基于虚拟样机技术的变厚度缝纫机的关键技术研究

摘要

缝纫机的主要机构是由刺料机构、钩线机构、挑线机构和送料机构组成。其技术经过一百多年的发展，沉淀下来的技术难题主要集中表现有三：一为缝纫机高速运转时主要机构的配合问题：二为底线的梭芯容量问题；三为变厚度问题。采用机头无油化技术在一定程度上缓解了缝纫机高线速度时主要机构配合问题；采用自动换芯技术，可以解决梭芯容量问题。但对于变厚度缝纫的研究，国内尚属空白。变厚度缝纫的提出是针对特殊的缝合对象--麻质鞋底提出来的。变厚度缝纫机就是一种用来缝纫缝料厚度变化较大，在缝纫过程中能自动调节所需缝线与回收多余线线量的缝纫机。本文利用虚拟样机技术对变厚度缝纫机的关键技术进行了研究。
　　 本文运用缝纫机现代理论，采用功能分析方法，将变厚度缝纫机分解为刺料功能模块、钩线功能模块、挑线功能模块和送料功能模块；相应的刺料、钩线、挑线和送料机构即为其主要机构。应用现代设计手段--虚拟样机设计技术，对缝纫过程进行深入分析计算，得到各个机构的工作时间和配合关系，初步解决了变厚度缝纫时四大机构的配合问题。
　　 挑线机构的主要作用就是在线迹的形成过程中，供应和回收适量的缝线。该机构利用线张力进行挑线，有两种工作状态，一为供线，二为挑线，并在一定条件下进行工作状态切换。本论文详细研究了挑线机构参数化建模，并对参数化模型进行正交试验，求得机构最优尺寸。论文运用反问题求解原理，将挑线机构的“供线”和“挑线”两个工作状态的切换作为约束条件，建立挑线机构的优化问题。该机构有效地解决了变厚度缝纫机的挑线问题。
　　 本论文还对刺料机构、钩线机构和送料机构作了设计研究，讨论了各自的基本需求与解决方案。
　　 刺料机构的主要作用是驱动机针牵引缝线穿过缝料，形成线环。本论文分析了针杆的位移、运动的速度和加速度，并在ADAMS中进行模拟仿真，得出对应的曲线。本文还对机针刺料受力情况进行了详细的分析，为机针的结构设计和电动机的驱动力矩选择提供参考依据。
　　 钩线机构的主要作用就是钩住线环，将其扩大，交织，脱出线环。本文选用旋转钩的单线链式线迹，能有效地避开缝纫机梭芯容量问题。
　　 送料机构的主要作用就是配合其他三个机构适时适量送料。本论文对送料机构的设计功能作了初步探讨，并能过ADAMS对送料机构上料、夹紧、送料、下料四个循环动作进行模拟仿真，得到下轴旋转与送料机构运动曲线图。