服裝模板縫制工藝與設(shè)備的發(fā)展?fàn)顩r

趙曉露，孔繁學(xué)，劉德亮，蘇軍強(qiáng)

(1.江南大學(xué) 紡織服裝學(xué)院，江蘇 無錫 214122； 2.江蘇晶陽加工有限公司，江蘇 常州 213351)

柔性材料在加工過程中易發(fā)生形變，其位置和形態(tài)也難以把握，輕微的操作誤差會(huì)對(duì)加工質(zhì)量造成很大的影響。紡織面料是典型的柔性材料，其在低負(fù)荷下的拉伸性能、彎曲性能、剪切性能、壓縮性能等呈現(xiàn)出柔軟、易變形的特征[1]。由于紡織面料的形變是由彎曲剛度、拉伸模量、切變模量等多個(gè)參數(shù)共同決定[2]，因此對(duì)其變形預(yù)測(cè)以及形狀控制的難度很大。將柔性材料夾在剛性板材中，使其具有固定的形態(tài)和位置，就能實(shí)現(xiàn)柔性材料的機(jī)械化加工。服裝模板是充當(dāng)固定服裝裁片的剛性板材，一種能輔助服裝縫制加工，在縫制過程中起到穩(wěn)定裁片位置、固定縫制線跡、簡(jiǎn)化縫制工序和操作技術(shù)要求的專業(yè)工藝模具[3]。

近幾年，模板技術(shù)以及相關(guān)的模板設(shè)計(jì)與應(yīng)用、設(shè)備開發(fā)等理論和實(shí)踐成果日益豐富。在模板技術(shù)原理方面，文獻(xiàn)[4-5]探討了模板的設(shè)計(jì)原則、開發(fā)流程、模板的作用。模板的設(shè)計(jì)應(yīng)秉承降低工藝難度、提高生產(chǎn)效益的原則，模板的開發(fā)流程包括模板的設(shè)計(jì)、切割、組裝、試縫和優(yōu)化。張志斌等[5]從工業(yè)工程的角度切入，探討了模板技術(shù)對(duì)于服裝IE實(shí)行的重要意義，并通過對(duì)工序分析、生產(chǎn)線優(yōu)化、標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)等環(huán)節(jié)的研究，提出服裝工藝模板設(shè)計(jì)及運(yùn)行過程智能化的構(gòu)想。模板的設(shè)計(jì)開發(fā)層面，劉鋒等[6]總結(jié)模板工藝中相對(duì)復(fù)雜的3類模板——止口工藝模板、內(nèi)部疊加工藝模板和內(nèi)部拼接工藝模板，并且制定出相應(yīng)的模板開發(fā)方案。文獻(xiàn)[7-9]則探究了圓形雙層袖級(jí)、雙嵌線袋、袋蓋、貼袋等零部件工藝模板的開發(fā)技術(shù)。縫制袖級(jí)時(shí)會(huì)出現(xiàn)兩端圓角不對(duì)稱、圓角外翹、底袖級(jí)外露、左右袖級(jí)不對(duì)稱等質(zhì)量問題，而通過設(shè)計(jì)的模板車縫槽來確定袖級(jí)的形狀，可以實(shí)現(xiàn)圓形袖級(jí)外觀的一致性，減少了工藝操作環(huán)節(jié)；將模板技術(shù)運(yùn)用到雙嵌線口袋縫制時(shí)，不僅減少了縫制工藝中的熨燙步驟，而且減少了劃線對(duì)齊的時(shí)間，因此縫制效率提高1倍多；傳統(tǒng)袋蓋制作的步驟是先畫好口袋的位置和形狀，再由縫制工人沿著畫位線跡進(jìn)行車縫。車縫時(shí)則容易出現(xiàn)左右袋蓋高低不等、大小不一、形狀不同等現(xiàn)象，利用免燙一次成型模板既可避免上述現(xiàn)象的發(fā)生，且只需擺放裁片，車縫2道工序，相比傳統(tǒng)縫制方法節(jié)約40多秒的時(shí)間。張志斌[10]進(jìn)行夾克口袋模板的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明將傳統(tǒng)的縫制工藝進(jìn)行優(yōu)化后再將工藝模板化，能減少工序，簡(jiǎn)化工藝。朱聰聰?shù)萚11]從模板機(jī)的分類出發(fā)，探討應(yīng)用在簡(jiǎn)易模板機(jī)、半自動(dòng)模板機(jī)以及全自動(dòng)模板機(jī)上各工藝模板開發(fā)要點(diǎn)。楊璨等[12]提出利用模板完成文胸捆碗工藝的設(shè)想，著重闡述捆碗工藝的模板設(shè)計(jì)要點(diǎn)，而對(duì)于具體的立體模板的制作缺乏詳細(xì)的說明。模板設(shè)備層面，文獻(xiàn)[13-14]探究了自動(dòng)模板縫紉機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)，孫玉龍等[13]完成模板縫紉機(jī)的布料進(jìn)給自動(dòng)化以及自動(dòng)斷線、自動(dòng)抬壓腳等自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)，雖取得了一定的成果，卻存在縫制轉(zhuǎn)速低、線跡不平滑等問題。張華玲等[14]提出基于機(jī)器識(shí)別的全自動(dòng)縫紉技術(shù)構(gòu)想，該構(gòu)想是基于智能視覺技術(shù)的全自動(dòng)服裝模板縫紉技術(shù)，通過設(shè)計(jì)一個(gè)可沿X/Y/Z3個(gè)方向自由運(yùn)動(dòng)的機(jī)械本體，完成對(duì)面料、PVC、皮革等不同材料的裁剪和制模，運(yùn)用智能視覺技術(shù)軟件進(jìn)行信息采集，自動(dòng)生成樣片完成智能軌跡規(guī)劃并通過嵌入式平臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)械本體的順序動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)服裝縫制全自動(dòng)化。

為了梳理模板縫制技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及模板縫紉機(jī)的發(fā)展情況，本文從全自動(dòng)模板機(jī)的分類、模板技術(shù)的作用、技術(shù)優(yōu)勢(shì)和技術(shù)瓶頸等方面進(jìn)行分析研究，得出關(guān)于模板縫制設(shè)備未來發(fā)展方向的幾點(diǎn)思考。

1 模板技術(shù)運(yùn)用的意義

汽車、建筑等剛性材料的自動(dòng)化、全自動(dòng)化、智能化已經(jīng)初具規(guī)模，并形成了較為成熟的智能化制造模式，“智慧工廠、黑燈工廠”等概念日益成為現(xiàn)實(shí)。而通常被人們誤解為簡(jiǎn)單、低端的柔性材料加工行業(yè)，其智能化生產(chǎn)之路尚未開啟。服裝面料類柔性材料的抓取、定位、自動(dòng)縫制等，仍屬于世界級(jí)難題，需要服裝產(chǎn)業(yè)者找到簡(jiǎn)潔易用的工程技術(shù)和解決方案，以應(yīng)對(duì)人力資本急劇上升、從業(yè)人員日益減少的窘境。

另一方面，服裝模板技術(shù)正在成為服裝企業(yè)提效增績(jī)的重要抓手。服裝模板技術(shù)是實(shí)現(xiàn)由柔變剛的高效技術(shù)解決方案，柔性材料剛性化后，即可與縫紉設(shè)備配合，實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)縫制。服裝模板縫制技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景，對(duì)于實(shí)現(xiàn)縫制生產(chǎn)自動(dòng)化、減少縫制生產(chǎn)線人力依賴、提升生產(chǎn)系統(tǒng)的效率及效益等，具有顯著的促進(jìn)作用。模板縫制技術(shù)在服裝、家紡等生產(chǎn)企業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，生產(chǎn)效率得到大幅提升，但是這種技術(shù)應(yīng)用于服裝家紡等領(lǐng)域的完全自動(dòng)化、智能化生產(chǎn)還有許多技術(shù)上的難題需要克服。

2 模板機(jī)的分類

20世紀(jì)60年代德國(guó)發(fā)明了服裝模板技術(shù)，夾具的材質(zhì)是鋼板，由于鋼板的實(shí)用性差、成本高沒有得到推廣，后來有機(jī)玻璃的利用使得模板技術(shù)在世界上得到廣泛運(yùn)用。現(xiàn)在企業(yè)廣泛使用的是透明PVC板，相似的是模板縫紉機(jī)的發(fā)展也經(jīng)歷了3個(gè)階段。

2.1 按自動(dòng)化程度分類

模板機(jī)的發(fā)展大概經(jīng)歷了3個(gè)階段，分別是簡(jiǎn)易模板機(jī)、半自動(dòng)模板機(jī)、全自動(dòng)模板機(jī)，這3類模板機(jī)在我國(guó)的不同規(guī)模和不同類型的服裝企業(yè)中同時(shí)存在。

2.1.1簡(jiǎn)易模板機(jī)

指在普通的縫紉機(jī)上改裝壓腳、送布齒、針板等零件，以適應(yīng)服裝模板縫制的機(jī)器。這種模板機(jī)的成本相對(duì)較低，原理簡(jiǎn)單，能減少人為因素產(chǎn)生的殘次率，但是需要人為對(duì)服裝模板進(jìn)行工序識(shí)別，需要人工送料，調(diào)整送布方向。一般中小服裝企業(yè)應(yīng)用較多。簡(jiǎn)易模板機(jī)通常用來縫制領(lǐng)子、袋蓋、袖開衩等幅面小、未進(jìn)行多工序合并、工藝簡(jiǎn)單的模板。適用于簡(jiǎn)易模板機(jī)的模板示例見圖1。

2.1.2半自動(dòng)模板機(jī)

由于半自動(dòng)模板機(jī)機(jī)頭比傳統(tǒng)縫紉機(jī)的機(jī)頭長(zhǎng)，故也被稱為長(zhǎng)臂車。其在簡(jiǎn)易模板機(jī)的功能基礎(chǔ)上還具有模板自動(dòng)識(shí)別功能，線跡均勻穩(wěn)定(遠(yuǎn)離夾料點(diǎn)的縫線易走位)，特有的上下點(diǎn)號(hào)筆可以為下道工序進(jìn)行縫制前準(zhǔn)備。半自動(dòng)模板機(jī)具有可編程性，可事先設(shè)定工藝參數(shù)，如針距、縫紉走向以及特殊縫制要求，能實(shí)現(xiàn)企業(yè)多工序標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)。半自動(dòng)模板機(jī)能縫制高難度花型，也適用于Y向長(zhǎng)度較大的花型縫制，但半自動(dòng)模板機(jī)操作范圍有一定的局限性，如大型的后片拼縫工藝就難以實(shí)現(xiàn)。 長(zhǎng)臂模板機(jī)車縫模板見圖2。

圖2 長(zhǎng)臂模板機(jī)車縫模板

2.1.3全自動(dòng)模板機(jī)

全自動(dòng)模板機(jī)見圖3。全自動(dòng)模板機(jī)指由一個(gè)可沿X和Y方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)頭和其他輔助部分構(gòu)成，具有自動(dòng)識(shí)別模板、一鍵式縫制、自動(dòng)斷線、自動(dòng)潤(rùn)滑等自動(dòng)控制功能的模板機(jī)。這是根據(jù)市場(chǎng)上現(xiàn)有的自動(dòng)模板機(jī)下的定義，以后自動(dòng)模板機(jī)的功能外延會(huì)更加豐富。羽絨服的絎縫花型模板、雙針線跡模板、多工序合并類型的模板縫紉可在全自動(dòng)模板機(jī)上完成。使用全自動(dòng)模板機(jī)縫紉可以實(shí)現(xiàn)工廠“一人多機(jī)”“一機(jī)多?！钡纳a(chǎn)方式，極大地提高縫制效率，而且，操作者的技術(shù)對(duì)產(chǎn)品的縫制質(zhì)量幾乎沒有影響，既可以解決企業(yè)“招工難”的問題，又能提高產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

2.2 按縫制單元分類

根據(jù)縫制的部位不同，常見的模板應(yīng)用有裝領(lǐng)、裝拉鏈、做袖克夫、絎縫、開袋、做貼袋等十多種。所以自動(dòng)模板機(jī)又被分為絎縫模板機(jī)、貼袋模板機(jī)、開袋模板機(jī)以及多功能自動(dòng)模板機(jī)。

3 模板應(yīng)用效果

模板主要由扇面和操作輔助元素構(gòu)成。扇面即模板的主體，通常用PVC材料制作，操作輔助元素指參考點(diǎn)、參考線、防滑條、吃縫量控制條和定量控制條等。參考點(diǎn)及參考線能幫助操作人員迅速確定裁片位置，防滑條則用來固定裁片、防止裁片滑移，吃縫量控制條和定量控制條的作用分別是簡(jiǎn)便快速確定吃縫量和褶裥量。

本文通過分析A工廠模板改善的案例，對(duì)比傳統(tǒng)的縫制工藝計(jì)算出利用模板進(jìn)行優(yōu)化后的工時(shí)對(duì)比、效益對(duì)比和工藝評(píng)價(jià)，可以看出模板技術(shù)的應(yīng)用明顯提高了工廠的效益，降低了縫制難度。

3.1 雪紡長(zhǎng)袖衫

雪紡長(zhǎng)袖衫款式圖見圖4。圓領(lǐng)雪紡長(zhǎng)袖衫縫制織帶花邊工序的常規(guī)做法是先掃粉畫位，然后再用平車單邊車縫。由于面料具有柔軟、難定形的特性，縫制用時(shí)較長(zhǎng)，而且容易出現(xiàn)吃勢(shì)不均勻、左右不對(duì)稱的現(xiàn)象。另外由于該款服裝的織帶花邊寬4 cm，難以用拉筒輔助縫制。

A工廠使用模板后直接將織帶和裁片按照順序放置在事先設(shè)計(jì)好的模板中，再在簡(jiǎn)易模板車上車縫即可?？棊Щㄟ吥０鍖?shí)物圖見圖5。通常，設(shè)計(jì)模板時(shí)會(huì)在相應(yīng)的扇面上繪制參考點(diǎn)和參考線，工人在擺放雪紡類滑爽、柔軟的面料時(shí)既快速又準(zhǔn)確。

3.2 襯衫袖克夫

圖5 織帶花邊模板實(shí)物圖

進(jìn)行工序改善時(shí)不僅要注重模板的應(yīng)用，還要注重模板的優(yōu)化。袖克夫的模板示意圖見圖6，模板實(shí)物圖見圖7。A工廠在利用模板縫制襯衫袖克夫時(shí)，最初設(shè)計(jì)的模板一次只能縫制一側(cè)。將模板一邊打通后，可以同時(shí)縫制2只裁片，優(yōu)化后，打開模板的動(dòng)作減少了1次，移動(dòng)壓腳和對(duì)準(zhǔn)的動(dòng)作減少2次。通過這個(gè)案例發(fā)現(xiàn)根據(jù)工人的動(dòng)作習(xí)慣設(shè)計(jì)模板既簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，也提高了生產(chǎn)效率。

圖6 袖克夫模板示意圖

圖7 袖克夫模板實(shí)物圖

3.3 工時(shí)分析

模板改善前后用時(shí)對(duì)比見表1?？梢钥闯觯０宓脑O(shè)計(jì)與開發(fā)需要熟練掌握服裝生產(chǎn)工藝的操作流程和工藝特征，再簡(jiǎn)化或優(yōu)化生產(chǎn)工藝，以期符合模板開發(fā)的高效性、精確性、方便性及經(jīng)濟(jì)性原則。

表1 模板改善前后用時(shí)對(duì)比

4 自動(dòng)模板機(jī)存在問題和發(fā)展趨勢(shì)

4.1 存在問題

自動(dòng)模板機(jī)的應(yīng)用范圍廣泛，服裝、家紡、汽車坐墊等生產(chǎn)廠家將模板機(jī)引入企業(yè)后克服了原企業(yè)存在的生產(chǎn)效率低、縫制質(zhì)量不穩(wěn)定、人力成本高等問題,但模板機(jī)技術(shù)還處于不斷完善的過程。

4.1.1轉(zhuǎn)速及穩(wěn)定性問題

目前，自動(dòng)模板機(jī)最高轉(zhuǎn)速大約為2 300 r/min,平縫機(jī)的最高轉(zhuǎn)速可達(dá)8 000 r/min,由于模板機(jī)的多軸聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)，相比其他機(jī)型它的送布單元具有更大的慣性，高速啟停對(duì)電動(dòng)機(jī)和電控技術(shù)的要求挑戰(zhàn)很大，如果該項(xiàng)技術(shù)無法突破，那么在啟停時(shí)對(duì)電動(dòng)機(jī)的損壞將十分巨大。其次，自動(dòng)模板機(jī)的機(jī)關(guān)尺寸較長(zhǎng)，高速運(yùn)轉(zhuǎn)下振動(dòng)惡化則會(huì)影響縫制穩(wěn)定性，這2個(gè)方面是目前限制自動(dòng)模板機(jī)轉(zhuǎn)速提高的主要原因。同時(shí)，由于自動(dòng)模板機(jī)高速送布負(fù)載加大和振動(dòng)惡化增強(qiáng)，也無法為需要生產(chǎn)更大幅面積產(chǎn)品的企業(yè)提供服務(wù)。

4.1.2人性化設(shè)計(jì)問題

相比傳統(tǒng)的縫制設(shè)備，自動(dòng)模板機(jī)的機(jī)體尺寸較大，工人在穿線、控制及機(jī)器調(diào)試時(shí)都不便利，所以從人性化的角度出發(fā)，對(duì)自動(dòng)模板機(jī)符合人體工學(xué)的設(shè)計(jì)需求也十分迫切。雖然目前市場(chǎng)上已經(jīng)有一些生產(chǎn)商對(duì)模板機(jī)的設(shè)計(jì)考慮到使用的舒適性，如杰克縫紉機(jī)股份有限公司的JK-T 10080型號(hào)的自動(dòng)模板機(jī)，在臺(tái)板前方設(shè)有一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的小臺(tái)板，翻下小臺(tái)板后給操作者留下富余的操作空間。但是，符合人體工學(xué)的自動(dòng)模板機(jī)設(shè)計(jì)體系還未形成。

4.2 發(fā)展趨勢(shì)

4.2.1機(jī)器人式的全自動(dòng)模板縫紉機(jī)

隨著數(shù)控微電腦技術(shù)和智能機(jī)械人技術(shù)的不斷發(fā)展，可以將服裝工藝的運(yùn)行規(guī)律和模式預(yù)先編排成控制程序，然后以人工智能技術(shù)制定的原則進(jìn)行全自動(dòng)化生產(chǎn)，達(dá)到采用微電腦全自動(dòng)機(jī)器人來完成“無人化”的自動(dòng)縫制工作。但是利用機(jī)器人式的全自動(dòng)模板縫紉機(jī)來達(dá)到全自動(dòng)化的生產(chǎn)，還需解決抓取衣片和精準(zhǔn)輸送的問題。

4.2.2全自動(dòng)模板機(jī)的智能物聯(lián)

目前，正裝西服和休閑西服大多數(shù)工序的縫制均可由自動(dòng)縫制模板機(jī)來完成。因此，可以在這種自動(dòng)化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)部分智能自動(dòng)化制造。而實(shí)現(xiàn)加工設(shè)備的智能化一般分為3個(gè)步驟[15]：第1步實(shí)現(xiàn)加工設(shè)備的數(shù)字化，第2步實(shí)現(xiàn)加工設(shè)備與設(shè)備之間物聯(lián)網(wǎng)的連接，第3步實(shí)現(xiàn)加工設(shè)備的智能化。模板機(jī)未來的趨勢(shì)之一即是完成第2步——機(jī)器互聯(lián)，機(jī)器互聯(lián)將構(gòu)成一片巨大的智能生產(chǎn)控制網(wǎng)絡(luò)，在傳輸縫制花樣、各種參數(shù)時(shí)更加快捷，這也是形成智能化生產(chǎn)線的重要前提。

4.2.3集成智能設(shè)計(jì)與縫制一體化

未來模板機(jī)將是集“裁剪—制?！p紉為一體”的快速模板縫制機(jī)器[16]。實(shí)現(xiàn)三維款式設(shè)計(jì)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)、生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)、智能吊掛柔性服裝生產(chǎn)系統(tǒng)的有效集成，依靠服裝款式、版型、工藝、設(shè)備等各類數(shù)據(jù)信息庫(kù)，利于實(shí)現(xiàn)CAD設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)自動(dòng)導(dǎo)入、工藝單自動(dòng)生成、工序工時(shí)自動(dòng)計(jì)算、智能吊掛系統(tǒng)數(shù)據(jù)自動(dòng)導(dǎo)入輸出等功能，實(shí)現(xiàn)智能設(shè)計(jì)、智能制造、智能設(shè)備管理、智能流程動(dòng)態(tài)調(diào)整等一體化、智能化生產(chǎn)模式。

5 結(jié)束語

本文論述了模板技術(shù)和模板縫紉設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)瓶頸。通過對(duì)A工廠織帶花邊縫制和襯衫袖克夫縫制案例進(jìn)行分析，相比傳統(tǒng)縫制工藝，得出其縫制效率分別提高了51.2%和27.7%。盡管如此，當(dāng)下全自動(dòng)模板機(jī)仍然存在轉(zhuǎn)速低，工作臺(tái)面設(shè)計(jì)不夠人性化等問題。從目前服裝企業(yè)對(duì)于服裝生產(chǎn)自動(dòng)化、智能化的迫切需求及模板技術(shù)對(duì)于實(shí)現(xiàn)服裝加工自動(dòng)化的重要意義出發(fā)，提出未來的模板機(jī)將逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)械人運(yùn)作、智能物聯(lián)、智能設(shè)計(jì)與縫制一體化。