§ 4. ПЕРСПЕКТИВЫ МАШИННОГО
(АВТОМАТИЗИРОВАННОГО)ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВНУТРЕННЕЙ ФОРМЫ ОБУВИ
Метод графоаналитического конструирования обводов колодки открывает
широкие перспективы для проектирования внутренней формы обуви с
использованием ЭВМ и средств машинной графики. Это становится возможным
в результате использования закономерных кривых (дуг окружностей) и
параметризации линий. Действительно, все обводы составляют из конечного
числа линий, определяемых параметрами формы (радиусы окружностей) и
параметрами положения (координаты граничных точек и центров дуг
окружностей).
С использованием геометрических соотношений между
параметрами разработаны алгоритмы машинного расчета множества точек
линии обвода [17, 18], по которым составляется программа для
вычерчивания контуров на графопостроителе и обработки колодки на
оборудовании с программным управлением. Впервые в отечественной обувной
промышленности по программе, составленной на основе чертежа сечений, был
обработан макет пяточной части колодки на станке с ЧПУ.
ствуют габаритной зоне внутренней поверхности
обуви. Поэтому размеры и выражаемая радиусом кривизны pi форма этого
участка должны быть максимально приближены к стопе.
Следующими характерными участками боковой поверхности колодки являются
криволинейные грани Ограничивают
указанные грани криволинейные ребра, полученные при соединении
соответственно точек 2j и 3j поперечно-вертикальных сечений колодки.
Отличие этих участков по форме и размерам от стопы значительно и
определяется типом обуви, для которой предназначена колодка.
Гребень колодок также является весьма ответственным участком, особенно в
колодках для обуви с высокими берцами и для женской на каблуке различной
высоты. Гребень является криволинейной гранью Гр3 образованной
перемещением дуги
окружности радиуса Гр2 группы геленочно-пучковых сечений колодки. В
носочном участке эта грань переходит в грань
К прямолинейным граням относится базисная площадка Г3. Однако ограничена
она, как и предыдущие, криволинейным ребром, представляющим собой
замкнутый контур, образованный точками 3j пяточно-геленочных сечений
колодки.
Выделение на поверхности характерных граней и установление
функциональных связей со стопой позволяют более обоснованно и
целенаправленно подходить к конструированию участков поверхности
колодки.
Существенно дополняет задание поверхности колодки второй каркас,
образованный горизонтальными сечениями (рис. 8.21). Для ввода сечений в
ЭВМ и расчета каркаса используется [20] тригонометрическое
интерполирование.
Контур сечения, представляющий собой замкнутую кривую линию,
располагается в системе координат XOY (рис. 8.22), затем радиусом,
равным половине длины сечения, описывается окружность. Смещение точки А
происходит по окружности в направлении движения часовой стрелки,
которому соответствует перемещение точки В по линии сечения. Тогда
положение любой точки, находящейся на линии контура сечения, будет
определяться системой уравнений Рассмотренный метод проектирования
внутренней формы обуви обладает рядом преимуществ. Во-первых,
изображение геометрического образа обувной колодки в трех проекциях и
взаимная увязка сечений (рис. 8.23) обеспечивают наглядное, точное и
детальное определение формы колодки в соответствии с данными
антропометрии и биомеханики. Во-вторых, задание контуров колодки
полиномами, дугами окружностей и другими закономерными кривыми, например
сплайнами, позволяет широко использовать электронно-вычислительную
технику [22].
В недалекой перспективе схема проектирования формы колодки может быть
следующей. Инженер-конструктор на основе формы и размеров стопы, ее
биомеханических и физиологических данных, конструктивных особенностей
обуви разрабатывает форму сечений колодки на различных уровнях. Наметив
исходные (узловые) точки, применяет устройства графического ввода
информации (координат узловых точек) в электронно-вычислительную машину.
По цифровым данным ЭВМ рассчитывает контуры и результаты расчета выводит
на экран устройства оперативной графической связи проектировщика с ЭВМ —
дисплей. Построение на экране дисплея контуров сечений позволяет
проектировщику быстро рассмотреть результаты и внести изменения. С
помощью светового пера и операций «рисование», «движение» и «стирание»
можно корректировать форму, сдвигать в системе координат контуры,
располагая их определенным образом относительно друг от друга. Дисплей,
управляемый ЭВМ, позволяет воспроизводить и несколько проекций в
различных ракурсах. Получив удовлетворительные результаты, проектировщик
выводит данные на автоматический графопостроитель для выполнения
чертежно-графической документации.
Наметилось еще одно направление совершенствования .методов
проектирования и изготовления обувных колодок, обусловленное спецификой
обработки колодок на копировально-фрезерном станке.
Рассматривая задание геометрического образа обувной колодки, мы
отмечали, что некоторые сечения, проекции или их участки можно
фиксировать в различных системах координат, наиболее удобных для того
или иного контура. При обработке на копировально-фрезерном станке
колодка вращается вокруг продольной оси. Положения контактирующих точек
обводного ролика и режущей кромки фрезы в отдельные моменты времени
могут быть определены в цилиндрической системе координат, а траектория
движения этих точек по поверхности колодки соответствует линии
поперечного сечения, заданной в плоской системе полярных координат.
В отечественной и зарубежной практике конструирования колодок известно
дискретное задание плоских сечений в такой системе координат. На кафедре
технологии изделий из кожи
Для получения такой информации разработан [26]
измерительный комплекс (рис. 8.26), предусматривающий автоматическую
регистрацию контролируемых параметров измерения на бумажную ленту или
перфоленту в двоично-десятичном коде с последующей реализацией данных
измерения в графики функций с отметкой на них экстремальных базовых
точек. Исходную модель обувной колодки 3 устанавливают на приводной
элемент 2 ведущей головки и прижимают зажимом к упругому основанию 4
ведомой головки. Обе головки с помощью синхронного электропривода 1
осуществляют равномерное вращение обувной колодки вокруг продольной оси.
Ролик 5 усилием пружины 6 прижимается к поверхности контролируемой
детали. При вращении обувной колодки ролик 5 под действием сил трения
приводится в движение, которое контролируется чувствительным элементом.
Начало отсчета производится с любой точки поверхности.
Дискретный отсчет перемещения вдоль оси вращения
колодки производится с помощью отсчетной линейки и визира 7.
Так как контролируемая деталь совершает те же движения, которые будут
воспроизведены обрабатываемой болванкой на копировально-фрезерном
станке, обеспечивается возможность прямого ввода перфоленты с записью
данных по трем координатам в ЭВМ, которая преобразует информацию в вид,
удобный для ввода в управляющее устройство специализированного
фрезерного станка с ЧПУ. В комплексе предусмотрен также выход на
графопостроитель для графического представления контролируемых
параметров, что позволяет визуально сравнивать геометрию колодок разных
номеров и полнот и таким образом оперативно устанавливать особенности их
формообразования.
Возможно изменение радиусов-векторов и тем самым целенаправленное
изменение размеров и формы зон поверхности колодки. Но эта задача
осложняется тем, что геометрическая информация закодирована в спиральной
развертке и необходима дешифровка данных, чтобы перевести их в наглядное
изображение сечений. Как видно из изложенного, в настоящее время создано
новое направление проектирования внутренней формы обуви, вобравшее в
себя методы инженерной графики и высшей математики, прикладной
геометрии, вычислительной техники, конечной целью которого является
создание подсистемы автоматизированного проектирования эталонов обувных
колодок как части системы проектирования обуви в автоматизированном
режиме.
Внедрение машинного проектирования внутренней формы обуви с помощью ЭВМ,
средств машинной графики и оборудования с программным управлением дает
возможность формировать в памяти ЭВМ основные поверхности и линии
колодки до изготовления ее эталона, прорабатывать большое число
вариантов применительно к направлению моды, антропометрическим и
биомеханическим данным, позволит повысить точность графической
документации.
При разработке эталонов внутренней формы обуви можно будет получать
управляющие программы для станков с числовым программным управлением,
фрезерующих криволинейные поверхности самого эталона, шаблонов,
пресс-форм для литья колодок из пластмасс. Цифровая информация,
созданная в процессе машинного проектирования поверхности, будет служить
основой для автоматизации проектирования конструкции обуви, ее деталей.
Как показывает отечественный и зарубежный опыт других отраслей
промышленности [27], применение математических методов и ЭВМ повышает
технический уровень и качество, сокращает сроки проектирования примерно
в 2—3 раза. В связи с этим развитие автоматизированного проектирования
занимает одно из центральных мест в народном хозяйстве.