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數控服裝裁剪機的系統設計
摘要：目前國內服裝生產企業采用的裁剪方式通常還是手工裁剪或者是半自動設備裁剪，這些方式不僅工作效率低，而且布料利用率很低，數控服裝裁剪機作為一種專用的數控機床，自動化程度高，裁剪數讀快，利用率高，所以針對數控服裝裁剪機的加工特點，圍繞市場調研提出的性能要求，對服裝裁剪機數控系統的硬件、軟件總體方面進行設計，為后續軟件控制系統的開發奠定基礎。
關鍵詞：服裝裁剪機;自動化;控制系統
一、引言
隨著社會的發展變化，機電一體化的進程推進，人工成這的增加，產品效率的提高迫在眉睫，自動化系統應運而生。這課題設計的是以工業控制計算機為核心的數控服裝裁剪機控制系統，并由多軸運動控制卡實現X、Y和轉刀同步運動。此外，控制機構還要實現裁刀切割速度的自動控制、自動磨刀機構的控制以及真空吸附控制等。控制軟件編程采用VC語言，系統不僅具有文件管理，CAD數據讀取，繪圖，加工跟蹤，運動控制等功能，而且還能優化裁剪路徑。
這控制系統的研制成功，將在服裝裁剪機的開發道路上掃除一重要障礙。配合高效的機械結構就能設計出一臺真正意義上服裝裁剪機。而這種設備的研發成功，將對服裝行業自動化設備的技術創新產生帶動作用，會大大增加服裝行業生產中的高科技含量，為服裝高效率、高精度生產提供可靠的保障，進一步幫助服裝行業打造服裝品牌，擴大產業規模，為 “用高科技改造傳統行業”做出重大貢獻。
二、數控裁剪機的設計要求
無論設計什么樣的機構或者系統結構都要滿足一定的設計要求，這樣才能達到該機構或系統結構的性能，為了使裁剪機具有高效率，高精度的特性， 設計的數控裁剪機滿足的設計要求如下：
(1)自動進給布料：由于是大批量的，不間斷的的裁剪，進出布料的速度和方向的準確是提高工作效率的前提;
(2)快速，操作簡單：服裝廠的服裝裁剪量很大，需要較高的工作效率;同時對操作工人的技能要求較低，通過簡單培訓，即能上崗。
(3)連續裁剪：為了實現系統的自動化，節省工作時間，提高工作效率，連續性裁剪可以滿足工作需要。
(4)安全性可靠：機器的安全性是設計者設計時必須考慮的重要因素，只有可靠安全的設備才能投入生產。
(5)經濟性：在保證控制系統性能的前提下，盡可能的降低成本，提高性價比。
三、系統設計
(1)系統概述。數控裁剪機設備是設計了一個自動化的機械裝置。通過對服裝裁剪機傳動機構的研究，確定傳動方式，選擇合適的運動控制器、伺服系統等設備，選擇開放式數控系統作為服裝裁剪機的控制系統，已達到提高工作效率的效果。我們主要研究系統運動控制和傳動機構，該機構主要是對裁剪布料方式的不同所需要的不同的機械刀位置進行數控定位，在前后左右上下六個方位采取典型的數控機床閉環控制進給系統動，它主要由位置比較，放大元件、驅動單元、機械傳動裝置和檢測反饋元件等幾部分組成。數控服裝裁剪機的進給系統主要包括橫梁在機床上的運動(X方向)和機頭在橫梁上的運動(Y方向)。
下面將主要介紹傳動機構及其運動。
(2)轉刀結構。衣料的裁剪路徑很少是筆直的直線，多事由不規則的折線和曲線組成。所以我么們在用機械刀進行切割的過程中采用齒輪傳動以配合X、Y方向上的運動實現轉向切割，從而處理了路徑上的拐角和曲線切割[3]。
(3)裁床平面運動結構[1]。裁剪機在裁床平面上的運動包括X和Y方向上的運動，根據對服裝裁剪機性能的分析，以及對伺服電機的參數要求，我們選擇了日本三菱公司生產的伺服電機[8]作為服裝裁剪機控制系統3軸的進給驅動，其中X、Y軸驅動源選擇三菱的型號HF-KP73的交流伺服電機，其額定功率為750W。X像由電機6驅動安裝在電機軸上的同步帶輪5，通過X向同步齒輪帶7驅動橫梁8，使Y向橫梁總成和機頭裝置在X方向上運動。Y向運動由Y向電機2驅動安裝在電機軸上的同步帶輪3，通過Y向同步齒輪帶4驅動機頭在Y方向上運動[7]。
(4)機頭起落與刀片振動結構[2]。機頭落到工作通過及頭部分的下移，是的裁剪工作是機頭與布料指教的距離最短，同時下移壓盤輕輕壓主布料，該動作由氣缸完成。刀片切割機構由偏心輪個連桿組成曲柄滑塊刀片振動機構，刀片振動由直流電機將回轉運動傳遞給偏心輪，通過連桿和萬向刀頭滑塊將回轉運動變為上下往復直線運動，刀片切割的振動頻率為振動電機的轉速，刀片振幅由偏心距決定[2]。
(5)工作流程。1)首先將布料鋪在工作平臺上;2)然后進行裁剪前準備，包括參數設定，機器回零等;3)接著計算機讀取DXF文件，提取有用信息，轉換成標準的G代碼[3]格式保存;4)根據獲取的信息，在窗口界面繪制圖形，以便讓操作員直觀地了解裁剪的樣片;5)啟動裁剪，自動讀取保存的G代碼格式，并逐條進行裁剪加工;6)裁剪完成后，系統自動回零。
四、結論
通過各個機構巧妙的組裝在一起，即得到能滿足設計需要的數控裁床的整體結構[1]。現實之中還沒有數控程度、自動化程度如此高的裁剪機，作品在這個方向上進行了創新和改造，結果表明目前這個產品的切實可行的。通過進紙機構將需要的布料傳送到傳送機構上，然后執行編程中的復位程序，在此基礎上，根據需要的不同，伺服驅動機構定位到指定的裁剪位置，然后裁剪機構開始運行，在預先指定的裁剪方向和坐標，完成一系列的裁剪工作。每完成一套裁剪工作，可以根據下一批布料所需裁剪方向或者大小的不同對程序進行相關調整，繼而自動的完成一批批服裝裁剪工作。憑借整體機構運行的高效率以及安全簡單可靠的操作要求，數控裁剪機能夠滿足絕大部分服裝廠需要的服裝裁剪要求。這裁剪機的設計將機械機構，電機及傳感器等知識進行相關融合。在實質上是做到了節約勞動力，提高效率為目標的一種數控機電一體化裝置。
參考文獻：
[1]魏茂春，李鵬鵬.淺談電腦裁床開發[J].儀器儀表用戶，2005，12(03)：114-115.
[2]孫桓，陳作模，葛文杰編著.機械原理[M].北京：高等教育出版社，2013(05).
[3]成大先.編著機械設計手冊 機械工業出版社，2010(01).
[4]李幼涵.伺服運動控制系統的結構及運用[M].機械工業出版社，2006.
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