1、汕頭大學溢達工程實踐教育中心題目：基于網車自動網腳裝置的研制學校：汕頭大學工學院機械電子工程系專業：機械設計制造及其自動化姓名：伍劍武學號：2011124070實踐企業：溢達紡織學校導師：鄭黎明企業導師：杰企業經理實踐時間： 2014 年 07 月-2015 年 05 月二 0 一五年五月汕頭大學本科生（設計）誠信承諾書本人承諾呈交的（設計） 基 于 網 車 自 動 網 腳 裝 置 的 研 制 是在指導教師的指導下，開展研究取得的成果，文中他人的觀點和材料，均在文后按順序列出其參考文獻，（設計）使用的數據真實可靠。本人簽名：伍劍武日期： 2015 年 04 月 22 日基于網車自動網腳裝置的研

2、制摘要紡織行業作為一個傳統行業，其顯著特點之一是勞動力密度大，尤其在進入21 世紀以來，中國紡織企業更是招工難、人力成本高等困境。作為世界領先的高檔純棉襯衫生產商之一，溢達更是需要以適應市場變化。而無疑，對自動化設備進行大量的引進以及研發，是快速適應市場、提高競爭力的有效方式之一。自動化生產設備的優點有：把人從繁重的勞動中脫離出來，提高生產效率，可減少人工等。溢達已經把生產自動化列為了重點發展當中，其中，針織面料中的網腳工序作為瓶頸工序，更是早早列入了自動網腳裝置的研制是非常有必要的。研發計劃。所以，進行本課題制衣自動化生產，基于網車設備，研制一可自動送料、車縫以及收料的裝置，其包括的整機的三

3、維設計、機構設計以及電氣設計等，可大大提高企業的生產自動化水平和生產效率， 并且節省成本，為傳統制衣企業了廣闊的前景。：制衣；自動化；網車；網腳；機電提供The Manufacturing Based On The Automatic Bottom Device Of 3-NeedleInterlock M/CAbstractThe textile and garment industry is a traditional labor-intensive industry. In21stparticular, having stepped into thecentury,textile ent

4、erprises face aseries of difficulties, such as recruit and high manpower costs. As one of the leading manufacturers of high-class pure cotton shirts, the sequel is even in greater need of transition to adapt to the market changes. Undoubtedly, widely introducing and developing automatic equipment ar

5、e one of the best transitional ways to rid the predicament.Automatic manufacturing equipment can set people free from the heavy labor, increase productivity and reduce manual labor, which solves a series of problems like recruit and high manpower costs. The sequel has highlighted production automati

6、on in its developing plan. Particularly bottom process, the bottleneck process in the knitting materials was listed in the companys developing plan at the very beginning. As a result, it is of vital necessity to do researches to develop automatic bottom device.The thesis is around automatic manufact

7、uring to do researches to develop a device of auto-feeding, sewing and receiving including the three - dimensional designing of the whole machine, the structure design of the machine, the electrical design and so on based on bottom device. This device can greatly improve the standard of manufacturin

8、g automation, increase productivity of the enterprise and save costs, which provides a bright future for the traditional garment enterprises transitionKey words: garment; automation; 3-Needle Interlock M/C; Bottom; Mechanical and electrical integration目錄·······

9、3;························第一章 前言 ························

10、83;·······································（1）（1）（1）（2）（3）（3）（3）（4）（5）（5）（8）（9）（9）（10）（10）（10）（12）（14）（14）

11、（14）（15）（19）（21）（22）（22）（22）（22）（23）（23）（23）1.11.21.3目前制衣行業的狀況································課題研究意義······

12、3;·························課題研究內容以及方法·······················

13、··················································

14、··················································

15、··················································

16、··················································

17、··················································

18、··················································

19、··················································

20、··················································

21、··················································

22、··················································

23、··················································

24、··················································

25、···························第二章 方案概述 ·····················

26、83;·················································

27、83;·················································

28、83;2.1主要實現的功能································2.1.1 網腳工序介紹 ·············

29、3;··················2.1.2 本課題功能介紹 ·····························&#

30、183;··方案原理分析································2.2.1 實現網腳折疊的原理············

31、;····················2.2.2 裁片送料原理····························

32、;····2.2.3 車縫原理································本章小結···········

33、83;····················2.2·····························

34、··················································

35、··················································

36、··················································

37、2.3第三章 結構設計 ································3.1結構方案···············

38、;·················3.1.1 折疊成型機構·······························

39、;·3.1.2 吸風機構································3.1.3 送料機構·············

40、83;··················3.1.4 結構優缺點分析·····························&#

41、183;··3.2計算以及校核··············································

42、;··················································

43、;··················································

44、;··················································

45、;··················重3.2.1 重要面板材料校核·····························&#

46、183;··3.2.2 重要軸的校核 ································本章小結············

47、83;········································3.3·········

48、··················································

49、·····第四章 電氣設計 ································4.1基本電氣元件介紹·········

50、3;······················4.1.1 電磁閥 ··························

51、··················································

52、····························4.1.2 可編程邏輯4.1.2.1 PLC 的基本器 ·················&#

53、183;·················································&#

54、183;·················································&#

55、183;·················································&#

56、183;·············································4.1.2.2 PLC 的選型··

57、;······························4.1.3 步進電機 ··················

58、··················································

59、···4.1.4 電源 ································方案分析·············

60、;··················································

61、;··················································

62、;··················································

63、;··················································

64、;··················································

65、;···············································（24）（25）（25）（26）（

66、27）（27）（27）（28）（28）（28）（28）（29）（30）（30）（31）（32）（32）（34）（35）（35）（36）（37）（37）（38）（39）（40）（45）（46）4.24.2.1框圖 ································4.

67、2.2 程序框圖 ································電氣圖················

68、················4.3.1 PLC 端口分配說明 ·······························&

69、#183;4.3.2 PLC 接線圖 ································4.3.3 電箱布局圖 ·············

70、;···················4.3.4 電氣元件選型表 ····························

71、83;···PLC 程序設計································4.4.1 基本程序設計 ···········

72、·····················4.4.2 電機運轉程序設計 ··························

73、83;·····4.4.3 整機程序設計 ································4.3··········

74、;··················································

75、;··················································

76、;··················································

77、;··················································

78、;··················································

79、;··················································

80、;··················································

81、;··················································

82、;··················································

83、;··················································

84、;···························4.4······················&#

85、183;····································4.5觸摸屏設計············

86、····················4.6本章小結·····························

87、;···第五章 實物展示以及調試結果············································

88、83;··········································5.15.25.35.4實物展示·····

89、;···························調試結果······················&

90、#183;·········存在問題及優化方案································本章小結······

91、··················································

92、··················································

93、···········結論與展望································附錄······

94、;··················································

95、;··················································

96、;··················································

97、;············································附錄 A 總電路原理圖····

98、····························附錄 B 電箱布局圖····················&#

99、183;···········附錄 C 電氣元件選型表 ································附錄 D 整機程序設計··&#

100、183;·················································&#

101、183;·················································&#

102、183;·················································&#

103、183;·················································&#

104、183;·················································&#

105、183;················參考文獻································致謝&#

106、183;·················································&#

107、183;·················································&#

108、183;·第一章 前言1.1 目前制衣行業的狀況進入 21 世紀以來，中國以自身廉價的勞動力、強大的制造能力，一直有著著“世界工廠”的稱號。而作為勞動型密集型產業的代表之一的制衣行業，在中國也有著較大的發展。據2011-2015 年中國服裝行業市場環境及發展分析報告顯示，中國以世界第一的人口數量，毫無爭議地成為了世界最大的服裝生產國和消費國。也正因為而此，制衣產業也為中國的 GDP 作出了巨大的貢獻，大大推動的中國的發展。同時，中國的服裝生產產業也成了世界龍頭，占據了全世界總份額的三分之一。但是，中國的制衣行業最大的特點之一是：水平低。其指的是在高端品牌，中國常常扮演的是制造，而設計

109、通常是國外商家，這就導致了利潤的大大減少。而且，中國目前制衣品牌的競爭大部分還停留在價格、款式等方面，銷售也以批發等大流通的方式為主，企業的品牌意識也較差。這些都導致了行業利潤低，從而行業生存越來越，發展速度也逐漸降低。從生產設備上的生產的縫紉機質量不高、功能單一。在高檔縫紉機JUKI、Brother 等。這也是制約層面，目前中國的主要方式還是進口，比如我國制衣行業的因素，昂貴的設備費用以及維修成本，足以讓很多中小型企業頭痛不已。所以說，研發高質量的自動化生產設備，對于減低企業成本、提高企業競爭力，有著非常顯著的作用。憑什么替代人工顯示，實行自動化設備后，“有 61.5%的根據文章企業減少一線

110、員工超過 10%，68.9%的企業生產成本下降 5%以上；有 27.3%的企后，勞動生產效率提高了 30%以上，有 16.6%的企業提高了 20%至業以30%，有 29%的企業提高了 10%至 20%”。這些數據表明了，自動化生產的效益是比較明顯的，將會促使企業開展新一輪的自動化研發。1.2 課題研究意義本課題主要的是目前制衣行業自動化設備不多的難點進行研究，目的在于通過對自動化設備的研發，提高企業的自動化程度，從而提高生產效率，增強企業競爭力。采用自動化設備，可以減少工人數量，同時可通過，設定一個標準，從而提高質量，減少的返工率。從目前中國的研發制衣設備狀況來的還是比較少的，這也包括了行業龍

111、頭企業溢達紡織。目前企業針織的自動化覆蓋率只有30%左右，而且大部分還只是簡單、分散的工序，很難將幾個工序連為一生產線。若能研發出一瓶頸工序的自動化設備，不僅僅可以提高此工序的生產效率，還有可能與前后工序連接，形成 2 個以上工序組成的生產線，那樣的生產效率、節約1的成本將不是簡單的 1+1=2 的效果了。網車自動網腳裝置裝置是一具有高度產權的機械設備，無論是機械結構設計，還是電氣部分的，都是高質量的配套生產設備。目前針織制衣的瓶頸工序網腳，研發一只需工人放料、可自動折疊、自動送料、自動收料的智能化設備，這對提高企業、工人的自動化意識，勞動生產力，具有實際的意義。1.3 課題研究內容以及方法本

112、課題研制的目的主要是為解決了目前針織衣服網腳工序瓶頸難題，研制一可自動車縫網腳的，從而提高工廠的生產效率，推進工程自動化設備研發進程。研制的主要內容有：（1） 分析紡織制衣行業的市場現狀以及前景；（2） 熟悉和掌握項目的基本資料，包括網車的工作原理，材料的選型以及訂購，車間的工序流程等(3)基于現有網車設備的總體輔助機構設計，包括折疊機構設計，送料機構設計以及收料機構設計等等；(4)對裝置的系統進行設計，包括電箱的設計布局、氣缸的全局布置等；(5)對網腳的生產動作進行分析研究，提出優化方案，在原有工藝基礎上提高生產效率；(6)對研制過程中出現的問題進行分析，并提出建議。研究的方法如下：（1）向

113、制衣行業工作的人、查閱相關概況；報告等了解制衣行業的前景和發展（2） 通過自學以及向工程工程師請教項目經驗；（3） 研究分析國際與國內的制衣紡織設備，汲取經驗，總結工廠研究教訓；（4） 項目開展前，自行進行三維模擬以及建模分析；（5） 向制衣工廠的工程師請教生產實踐的經驗。2第二章 方案概述2.1 主要實現的功能2.1.1 網腳工序介紹網腳，是針織衣服中必不可少的一道工序，其形狀呈網狀線，形狀如下面所示：圖 2-1 網腳網腳所需要的設備是網車，又叫冚車、繃縫。網車車縫線跡為網狀，針織網腳使用繃縫機產生網狀線跡，既可起到裝飾線作用，又可減少摺邊的厚度，而且操作容易，可直接起到所需要的車縫需求，可

114、以節省操作工序及時間。如下圖所示：圖 2-2 平網車（飛馬牌）32.1.2 本課題功能介紹裝置全過程分解為五個部分：放料、成型、送料、車料和收料，其中放動作由工人操作，成型、送料、車料和收料動作由自動網車自動完成，通過機械結構、氣缸來執行設備主要動作，通過 PLC 來，從而實現用機械自動化來代替人工，起到減輕工人勞動強度，提高生產效率的作用。其布局如下圖：圖 2-3裝置布局裝置的三維圖如下所示：圖 26裝置三維圖4裝置的難點在于如何讓網腳自動折疊成型，下面為折疊成型部分的三維圖，如下：圖 27 折疊成型三維圖以上結構布局都是基于實際生產情況進行設計，其中整個折疊成型部分加入了電機與絲桿機構，使

115、可根據不同規格的裁片進行前后移動，適應多種規格寬度的網腳車縫，擴大了的使用范圍。2.2 方案原理分析2.2.1 實現網腳折疊的原理此部分是整個項目的難點之一。因為針織面料彈性較好，有良好的抗皺性與透氣性，并有較大的延伸性與彈性，所以在折疊面料時，會存在面料變形伸縮、裁片過大導致走位、邊角卷邊等問題，因此在這部分機構的原理探索中，嘗試了以下 3 種方案，以下為幾種方案對比：方案一：蝴蝶拉筒成型拉筒，又稱卷邊器、邊縫器，俗名嘴子、蝴蝶，是各類服裝、皮革、箱包縫制設備的輔助工具。在工廠，蝴蝶是應用最廣泛的輔助工具之一了，在滾領、滾邊、埋卡、嵌線、包邊、卷邊、折邊、圍邊、拉腳、拉帶、貼條等工序都可以見

116、到其身影，所以蝴蝶作為了第一個嘗試方案。蝴蝶的原理是利用旋轉等原理，打造出與所需工藝可成型的形狀，從而在人工的操作下，自動形成所需要的工藝。其形狀如下：5圖 2-8 四針六線尖嘴網車傍位如圖，裁片經過蝴蝶，在蝴蝶的旋轉環繞作用下，裁片折疊成型。此方法目前在車間使用，是人工操作的主要方式。但是，經過試驗以及到車間與機修師傅交流得知，在裁片剛剛進入蝴蝶的時候，是需要人工手對折初始部分，才開始進入蝴蝶的。后面的布料在人手成半弧形狀，不斷地推布料進入蝴蝶，從而達到車縫的效果。我們也嘗試了用同步帶代替人手送料進入蝴蝶，效果始終達不到車間要求，所以經過多方論證后，此方案暫未采用。方案二：吹風折疊此方案的原

117、理在于，布料反放，先用鐵條壓住適當位置，然后底面吹風，布料反轉，底邊被鐵條壓住，從而達到網腳折疊的效果。原理如下圖所示：裁片圖 2-9 步驟 16鐵條吹風口裁片正面止口已 成型圖 2-10 步驟二如圖 2-9，裁片反放，鐵條壓住需要折疊的網腳，然后吹風口動作，在風力的作用下，裁片翻轉，此時網腳止口出現，如圖 2-10 所示。但是，經過與車間發現，裁片的寬度有些長達 700mm，而且針織布料特點為良好的透氣性，吹風時部分風會從布料飛出，從而導致風力減弱，而且由于裁片過大，在翻轉過程中，由于重力作用，會可能導致裁片變形，最后會導致止口松散。方案三 推板折疊此方案的原理示意圖如下：圖 2-11 方案

118、三原理圖裁片正面放在工作臺，把需要折疊的網腳部分伸出如圖紅色圈內，然后動作1 上升，網腳部分因為重力自由下垂，此時推板動作 2，多余裁片部分折疊，然后工作臺抽出，那折疊部分的網腳落在推板上，止口成型。7以上三種方案，可作一下對比：所以綜合上面三種方案，從以車縫質量為第一目的的角度出發，第三種方案是最合理、穩定的，其更加符合車間生產質量要求。2.2.2 裁片送料原理送料，就是把折疊好的裁片，運送到車縫位置，車縫完畢后送到收料位置，然后返回原點位置。其動作路徑如下：圖 2-12 送料動作原理圖其中，動作 1、3、4、6 的實現原理是同步帶導軌在電機的旋轉水平運動，動作 2、5 的實現原理是氣缸動作

119、，起到壓裁片和松裁片的作用。這部分最難點在于兩點：一、如何平穩、有效地把裁片送到指置，防止裁片變形走位；二、如何是同步帶水平速度與衣車車縫速度配合一致，防止裁片褶皺或者針跳步。基于上面送料原理，如何有效解決以上問題，將會在結構設計一章說明。8優點缺點第案結構簡單，容易操作目前暫未有方法可與機器自動送料同步第二種方案整體結構會比較優化，成型效果也良好，適合工人操作；零部件也較為簡單因裁片，有出現走位的概率第三種方案不存在走位問題，折疊效果良好整體結構較為復雜2.2.3 車縫原理車縫，其就是當裁片到達指定車縫位置時，衣車以合適的速度開始運轉，當裁片車縫完畢后，起衣車壓腳、停車、剪線。這一系列動作實

120、現的基礎在于兩個傳感器，其布局以及作用如下圖所示：圖 2-13車縫原理其中，因為網腳工序的特殊性，若在原網車上剪線，則可能會導致車縫止口散口，質量不及格。所以另外加一傳感器 2，在車縫裁片尾部完畢后約 75mm，再次加入剪線刀剪線。2.3 本章小結本章主要討論、比較了實現裝置幾個部分的方案，然后通過分析、比較后確定了折疊網腳、送料的方案。根據這一整體方案，設計其機構原理和機構簡圖，以及分析了整機的動作順序，為下文的詳細結構設計和更加有利于三維圖以及結構方案的設計。方案提供設計基礎，9第三章 結構設計3.1 結構方案該裝置的結構按模塊化設計的思想，可分為三大部分：折疊機構、吸風定位機構以及送料機

121、構。3.1.1 折疊成型機構裝置的折疊部分三維圖如下圖所示:圖 3-1 折疊結構圖此部分是整個裝置最復雜的部分之一，因此其的結構設計關系到整個的裝置與否。此部分的執行元件有 7 個，分別是 7 個氣缸完成。氣缸 1、2 的目的的是為了完成一個垂直方向的運動，因此選擇了導臺頂升氣缸。面板是由 3mm 厚度的 304 不銹鋼組成，其中左邊面板為 700×200mm，右邊面板底板為 4mm 厚度 304 不銹鋼，為 700×200mm。考慮到面板較大、長，因此在此處應用了受力良好的導臺頂升氣缸以及拉推力較大的雙軸氣缸。導臺頂升氣缸，其外形以及內部結構圖如下圖所示：10圖 3-2

122、導臺頂升氣缸結構圖著名品牌氣立可，這是為了保證氣缸的硬度和剛度可以得到此氣缸選自保證，有利于裝置的整體穩定和使用。下圖為此氣缸的材料表：圖 3-3 導臺頂升氣缸材料表在選擇氣缸的受力時，查資料可知此氣缸的受力是足以達到本裝置的要求的，下圖為氣缸（缸徑 40，行程 50）的容許力矩圖：圖 3-4 導臺頂升氣缸的容許力矩11雙軸氣缸，其外形和內部結構圖如下圖所示：圖 3-5雙軸氣缸內部結構圖其材料結構圖如下：圖 3-6 雙軸氣缸材料圖其受力如下表：3.1.2 吸風結構考慮到裁片在折疊過程中可能會導致下擺部分變形、走位，因此在面板上加入一吸風裝置。因為在折疊過程中會使用風機，而且需求的風力較大，所以

123、不再考慮使用風機進行吸風，而是使用了一真空發生器。其如下圖所示：12型號缸徑D mm軸徑D mm理論出力Kgf使用速度mm/s使用范圍（Kpa）標準行程 mmTD16168201005001090010150TD20201031TD25251249圖 3-7 真空發生器其使用方法是在如圖的氣嘴插氣缸，則由流體力學原理可知，流速高處壓強低，流速低處壓強高。1 處的流速比 2 處的大，因此 1 處的比 2 處的小，從而形成一個向上的力，其可在右側管口產生一真空，從而達到吸風的作用，其剖面原理如下：圖 3-8 真空原理因為裁片本身在面板上帶有摩擦力，而且受到的拉力不大，所以真空所產生的吸力已足夠使裁

124、片固定在面板上。但是這種方法造成的噪音比較大，所以也在排氣口加入了一過濾裝置，以減小噪聲。真空口連接的是一不銹鋼圓管，不銹鋼圓管上面是一吸風盒，其為 100×100×30mm，數量為兩個，面板上為間距4mm，直徑 2mm 的圓孔，這樣，就可以把真空所產生的吸力盡可能平均到每個圓孔，以產生最大的效果。133.1.3 送料結構因為裁片的初步設定是寬 600mm，所以壓腳的寬度必須大于 600mm。本裝置設置為 680mm，那么根據實際質量要求，必須保證送料過程中穩定、不走位、不變形。穩定，必須保證壓腳受力良好；不走位，必須保證電機傳動正確、壓腳壓力均勻；不變形，必須保證支撐點的

125、設置合理。本裝置采用是是步進電機通過皮帶傳動，帶動同步帶導軌，從而起到帶動壓腳直線運動。下面為機構的三維圖：步進電機圖 3-9 送料機構三維圖3.1.4 結構優缺點分析3.2 重在設計一計算及校核時，對于的零部件有著以下幾方面的要求：（1）滿足使用功能要求；（2）滿足工藝要求；（3）保證使用者安全。所以為了確保以上要求可以實現，必須對零部件進行必要的校核。14優點缺點運用大量的氣缸執行元件，拆卸、調節簡單受氣壓影響較大面板范圍大，適用范圍廣裝置體積大、且面板容易變形結構較穩定壓腳貼上海綿，裁片穩定海綿容易脫落同步帶導軌3.2.1 重要面板材料校核213圖 3-10 需校核面板如上圖所示，因為面板叫大，為 740mm×200mm，而且為主要受力板，所以需要對面板的材料進行校核。至于其他面板，因為基本處于不受力狀態，只有面板上的壓板，所以此處不再進行校核。而底板為 10mm 的鋁板，承受了面板全部力，所以也需進行校核。因為面板選用材料為 304 不銹鋼板，以下為材料參數：表 3-11 304 不銹鋼參數裝置在設計階段，就使用三維設計軟件 Solidworks 對裝置進行建模，因此可利用 Solidworks 中的插件功能 Simulation 進行材