趙曉露，孔繁學(xué)，劉德亮，蘇軍強

(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，輕微的操作誤差會對加工質(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、切變模量等多個參數(shù)共同決定[2]，因此對其變形預(yù)測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，就能實現(xiàn)柔性材料的機械化加工。服裝模板是充當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)計與應(yīng)用、設(shè)備開發(fā)等理論和實踐成果日益豐富。在模板技術(shù)原理方面，文獻[4-5]探討了模板的設(shè)計原則、開發(fā)流程、模板的作用。模板的設(shè)計應(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、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)對于服裝IE實行的重要意義，并通過對工序分析、生產(chǎn)線優(yōu)化、標準化作業(yè)等環(huán)節(jié)的研究，提出服裝工藝模板設(shè)計及運行過程智能化的構(gòu)想。模板的設(shè)計開發(fā)層面，劉鋒等[6]總結(jié)模板工藝中相對復(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[7-9]則探究了圓形雙層袖級、雙嵌線袋、袋蓋、貼袋等零部件工藝模板的開發(fā)技術(shù)?？p制袖級時會出現(xiàn)兩端圓角不對稱、圓角外翹、底袖級外露、左右袖級不對稱等質(zhì)量問題，而通過設(shè)計的模板車縫槽來確定袖級的形狀，可以實現(xiàn)圓形袖級外觀的一致性，減少了工藝操作環(huán)節(jié)；將模板技術(shù)運用到雙嵌線口袋縫制時，不僅減少了縫制工藝中的熨燙步驟，而且減少了劃線對齊的時間，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行車縫。車縫時則容易出現(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多秒的時間。張志斌[10]進行夾克口袋模板的優(yōu)化實驗，結(jié)果表明將傳統(tǒng)的縫制工藝進行優(yōu)化后再將工藝模板化，能減少工序，簡化工藝。朱聰聰?shù)萚11]從模板機的分類出發(fā)，探討應(yīng)用在簡易模板機、半自動模板機以及全自動模板機上各工藝模板開發(fā)要點。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)計要點，而對于具體的立體模板的制作缺乏詳細的說明。模板設(shè)備層面，文獻[13-14]探究了自動模板縫紉機的機械系統(tǒng)技術(shù)，孫玉龍等[13]完成模板縫紉機的布料進給自動化以及自動斷線、自動抬壓腳等自動化實現(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]提出基于機器識別的全自動縫紉技術(shù)構(gòu)想，該構(gòu)想是基于智能視覺技術(shù)的全自動服裝模板縫紉技術(shù)，通過設(shè)計一個可沿X/Y/Z3個方向自由運動的機械本體，完成對面料、PVC、皮革等不同材料的裁剪和制模，運用智能視覺技術(shù)軟件進行信息采集，自動生成樣片完成智能軌跡規(guī)劃并通過嵌入式平臺驅(qū)動機械本體的順序動作，實現(xiàn)服裝縫制全自動化。

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

1 模板技術(shù)運用的意義

汽車、建筑等剛性材料的自動化、全自動化、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。而通常被人們誤解為簡單、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、自動縫制等，仍屬于世界級難題，需要服裝產(chǎn)業(yè)者找到簡潔易用的工程技術(shù)和解決方案，以應(yīng)對人力資本急劇上升、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)提效增績的重要抓手。服裝模板技術(shù)是實現(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，實現(xiàn)半自動縫制。服裝模板縫制技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景，對于實現(xiàn)縫制生產(chǎn)自動化、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 模板機的分類

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

2.1 按自動化程度分類

模板機的發(fā)展大概經(jīng)歷了3個階段，分別是簡易模板機、半自動模板機、全自動模板機，這3類模板機在我國的不同規(guī)模和不同類型的服裝企業(yè)中同時存在。

2.1.1簡易模板機

指在普通的縫紉機上改裝壓腳、送布齒、針板等零件，以適應(yīng)服裝模板縫制的機器。這種模板機的成本相對較低，原理簡單，能減少人為因素產(chǎn)生的殘次率，但是需要人為對服裝模板進行工序識別，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。簡易模板機通常用來縫制領(lǐng)子、袋蓋、袖開衩等幅面小、未進行多工序合并、工藝簡單的模板。適用于簡易模板機的模板示例見圖1。

2.1.2半自動模板機

由于半自動模板機機頭比傳統(tǒng)縫紉機的機頭長，故也被稱為長臂車。其在簡易模板機的功能基礎(chǔ)上還具有模板自動識別功能，線跡均勻穩(wěn)定(遠離夾料點的縫線易走位)，特有的上下點號筆可以為下道工序進行縫制前準備。半自動模板機具有可編程性，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，能實現(xiàn)企業(yè)多工序標準作業(yè)。半自動模板機能縫制高難度花型，也適用于Y向長度較大的花型縫制，但半自動模板機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現(xiàn)。 長臂模板機車縫模板見圖2。

圖2 長臂模板機車縫模板

2.1.3全自動模板機

全自動模板機見圖3。全自動模板機指由一個可沿X和Y方向運動的機頭和其他輔助部分構(gòu)成，具有自動識別模板、一鍵式縫制、自動斷線、自動潤滑等自動控制功能的模板機。這是根據(jù)市場上現(xiàn)有的自動模板機下的定義，以后自動模板機的功能外延會更加豐富。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模板機上完成。使用全自動模板機縫紉可以實現(xiàn)工廠“一人多機”“一機多?！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。所以自動模板機又被分為絎縫模板機、貼袋模板機、開袋模板機以及多功能自動模板機。

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、參考線、防滑條、吃縫量控制條和定量控制條等。參考點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，對比傳統(tǒng)的縫制工藝計算出利用模板進行優(yōu)化后的工時對比、效益對比和工藝評價，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 雪紡長袖衫

雪紡長袖衫款式圖見圖4。圓領(lǐng)雪紡長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，縫制用時較長，而且容易出現(xiàn)吃勢不均勻、左右不對稱的現(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)計好的模板中，再在簡易模板車上車縫即可。織帶花邊模板實物圖見圖5。通常，設(shè)計模板時會在相應(yīng)的扇面上繪制參考點和參考線，工人在擺放雪紡類滑爽、柔軟的面料時既快速又準確。

3.2 襯衫袖克夫

圖5 織帶花邊模板實物圖

進行工序改善時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，模板實物圖見圖7。A工廠在利用模板縫制襯衫袖克夫時，最初設(shè)計的模板一次只能縫制一側(cè)。將模板一邊打通后，可以同時縫制2只裁片，優(yōu)化后，打開模板的動作減少了1次，移動壓腳和對準的動作減少2次。通過這個案例發(fā)現(xiàn)根據(jù)工人的動作習(xí)慣設(shè)計模板既簡化了生產(chǎn)工藝，也提高了生產(chǎn)效率。

圖6 袖克夫模板示意圖

圖7 袖克夫模板實物圖

3.3 工時分析

模板改善前后用時對比見表1?？梢钥闯觯０宓脑O(shè)計與開發(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)濟性原則。

表1 模板改善前后用時對比

4 自動模板機存在問題和發(fā)展趨勢

4.1 存在問題

自動模板機的應(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，自動模板機最高轉(zhuǎn)速大約為2 300 r/min,平縫機的最高轉(zhuǎn)速可達8 000 r/min,由于模板機的多軸聯(lián)動結(jié)構(gòu)，相比其他機型它的送布單元具有更大的慣性，高速啟停對電動機和電控技術(shù)的要求挑戰(zhàn)很大，如果該項技術(shù)無法突破，那么在啟停時對電動機的損壞將十分巨大。其次，自動模板機的機關(guān)尺寸較長，高速運轉(zhuǎn)下振動惡化則會影響縫制穩(wěn)定性，這2個方面是目前限制自動模板機轉(zhuǎn)速提高的主要原因。同時，由于自動模板機高速送布負載加大和振動惡化增強，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)計問題

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

4.2 發(fā)展趨勢

4.2.1機器人式的全自動模板縫紉機

隨著數(shù)控微電腦技術(shù)和智能機械人技術(shù)的不斷發(fā)展，可以將服裝工藝的運行規(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)制定的原則進行全自動化生產(chǎn)，達到采用微電腦全自動機器人來完成“無人化”的自動縫制工作。但是利用機器人式的全自動模板縫紉機來達到全自動化的生產(chǎn)，還需解決抓取衣片和精準輸送的問題。

4.2.2全自動模板機的智能物聯(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縫制模板機來完成。因此，可以在這種自動化的基礎(chǔ)上實現(xiàn)部分智能自動化制造。而實現(xiàn)加工設(shè)備的智能化一般分為3個步驟[15]：第1步實現(xiàn)加工設(shè)備的數(shù)字化，第2步實現(xiàn)加工設(shè)備與設(shè)備之間物聯(lián)網(wǎng)的連接，第3步實現(xiàn)加工設(shè)備的智能化。模板機未來的趨勢之一即是完成第2步——機器互聯(lián)，機器互聯(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)計與縫制一體化

未來模板機將是集“裁剪—制?！p紉為一體”的快速模板縫制機器[16]。實現(xiàn)三維款式設(shè)計系統(tǒng)、計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)、計算機輔助制造系統(tǒng)、計算機輔助工藝設(shè)計系統(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，利于實現(xiàn)CAD設(shè)計數(shù)據(jù)自動導(dǎo)入、工藝單自動生成、工序工時自動計算、智能吊掛系統(tǒng)數(shù)據(jù)自動導(dǎo)入輸出等功能，實現(xiàn)智能設(shè)計、智能制造、智能設(shè)備管理、智能流程動態(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A工廠織帶花邊縫制和襯衫袖克夫縫制案例進行分析，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，當下全自動模板機仍然存在轉(zhuǎn)速低，工作臺面設(shè)計不夠人性化等問題。從目前服裝企業(yè)對于服裝生產(chǎn)自動化、智能化的迫切需求及模板技術(shù)對于實現(xiàn)服裝加工自動化的重要意義出發(fā)，提出未來的模板機將逐步實現(xiàn)機械人運作、智能物聯(lián)、智能設(shè)計與縫制一體化。