Панасюк Ігор Васильович. Наукові основи проектування технологічних процесів обробки деталей взуття та фурнітури з пластмас і металів

Краткое описание

Панасюк Ігор Васильович. Наукові основи проектування технологічних процесів обробки деталей взуття та фурнітури з пластмас і металів: дис... д-ра техн. наук: 05.19.06 / Київський національний ун-т технологій та дизайну. - К., 2004.

Панасюк І.В. Наукові основи проектування технологічних процесів обробки деталей взуття та фурнітури з пластмас і металів. Рукопис.
Дисертація на здобуття ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.19.06 технологія взуттєвих і шкіряних виробів, Київський національний університет технологій та дизайну, Київ, 2004.
Дисертація присвячена створенню науково обґрунтованих основ і уніфікованих підходів до проектування технологічних процесів оздоблювально-зачищувальної обробки дрібних деталей взуття та фурнітури з пластмас і металів в планетарно-відцентрових барабанах. Вирішення цієї важливої науково-технічної проблеми забезпечило підвищення продуктивності праці, можливості прогнозування технологічного результату на стадії проектування. На основі математичного моделювання динаміки руху і властивостей робочого середовища в барабанах з різними видами планетарного руху встановлені функціональні взаємозв’язки параметрів робочого середовища з технологічними і конструктивними параметрами устаткування. Розроблена математична модель взаємодії оброблюваної деталі з частинками наповнювача різної форми та рекомендації щодо їх технологічного використання. Створені аналітичні методи розрахунку об’єму матеріалу, що видаляється; тривалості обробки при видаленні ливників, шліфуванні і поліруванні. Розроблені алгоритми проектування технологічних процесів обробки дрібних деталей взуття та фурнітури з пластмас і металів у планетарно-відцентрових установках, відповідні програми для ПЕОМ. З використанням алгоритмів створено технологічні режими обробки та технічні завдання для проектування планетарно-відцентрових установок. Результати роботи впроваджені в промисловості.

Розроблено нове вирішення важливої науково-технічної проблеми легкої промисловості створені науково обґрунтовані основи і уніфіковані підходи до проектування технологічних процесів оздоблювально-зачищувальної обробки дрібних деталей взуття та фурнітури з пластмас і металів з прогнозованим кінцевим технологічним результатом на основі математичного моделювання динаміки руху і властивостей робочого середовища в планетарно-відцентрових установках, що забезпечило підвищення продуктивності праці на обробних операціях.
Теоретично та експериментально підтверджена висунута гіпотеза про те, що керуючи силами, які діють у фізичному полі взаємодії наповнювача і оброблюваних деталей, шляхом цілеспрямованої зміни параметрів технологічного процесу та устаткування можна прогнозувати кінцевий результат обробки.
На основі аналізу інформації про об'єкт обробки визначені вимоги до зовнішнього вигляду формованих полімерних і металевих деталей взуття та фурнітури, припустимі в процесі оздоблювально-зачищувальної обробки дефекти їх поверхні, взаємозв'язок між формою деталі, розташуванням облою та ефективністю обробки деталей в обертових барабанах.
Розроблено математичні моделі динаміки руху частинок робочого середовища в барабанах з різними видами планетарного руху, що дозволяють встановити функціональні зв'язки технологічних і конструктивних параметрів устаткування з параметрами руху робочого середовища. Доведено, що найбільші швидкості руху частинок робочого середовища забезпечуються в установках з перпендикулярними, а найменші з вертикальними осями обертання; найбільші сили, що ущільнюють частинки середовища в ковзному шарі, діють в установках з горизонтальними, найменші з перпендикулярними осями. Для обробки деталей з високою міцністю рекомендовано схеми з горизонтальними; з невисокою міцністю і підвищеними вимогами до зовнішнього вигляду вертикальними; для шліфування і полірування перпендикулярними осями обертання. Експериментальні дослідження кутів відриву і швидкостей руху частинок робочого середовища підтвердили адекватність математичних моделей, розбіжність значень до 15 %.
На основі аналітичних та експериментальних досліджень руху робочого середовища установлено, що при ступенях заповнення барабана 0,25 - 0,75 межі режимів руху не залежать від виду наповнювача і визначаються для каскадного режиму в діапазоні, для каскадно-водоспадного режиму -. Видалення ливників, облою з каблуків і набойок, вироблених з термопластичних полімерних матеріалів, деталей замка блискавка” з цинкових сплавів доцільно виконувати в каскадно-водоспадному режимі, шліфування та полірування фурнітури - в каскадному режимі.
Розроблено математичну модель взаємодії оброблюваної деталі з частинками наповнювача різної форми, що дозволяє встановити взаємозв'язок форм наповнювача та оброблюваних деталей з можливим числом їх контактів. Доведено, що найбільшу кількість контактів забезпечує наповнювач з частинками кубічної форми, який рекомендовано для обробки каблуків і набойок; для обробки фурнітури доцільно використання наповнювача у виді конусів, розміри яких не перевищують розмірів отворів у деталях; для видалення ливників і забезпечення мінімального впливу на поверхню деталі рекомендовано застосування сферичних частинок.
Розроблено аналітичні методи розрахунку і отримано формули для визначення об'єму матеріалу, що видаляється з поверхні деталі при одиничному контакті з частинками прямокутної, конічної, тетраедральної і сферичної форм. Складено програму для ПЕОМ, яка дозволяє розрахувати інтенсивність зносу поверхні полімерної деталі й об’єм матеріалу, що видаляється.
Для процесів видалення ливників, шліфування і полірування розроблено аналітичні методи розрахунку тривалості обробки деталей взуття та фурнітури в планетарних барабанах, що враховують властивості оброблюваних деталей, наповнювача і технологічні параметри. Експериментальні дослідження тривалості обробки каблуків з поліетилену та поліаміду, деталей замка «блискавка» з цинкових сплавів підтвердили адекватність аналітичних методів розрахунку, розбіжність між ними до 19 %.
Експериментально визначено, що зі збільшенням кутової швидкості обертання барабана частота появи частинки робочого середовища в ковзному шарі зростає, зі збільшенням ступеня заповнення барабана - зменшується, а частота проходження частинкою всієї довжини шару незначно збільшується. Виявлені функціональні залежності використано для аналітичного визначення тривалості обробки деталей в обертовому барабані.
На основі експериментальних досліджень властивостей полімерних матеріалів і деталей з них в середовищі низьких температур встановлено, що для гуми "стіроніп", пористого і монолітного поліуретанів, поліетилену високого тиску, вторинного поліаміду температура охолодження, яка забезпечує видалення облою та ливників в обертових барабанах, складає -43-113оС; енергія ударного впливу 510-33910-3Дж і залежить від матеріалу і товщини ділянок, що видаляються; тривалість охолодження деталей рідким азотом - 90...120 с; максимальний час обробки деталей у середовищі парів рідкого азоту - не більше 900 с.
На основі результатів аналітичних і експериментальних досліджень розроблені алгоритми проектування технологічних процесів оздоблювально-зачищувальної обробки дрібних деталей взуття та фурнітури з пластмас і металів у планетарно-відцентрових установках з прогнозованим технологічним результатом. Створено програму розрахунку параметрів технологічних процесів для ПЕОМ.
З використанням створених алгоритмів і програми для ПЕОМ розроблені технічні завдання для проектування конструкцій планетарно-відцентрових установок. Для набойок і каблуків з полімерних матеріалів рекомендована обробка в установках з вертикальними осями обертання і параметрамиr= 0,3 м,R= 0,75 м, w1/w2= 1,3; для деталей замка блискавка” з цинкового сплаву в установках з горизонтальною віссю обертання барабана і вертикальною віссю водила, параметрамиr= 0,2 м,R= 0,7 м, w1/w2= 1,7.
Розроблено технологічні режимі обробки в планетарно-відцентрових установках литих деталей взуття з полімерних матеріалів. Для набойок з термопластичного монолітного поліуретану визначені кутові швидкості водила 7,4 рад/с і барабана 9,6 рад/с, температура охолодження -105С, тривалість обробки - 125 с; для каблуків з поліетилену відповідно 5,9 рад/с і 7,7 рад/с, -113 С, 240 с; для каблуків з поліаміду 8,1 рад/с і 10,5 рад/с, -43 С, 260 с; для каблуків з гуми стіроніп” 2,2 рад/с і 2,9 рад/с, -105 С, 350 с. Для деталей замка блискавка” з цинкового сплаву рекомендовано технологічний режим з кутовими швидкостями водила 4,9 рад/с і барабана 8,3 рад/с, тривалістю обробки коробочки замка 180 с, корпуса замка 300 с, кришки замка 420 с, рукоятки замка 1800 с.
Результати дисертації впроваджені на Баришевському КПКП Блискавка”, Коростишевському заводі Електроприлад”, в кооперативі Пласт”, на взуттєвому підприємстві Київ” з загальним річним економічним ефектом 7006 грн. на одну установку і прийняті до впровадження Асоціацією шкіряно-взуттєвих підприємств України.