数控服装裁剪机的系统设计
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摘要：目前国内服装生产企业采用的裁剪方式通常还是手工裁剪或者是半自动设备裁剪，这些方式不仅工作效率低，而且布料利用率很低，数控服装裁剪机作为一种专用的数控机床，自动化程度高，裁剪数读快，利用率高，所以针对数控服装裁剪机的加工特点，围绕市场调研提出的性能要求，对服装裁剪机数控系统的硬件、软件总体方面进行设计，为后续软件控制系统的开发奠定基础。
关键词：服装裁剪机;自动化;控制系统
一、引言
随着社会的发展变化，机电一体化的进程推进，人工成这的增加，产品效率的提高迫在眉睫，自动化系统应运而生。这课题设计的是以工业控制计算机为核心的数控服装裁剪机控制系统，并由多轴运动控制卡实现X、Y和转刀同步运动。此外，控制机构还要实现裁刀切割速度的自动控制、自动磨刀机构的控制以及真空吸附控制等。控制软件编程采用VC语言，系统不仅具有文件管理，CAD数据读取，绘图，加工跟踪，运动控制等功能，而且还能优化裁剪路径。
这控制系统的研制成功，将在服装裁剪机的开发道路上扫除一重要障碍。配合高效的机械结构就能设计出一台真正意义上服装裁剪机。而这种设备的研发成功，将对服装行业自动化设备的技术创新产生带动作用，会大大增加服装行业生产中的高科技含量，为服装高效率、高精度生产提供可靠的保障，进一步帮助服装行业打造服装品牌，扩大产业规模，为 “用高科技改造传统行业”做出重大贡献。
二、数控裁剪机的设计要求
无论设计什么样的机构或者系统结构都要满足一定的设计要求，这样才能达到该机构或系统结构的性能，为了使裁剪机具有高效率，高精度的`特性， 设计的数控裁剪机满足的设计要求如下：
(1)自动进给布料：由于是大批量的，不间断的的裁剪，进出布料的速度和方向的准确是提高工作效率的前提;
(2)快速，操作简单：服装厂的服装裁剪量很大，需要较高的工作效率;同时对操作工人的技能要求较低，通过简单培训，即能上岗。
(3)连续裁剪：为了实现系统的自动化，节省工作时间，提高工作效率，连续性裁剪可以满足工作需要。
(4)安全性可靠：机器的安全性是设计者设计时必须考虑的重要因素，只有可靠安全的设备才能投入生产。
(5)经济性：在保证控制系统性能的前提下，尽可能的降低成本，提高性价比。
三、系统设计
(1)系统概述。数控裁剪机设备是设计了一个自动化的机械装置。通过对服装裁剪机传动机构的研究，确定传动方式，选择合适的运动控制器、伺服系统等设备，选择开放式数控系统作为服装裁剪机的控制系统，已达到提高工作效率的效果。我们主要研究系统运动控制和传动机构，该机构主要是对裁剪布料方式的不同所需要的不同的机械刀位置进行数控定位，在前后左右上下六个方位采取典型的数控机床闭环控制进给系统动，它主要由位置比较，放大元件、驱动单元、机械传动装置和检测反馈元件等几部分组成。数控服装裁剪机的进给系统主要包括横梁在机床上的运动(X方向)和机头在横梁上的运动(Y方向)。
下面将主要介绍传动机构及其运动。
(2)转刀结构。衣料的裁剪路径很少是笔直的直线，多事由不规则的折线和曲线组成。所以我么们在用机械刀进行切割的过程中采用齿轮传动以配合X、Y方向上的运动实现转向切割，从而处理了路径上的拐角和曲线切割[3]。
(3)裁床平面运动结构[1]。裁剪机在裁床平面上的运动包括X和Y方向上的运动，根据对服装裁剪机性能的分析，以及对伺服电机的参数要求，我们选择了日本三菱公司生产的伺服电机[8]作为服装裁剪机控制系统3轴的进给驱动，其中X、Y轴驱动源选择三菱的型号HF-KP73的交流伺服电机，其额定功率为750W。X像由电机6驱动安装在电机轴上的同步带轮5，通过X向同步齿轮带7驱动横梁8，使Y向横梁总成和机头装置在X方向上运动。Y向运动由Y向电机2驱动安装在电机轴上的同步带轮3，通过Y向同步齿轮带4驱动机头在Y方向上运动[7]。
(4)机头起落与刀片振动结构[2]。机头落到工作通过及头部分的下移，是的裁剪工作是机头与布料指教的距离最短，同时下移压盘轻轻压主布料，该动作由气缸完成。刀片切割机构由偏心轮个连杆组成曲柄滑块刀片振动机构，刀片振动由直流电机将回转运动传递给偏心轮，通过连杆和万向刀头滑块将回转运动变为上下往复直线运动，刀片切割的振动频率为振动电机的转速，刀片振幅由偏心距决定[2]。
(5)工作流程。1)首先将布料铺在工作平台上;2)然后进行裁剪前准备，包括参数设定，机器回零等;3)接着计算机读取DXF文件，提取有用信息，转换成标准的G代码[3]格式保存;4)根据获取的信息，在窗口界面绘制图形，以便让操作员直观地了解裁剪的样片;5)启动裁剪，自动读取保存的G代码格式，并逐条进行裁剪加工;6)裁剪完成后，系统自动回零。
四、结论
通过各个机构巧妙的组装在一起，即得到能满足设计需要的数控裁床的整体结构[1]。现实之中还没有数控程度、自动化程度如此高的裁剪机，作品在这个方向上进行了创新和改造，结果表明目前这个产品的切实可行的。通过进纸机构将需要的布料传送到传送机构上，然后执行编程中的复位程序，在此基础上，根据需要的不同，伺服驱动机构定位到指定的裁剪位置，然后裁剪机构开始运行，在预先指定的裁剪方向和坐标，完成一系列的裁剪工作。每完成一套裁剪工作，可以根据下一批布料所需裁剪方向或者大小的不同对程序进行相关调整，继而自动的完成一批批服装裁剪工作。凭借整体机构运行的高效率以及安全简单可靠的操作要求，数控裁剪机能够满足绝大部分服装厂需要的服装裁剪要求。这裁剪机的设计将机械机构，电机及传感器等知识进行相关融合。在实质上是做到了节约劳动力，提高效率为目标的一种数控机电一体化装置。
参考文献：
[1]魏茂春，李鹏鹏.浅谈电脑裁床开发[J].仪器仪表用户，2005，12(03)：114-115.
[2]孙桓，陈作模，葛文杰编著.机械原理[M].北京：高等教育出版社，2013(05).
[3]成大先.编著机械设计手册 机械工业出版社，2010(01).
[4]李幼涵.伺服运动控制系统的结构及运用[M].机械工业出版社，2006.
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