半自动拉布机设计

专业：机械设计制造及其自动化

摘要：拉布也称为铺料，就是根据裁剪方案所确定的排料长度和铺料层数，将面料一层一层地铺在裁床上。拉布的工艺要求是：布面平整、布边对齐、减小张力、方向一致、 对正条格、长度准确。拉布机就是实现拉布工艺的一种纺织机械。拉布机按其运动方式可分为两类：固定安装式和移动式。固定安装的拉布机结构简单，适合小型制衣厂使用。移动的拉布机按其自动程度又分两种形式：一种是手动拉布机；另一种是半自动和自动拉布机。在竞争已经白热化的服装行业，冲出市场、抢先在竞争对手的前面； 有效地控制成品的品质、 成本、 和效率; 这些因素已显得极为重要。在“裁剪”的工作环节里, 使用拉布机具有保证品质, 减低成本, 提高效率的优势。文章首先回顾了中国纺织机械的发展历程介绍了拉布原理及各种拉布方法，然后制定了拉布机的总体设计方案对拉布机进行了受力分析及零部件设计，其次用单片机实现了整个系统的自动化控制，最后用PRO/E对拉布机进行了实体造型。其中，控制系统采用MCS51 系列单片机A T89C51作为处理器系统，并采用了增量式光电编码器的伺服驱动器；文章阐述了用PRO/E进行拉布机实体造型的基本思路，并详细记述了齿轮和减速器箱盖的造型步骤。通过PRO/E对拉布机的造型，使得实际生产时能更加直观地理解设计者的思路，减小了生产装配时出现错误的可能性。http://www.16sheji8.cn/
关键字：拉布机、PRO/E、自动化、造型设计

Abstract: Spreader also known as Accessorier. Based on the length and spreaded layers established by the cutting programme, fabrics will be accessoried on the cutting bed.The technological requirements of spreading are: the unknit of cloth cover, the cloth-line, the reduction of tension, the same direction, the same stripe, the accuration of length.Spreader is a kind of textile machinery which spreade cloth.Spreader according to their moving methods can be divided into two categories. One is manual Spreader; the other is semi-automatic and automatic Spreader. In the apparel industry the competition is fierce. Occupation of the market, the initiative, the effective control over the finished product quality, cost and efficiency, these factors has become extremely important. In the "Cutting" part of the work, the use of spreader can guarantee quality, reduce costs, and improve efficiency. The article first reviewed the china textile machinery course of development, introduced the principle of spreader and various spreading methods. And then developed a design programme of spreader, analyzed the mechanical and designed the parts. The whole system of automatic control was done by the SCM. Finally spreader was solid modeling by using PRO / E. Among them, the control system used A T89C51 of MCS51 MCU as the processor system and adopted the incremental photoelectric encoder servo drives. The article described the basic ideas of solid modeling of spreader by using PRO/ E and given detailed modeling steps of the gear and the reducer covers .According to the solid modeling it is easier to understand the designer's idea and can reduce the possibility of errors when it is producted.
Keyword: Spreader, PRO/E, Automation, Solid modeling

目 录

第一章　绪 论 4
   1.1  中国纺织机械工业的发展历程 4
1.2  什么是拉布？ 8
第二章  总体方案设计与选择 11
2.2  控制装置的总体设计 13
2.3  裁剪装置的总体设计 14
2.4  放布装置的总体设计 14
第三章  拉布机力学分析计算及主要零部件的设计 15
3.2  减速器轴的设计 18
3.3  减速器滚动轴承的设计 21
3.4  切布系统进给滚珠丝杠的选择与计算 21
第四章  控制系统的设计 25http://www.16sheji8.cn/
4.1  引言 26
4.2  系统软件设计 29
4.3  单片机控制系统的调试 30
4.4  小结 31
第五章  基于PRO/E的造型设计 32
5.1  PRO／E简介 32
5.2  基于PRO／Ｅ的各零件三维造型设计 35
5.3  基于PRO／Ｅ的 拉布机模拟装配 50
第六章  结束语 53
6.1  毕业设计总结 53
6.2  拉布机在中国市场将有良好的前景 53
参考目录 54
致谢 55

第一章    绪 论

  1.1、中国纺织机械工业的发展历程
    中国民族纺织机械工业发端于19世纪末期。直到解放前的近半个世纪里，中国人还不能自主生产纺机设备，只能从事进口设备的简单装配与维修。解放后，中国纺机人在靠自己勤劳的双手建立起了完整的现代化纺织设备及器材制造工业体系，并跻身于世界纺机业强国之列。据统计，截止1997年，全国共有乡及乡以上纺织机械器材生产企业1296家，职工总数近30万人，资产总额150亿元，年产值近170亿元。改革开放以来，通过引进技术和自主开发，我国已经具备了批量生产具有世界水平的成套纺织机械器材的能力，并形成了以中国纺织机械（集团）公司、太平洋机电（集团）公司和江苏、浙江和山东等5支主要制造力量[1]。近年来，全国纺机业在经历了1998年的经营困境之后再次迈上快速发展的轨道，根据国家统计局对纺机行业537家企业的统计显示，2001年全行业完成工业总产值235.6亿元，同比增长13.41%，实现销售收入224.47亿元，同比增长12.86%。
半个多世纪以来，新中国纺织机械的制造业大致经历了如下几个发展阶段：
     第一阶段--计划经济时期（建国初到20世纪80年代初期）。新中国成立后，国家在没收官僚资本企业(人民政府没收了官僚资本中纺公司所属的上海第一、第二机械厂、青岛第一机械厂和天津第一机械厂，改为国营企业；接收了中国纺织机械股份有限公司的总厂、分厂和远东针布厂，改为公私合营企业)和对民族资本企业实行社会主义改造的同时，开始建设新的纺机生产企业，奠定了新中国自力更生的、完整的纺织机械器材制造供应配套体系。这一时期我国纺机制造业呈现出如下特征：
    第一，生产经营活动体现明显的计划经济特征。在这一阶段，全国纺机企业基本上属于国有和集体所有制性质，在长期计划经济体制下，如同其它行业一样，纺机厂严格按照国家下达指令性计划安排生产，由国家统一组织和调配人、财、物、产、供、销等全部经营活动，纺织工业部负责审核纺机企业的产品、成本、价格等控制指标，各地纺机厂如同全国一家大纺机企业的各生产车间，没有生产经营的自主性和独立性。http://www.16sheji8.cn/
    第二，生产布局比较分散，通过新建和由沿海向内地的大规模搬迁改建，全国大部分省区市均建立了属地内的纺机生产企业。在这些企业当中，邯郸纺机厂、河南纺机厂、武汉纺机厂和杭州纺机厂等是国家新投资建设的，而黄厂纺机厂、白银纺机针布厂、常德纺机厂、衡阳纺机厂、渭南纺机厂和宜昌纺机厂等就是分别由上海、青岛、沈阳等纺机业发达的沿海地区搬迁改建。
  　第三，生产集中度不高，市场结构呈现弱竞争性。尽管这一时期，中国纺织机械企业数量和产量增长较快，但是由于生产布局分散、企业规模普遍偏小和按计划生产等原因，全国纺机业的生产集中度并不高，上海中纺机、二纺机、青岛纺机等“国家队”尽管长期处于行业排头兵的位置，但是并不能形成对市场供应的主导力量。
　　第四，生产技术水平普遍不高。由于多年来的封闭式发展，我国纺机制造业虽然能够实现自给自足，但与发达国家的纺机业相比较，我国纺机生产技术水平却处于较低的状态，与国外企业的技术落差进一步拉大。http://www.16sheji8.cn/
　　第二阶段--由计划经济向市场经济过渡时期（20世纪80年代中期至90年代中后期，也即“七五”和“八五”时期）。在纺织工业快速增长的拉动下，我国纺织机械工业在这一阶段也呈现出强劲的增长态势，国产纺机设备的销售收入由1986年的24.9亿元增加到1990年的64.1亿元，1995年的92.4亿元，纺织机械产量以吨为单位计算由1985年的35.6万吨增加到1990年的4.4万吨和1994年的59.1吨。这一时期，我国纺机设备保有量大幅度增加，其中棉纺锭由1985年的2323万锭增加到1990年的3882万锭和1995年的4191万锭，棉布织机由1985年的66.8万台增加到1990年的86万台和1995年的91.3万台。“八五”时期以来，随着我国纺织工业进入了一个新的结构调整时期，国家陆续出台了一系列诸如限产、压锭和减员的结构调整政策，受市场需求和国家政策的影响，纺机行业也进入了一个调整时期。纺机工业总产值增长速度由“七五”时期的8.2个百分点下降到“八五”时期的3.6个百分点。
    总的来看，这一时期我国纺织机械工业呈现出如下发展特点：
    第一，严格的计划经济坚冰开始被打破，纺机业开始呈现市场竞争、百花齐放的格局。指导性价格的范围也从部管企业扩大到全行业，取消了年度生产计划的分配制，改为生产订货会，以市场为导向确定企业生产经营活动。但相对于纺织服装业而言，纺机制造业市场化进程有些滞后，直到1992年才基本脱离了计划经济桎梏。
　　第二，放松市场准入，形成多种所有制竞争和生产区域化的格局。传统国有企业一统天下的格局开始被打破，一大批乡镇集体所有企业、私营企业开始进入投资领域，外资在90年代中期以后开始主要以合资企业方式逐步进入，对国有企业一统纺机市场的旧格局产生了强烈冲击。全国纺机生产布局开始由计划经济初期的分散布局逐步向若干重要区域集中，并最终形成以北京（中纺机集团）、上海（太平洋集团）、江苏、浙江和山东等为主要力量的竞争格局，其中北京与上海以国有经济为主的，而江苏、浙江、山东则以乡镇和民营企业为主。截止1997年，全国纺机业共有外商投资企业近50个，资本金总额达到近1亿美元[1]。
　　第三，国内生产规模的扩张由快速增长转入平稳增长阶段，进口产品在国内市场上占据了越来越重要的位置，在一些技术含量高的产品上，基本上形成了以进口为主的态势。从国内生产上看，以棉纺锭为例，1985年国内生产2323万锭，1988年即增加到3154万锭，1989～1991年的这3年间，每年以新增300万锭能力的速度迅速扩张，分别为3565万锭、3882万锭和4192万锭。1991年后的若干年里，国内棉纺锭产量一直稳定在4100～4200万锭区间里。由于国外纺机产品在技术、工艺和质量上处于明显的竞争优势，进口纺机产品在这一时期大量涌入。据统计，“七五”和“八五”期间，分别进口纺机折合人民币230亿和852亿，而同期国内纺机产品市场销售收入则为245亿和420亿，进口和国产纺机力量对比在“八五”期间完成了蜕变，由“平起平坐”到“独占鳌头”，在高端产品上，更是进口产品占独角戏。http://www.16sheji8.cn/
　　第四，以政企分开和资产重组为主要内容的管理体制改革取得了突破。1988年，国家决定将原纺织工业部直属的20多个纺织机械厂独立出去，组建中国纺织机械集团公司（后于1996年改组为国有独资的中国纺织机械集团有限公司）。不久，上海以原部管纺织机械器材企业为基础，通过资产重组成立了太平洋机电集团公司。1990年，纺织机械器材协会成立，成为拥有500多个协会会员的纺机行业全国性民间组织。1993年，原纺织工业部根据八届人大的决定撤销，组建中国纺织总会，职能确定为“制定行业规划，实施行业政策，进行宏观指导，为企业提供服务”。纺机子行业随纺织大行业一起由中国纺织总会管理。从纺织总会的性质和职能上看，它更多地是行使国家行业管理职能，是一级政府行业管理机关，而为企业提供服务的协会职能则退居其次。
第三阶段--全球化背景下的结构调整与开放竞争时期（20世纪90年代后期至今）。1997年，中央经济工作会议将纺织工业确定为国有企业改革和解困的突破口，提出了“压锭、减员、扭亏”三大任务，计划用3年时间摆脱全行业的经营困境。对纺机业而言，最重要影响就是“限产压锭”政策，重点是压缩淘汰落后的1000万锭棉纺设备，解决棉纺锭总量过剩的问题，长期亏损、扭亏无望的企业则通过兼并、破产和资产重组等手段予以解决。在这种背景下，全国纺机行业特别是国有纺机企业在1998年和1999年上半年遇到了前所未有的市场压力，1998年全行业亏损额达到了创纪录的2.78亿元。在总量压缩的情况下，结构调整和业务重组就成为国有纺机企业的主要工作重点。而此时，民营企业和外资企业的发展步伐进一步加快，对国有纺机企业造成强大的冲击。
　　第一，国有纺机企业受下游纺织服装业“限产压锭”政策的影响，业绩出现大面积滑坡，2000年开始市场反弹。受压锭政策和亚洲金融危机的影响，1998年全国纺机行业出现了前所未有的全行业亏损。到2000年底，全国累计完成压缩落后棉纺能力940万锭，压缩落后毛纺和缫丝能力28万锭和100万绪，分流人员140万人。相对于民营和外资而言，国有纺机企业受压锭政策影响更大。1998年、1999年全国纺机工业总产值为75.09亿元和77.04亿元，较1997年的107.76亿元有较大幅度的下滑。2000年是纺机行业的市场转折年，随着限产压锭任务的基本完成和全国纺织业经营业绩的改善，纺机市场开始复苏，这一年，全国纺机工业总产值由上年的77亿元猛增到146亿元。
第二，管理体制改革进一步深化，适应市场经济的新型管理体制基本形成。1998年国务院实行第四次机构改革，包括纺织在内的9个行业管理部门和职能并入国家经贸委，成为委管国家局。国家纺织工业局行使全国纺机行业的宏观管理职能。2001年2月，国家决定把上述9个委管国家局撤消，行政管理职能并入国家经贸委。中国纺织工业协会下设纺机分会，成为服务企业的民间自律性组织。至此，全国纺机业的管理体制基本理顺。
　　第三，市场化改革基本完成。市场化改革基本完成的主要标志有三：一是国家对纺机企业（主要是国有和国有控股企业）生产经营活动的行政干预已经不复存在，纺机企业真正成为面向市场竞争的自主经营的法人实体。纺机企业（特别是民营和外资企业）在生产什么、如何生产、为谁生产等这些市场经济条件下的最基本问题已经解决，企业在投资、成本、价格、工资等微观决策层面上拥有了完全的自主权。第二，国有企业建立现代企业制度的改革与改组基本完成。一些国有独资的企业改组为国有控股的集团型企业，如中国纺织机械集团公司和上海太平洋集团公司；一些国有企业按照公司法改组为股权多元化的股份公司并成功上市，如经纬股份和二纺机；一些国有纺机企业在改组改制中进行兼并、联合与资产重组，还有一些长期经营亏损的纺机企业依法破产清算。第三，乡镇集体企业的改制工作基本完成。在上世纪八、九十年代兴起的一大批乡镇纺机企业（主要集中在江苏、浙江和山东等地）自90年代中后期开始纷纷改制，成为适应市场经济需要的公司制企业。
　　第四，竞争性市场结构基本形成。计划经济时期，全国纺机业集中度很高，但这种集中度并不是市场竞争的结果，而是一种以行政力量为背景的行政垄断。如中央直属的中纺机集团在计划经济时期曾长期占据统治地位，1982年全国12亿产值中，中纺机集团一家就占70%的份额。这种局面在九十年代中后期开始改变，进入21世纪后，全国纺机业的市场竞争格局已经发生了根本性变化，五大势力竞逐国内市场，没有一家企业能够成为主导国内市场的绝对力量，这种竞争性的市场结构对于纺机业的进一步发展是十分有利的。http://www.16sheji8.cn/
　　第五，跨国公司对华投资步伐加快，力度加大。中国纺机市场的广阔前景一直以来保持着对外国企业的吸引力。但这种吸引力的外在表现却在发生显著变化，即国外纺机企业开始由当初的侧重整机产品对华出口，到直接到中国投资设厂，进行本地化生产和销售。中国加入WTO和经济全球化脚步的加快，使得近年来外国著名纺机企业纷纷加大了在华投资的力度。瑞士的立达、苏拉集团、意大利伊特玛集团等国外著名纺机企业近年来加快在华业务，除进一步充实销售力量外（如增设代表处），还纷纷在华投资设厂，从事加工装配和设备维修业务。苏州、无锡、常州和杭州等纺织机械工业基础好、配套体系完善、政策环境宽松的地区成为国外纺机企业的投资。
    第六，民营企业正在迅速崛起，并在中低端产品市场上对国有及国有控股纺机企业造成强烈冲击。以浙江和江苏省为代表的中国民营纺机企业近年来发展迅猛，在一些产品上对原有的以国有纺机企业为主导的市场格局产生强烈冲击。如浙江日发集团和金鹰集团目前已经发展成为年销售2～3亿和5～6亿的大型民营企业。http://www.16sheji8.cn/