 160 кратный изгиб и т.д.); II - физические воздействия стопы (влага, . Тепло); 12 - химические воздействия стопы (пот); 13 - воздействия уробактерий; 14 - механические действия окружающей среды; 15 - физические действия окружающей среды ( влага, тепло ); 16 - химическое действие окружающей среды; 17 - уход за обувью; 18 - геометрия колодки /51/.
Исследование и типизация приближенных разверток боковой поверхности колодок
Программированное проектирование предусматривает разработку информационных фондов и программированных способов вычисления показателей, необходимых для создания конструкции обуви при использовании ЭВМ и графопостроителей.
Программные системы, получающие от человека знания, накапливающие их и применяемые к решению конкретных задач, называются банками знаний, а комплекс вопросов, связанных с созданием таких систем - представление знания / 66, 209, 232,/.
Для практического применения знаний в процессе машинного проектирования необходимо создание фонда информации, который включает оперативную, условно-постоянную и постоянную информацию ( ГОСТ 22771-77 ). Для разработки условно-постоянной и постоянной информации требуется проведение дополнительных исследований, связанных как с получением новых сведений, так и формализацией накопленных знаний / 189 /.
Для применения ЭВМ при проектировании обуви требуется решить большое количество дополнительных вопросов, сопряженных с подготовкой исходной информации, необходимой для проектирования деталей обуви, выбрать определенные критерии для оценки и выбора оптимальных решений, позволяющих проектировать качественные изделия, удовлетворяющие тем многим требованиям, которые предъявляются к обуви как с эстетических, так и с функциональных и эксплуатационных позиций.
Наиболее сложным является автоматизация проектирования деталей верха обуви.
Процесс проектирования обуви с помощью ЭВМ можно осуществить для типовых и нетиповых конструкций обуви.
В соответствии с ГОСТ 23501.13-81 вариант организации системы автоматизированного проектирования можно представить в виде следующей схемы: операционная система ЭКЛ - мониторная система САПР - подпрограммы САПР с ШШ и банком данных.
ППП и банк данных - это совокупность сведений, необходимых для проведя машинного проектирования обуви и выполненных в виде математических моделей алгоритмов и программ.
Банк данных состоит из баз данных, включающих:
1. Информацию для расчета координат точек условной развертки определенной конструкции заготовки верха обуви.
2. Информацию о колодке.
3. Информацию биометрическую (особенности строения стопы, расположение деталей обуви., относительно анатомических точек стопы и т.п.).
4. Информацию о нормативах на выбор припусков.
5. Информацию о технологичности изделия.
6. Информацию о нормах расхода материалов.
7. Информацию о конструкторско-технологической корректировке контура развертки.
8. Информацию для проектирования деталей низа обуви.
9. Информацию об оценке формоустойчивости обуви.
10. Информацию о градировании серии шаблонов.
11. Информацию о прейскуранте цен на материалы и т.д. Перечисленная информация относится к условно-постоянной и постоянной и хранится в памяти систем. Условно-постоянная информация содержит нормативно-справочную и руководящую документацию, прейскуранты, планировки, описания, каталоги. Постоянная информация содержит сведения о моделях" информационных объектов и программах автоматизированного проектирования. Наибольшие трудности возникают при моделировании информационных объектов. Такими объектами при проектировании обуви являются условная развертка колодки, сведения о технологических контурах, сведения о сборочных единицах (заготовка) и т.д.
class5 ШШЕНЕЖЕ ПРОГРАГМ'ГРОВАШОГО ПРОЖТИРОВАНИЯ В
ПЮШШЕННОСТИ И УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ class5
Подготовка конструкторской документации обуви в системе ЕВД и САПР
До настоящего времени нет единых требований к организации проектирования обуви и разработка конструкторской документации на эти изделия осуществляется различными способами.
Единая система конструкторской документации предусматривает 5 стадий разработки конструкторской документации (КД) на проектируемое изделие:.техническое задание (ТЗ), техническое предложение (ПТ), эскизный проект (ЭП), технический проект (ТП), рабочий проект (РП).
Результатом выполнения этих стадий является изготовление всей КД на проектируемое изделие и утверждение на художественном совете образцов ( эталонов ) обуви / 157 /.
Информационно-логический анализ позволил выявить ряд повторяющихся этапов, характерных при проектировании верха обуви любых конструкций, которые можно формализовать для представления их в виде алгоритмов и программ в системе автоматизированного проектирования. К таким этапам относятся следующие:
- получение каркаса боковой поверхности колодки и создание расчетного метода проектирования внутренней формы обуви;
- проектирование условной развертки боковой поверхности колодки машинными методами на основе математической модели обувной колодки;
- нанесение линий анатомических сечений (конструктивно-анатомического каркаса) на колодку или плоский чертеж;
- проектирование типовых конструкций верха обуви;
- расчет и проектирование конструктивных и технологических припусков на обработку деталей и сборку заготовки с учетом величины деформации;
- деталирование верха с последующим расчетом взаимоукладываемости деталей и укладываемоети комплекта деталей в целом;
- градирование по размерам и полнотам;
- проектирование внутренних и промежуточных деталей верха, а также деталей низа;
- ФСА проектируемой модели;
- прогнозирование формоустойчивости;
- составление различных видов конструкторской документации на проектируемое изделие (технологических карт, теоретических и сборочных чертежей), расчет которых можно выполнить на ЭВМ, а вычерчивание - графопостроителем.
Первой стадией разработки КД является стадия технического задания (ТЗ), которое является документом, устанавливающим перечень задач и условия выполнения работ по конструированию будущего изделия. На стадии ТЗ конструктору выдается информация о роде и виде обуви, целевом назначении, условиях эксплуатации, используемых материалах, а также характеристика внутренней формы обуви и метод крепления; деталей низа.
Для систем автоматизированного проектирования предлагается разрабатывать ТЗ в виде кодов Общесоюзного классификатора промышленной и сельскохозяйственной продукции (ОКП), позволяющего определить класс, подкласс, группу, вид промышленной продукции и заложить в проектируемое изделие определенные экономические требования. На этой стадии код Общесоюзного классификатора дополняется информацией о внутренней форме обуви в его серийно-порядковой части.
Для разработки ТЗ предварительно разрабатывается номенклатура видов обуви, материалов и методов крепления деталей низа, проводится анализ фасонов колодок. Таким образом, уже на стадии ТЗ можно формировать отдельные экономические, функциональные, геометрические и технологические характеристики изделия.
