縫紉機核心技術(shù)和創(chuàng)新設(shè)計
- 我國目前已經(jīng)成為世界縫紉機生產(chǎn)中心和生產(chǎn)大國，但還不是強國。我國正在利用世界縫紉機產(chǎn)業(yè)大轉(zhuǎn)移的有利時期給縫紉機工業(yè)發(fā)展帶來的機遇和加入WTO以后面臨的各種挑戰(zhàn)，重新開始審視縫紉機工業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略，特別是在產(chǎn)品開發(fā)上提出從跟隨式向跨越式轉(zhuǎn)變的思路。針對已經(jīng)實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)的高速平縫機、高速包縫機等主導(dǎo)產(chǎn)品，力爭在產(chǎn)品質(zhì)量、技術(shù)水平和產(chǎn)品檔次上縮短與日本等先進國家或國外著名企業(yè)在時間上的差距，求得同步發(fā)展。這里簡單回顧一下國外縫紉機發(fā)展的技術(shù)軌跡。以日本為例，60年代日本工業(yè)縫紉機開始由低速（中速）轉(zhuǎn)向高速化，以后的20年發(fā)展使工業(yè)縫紉機產(chǎn)品質(zhì)量、技術(shù)水平不斷提升，品種也得到空前的充實和多樣化，成為當(dāng)時世界上最大的出口型的工業(yè)縫紉機生產(chǎn)大國。中國在80年代初才通過引進國外技術(shù)開始工業(yè)縫紉機的高速化進程，時間差距是20年。80年代由于電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，日本工業(yè)縫紉機通過應(yīng)用電子技術(shù)，全面提高了原有機種的等級，與此同時大量開發(fā)了省力化、脫技能化、自動化和效率化的機種以及其它電子控制的自動化裝置等高附加值產(chǎn)品。日本工業(yè)縫紉機走上了生產(chǎn)強國之路。中國在90年代自動剪線縫紉機特別是配套電腦、電機的開發(fā)和生產(chǎn)才開始起步。雖然，中國標(biāo)準(zhǔn)公司在1986年從日本三菱公司引進了這種產(chǎn)品，但當(dāng)時并不包括電腦和電機生產(chǎn)技術(shù)。全國雖有不少單位開發(fā)過電腦、電機，由于種種原因始終未能使自動剪線平縫機投入正常生產(chǎn)。只有電腦、電機的開發(fā)逐步商品化以后，這種產(chǎn)品才能形成生產(chǎn)能力推向市場?，F(xiàn)在這個機種已經(jīng)由多家企業(yè)生產(chǎn)并成為我國生產(chǎn)的重要產(chǎn)品，時間差距是10年。21世紀(jì)到來之初，日本憑借其在工業(yè)縫紉機上長期積累的技術(shù)、經(jīng)驗和創(chuàng)新能力，為了繼續(xù)保持產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)先地位，推出電機與機殼一體化的直驅(qū)式無油化新型工業(yè)縫紉機。工業(yè)縫紉機產(chǎn)品的無油化是繼高速化、機電一體化以后產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展的又一趨勢，必將使工業(yè)縫紉機再上一個新臺階。而這種產(chǎn)品推上市場不久，就引起我國縫紉機生產(chǎn)企業(yè)的注意。目前已有不少企業(yè)已經(jīng)開發(fā)和正在開發(fā)這種產(chǎn)品，時間差距縮短到5年以內(nèi)。這種標(biāo)志著技術(shù)變革轉(zhuǎn)折點的產(chǎn)品開發(fā)起步時間差距的縮短，表明中國工業(yè)縫紉機發(fā)展新階段的開始。也說明經(jīng)過幾十年的發(fā)展、技術(shù)引進、利用外資技術(shù)等等，使我國縫紉機工業(yè)在產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)方面已經(jīng)有了一定的知識積累和經(jīng)驗，也有了比較強大的生產(chǎn)力和技術(shù)力的支撐，使得許多企業(yè)有條件關(guān)注并跟蹤國外縫紉機產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展的最新動向，開始認(rèn)識到開發(fā)高質(zhì)量、高附加值產(chǎn)品的重要性，必須加快這方面的努力才能面對當(dāng)前產(chǎn)品需求結(jié)構(gòu)新變化、工業(yè)縫紉機變革速度加快和市場全球化、生產(chǎn)全球化給企業(yè)帶來了提高其競爭能力的要求。但是，應(yīng)該清醒地認(rèn)識到這種時間差距的縮短并不意味著我國工業(yè)縫紉機與日本等先進國家和國外著名企業(yè)在整體上的技術(shù)差距在縮短。無論在工業(yè)縫紉機產(chǎn)品質(zhì)量上，應(yīng)用機電一體化技術(shù)水平上還是品種發(fā)展上的差距依然明顯存在，究其根本原因是，我國還沒有或很少掌握產(chǎn)品開發(fā)的核心技術(shù)，創(chuàng)新能力差。這是當(dāng)前我國工業(yè)縫紉機從跟隨式走向跨越式發(fā)展階段面臨的迫切問題，也是我國工業(yè)縫紉機從生產(chǎn)大國走向生產(chǎn)強國的關(guān)鍵所在。
產(chǎn)品的核心技術(shù)是指不易被競爭對手仿效的或具有技術(shù)秘密特征（如獨特的工藝、技術(shù)訣竅、經(jīng)驗參數(shù)、試驗數(shù)據(jù)等）的關(guān)鍵技術(shù)?？p紉機設(shè)計、制造、組裝等都有核心技術(shù)。在產(chǎn)品開發(fā)或設(shè)計過程中解決與產(chǎn)品質(zhì)量有關(guān)的重大問題的技術(shù)方案和實現(xiàn)方案的方法、手段，即所謂產(chǎn)品的固有技術(shù)，有些可以構(gòu)成技術(shù)專利，具有自主知識產(chǎn)權(quán)。因此，產(chǎn)品固有技術(shù)是產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計方面核心技術(shù)的重要內(nèi)容。產(chǎn)品可以通過測繪等手段被仿制出來，但是核心技術(shù)是不能被仿制的。我國通過直接測繪樣機生產(chǎn)出來的工業(yè)縫紉機與國外被仿制的同類產(chǎn)品比較，總存在著“一點點”差距。這種差距并不表現(xiàn)在達(dá)到產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的技術(shù)要求上，而是表現(xiàn)在制品的縫制質(zhì)量，特別是縫料上的線跡所謂美觀、均勻、穩(wěn)定、清晰、平整、彈性等感性指標(biāo)上。在這些差距的背后是否存在著我們尚未掌握的解決辦法或者某種核心技術(shù)。下面列舉若干在開發(fā)和設(shè)計工業(yè)縫紉機產(chǎn)品過程中進行的與產(chǎn)品固有技術(shù)有關(guān)的研究課題。
（一） 自動剪線縫紉機切線機構(gòu)作用力及其零件強度分析
1.作用于該機構(gòu)外力的試驗研究
2.上軸作用力矩的變化分析
3.下軸產(chǎn)生沖擊力矩的分析
（二）送料機構(gòu)動力學(xué)
1.送料機構(gòu)送料牙運動軌跡
2.作用于送料機構(gòu)運動副上慣性力（分空載和有載兩種情況）
3.高低速時線跡長度變化分析及改進誤差對策
4.作用于送料機構(gòu)構(gòu)件的力以及構(gòu)件強度評價方法
（三）針、挑線機構(gòu)運動分析（連桿型、滑桿型）
（四）縫紉機振動及減少振動對策
1.縫紉機各傳動機構(gòu)對整機振動力的影響
2.由針、挑線機構(gòu)引起的對殼體作用的動外力
3.作用于主軸上的力矩分析（分空載和有載兩種情況）
4.軸套上加振力測量
5.縫紉機各傳動機構(gòu)對整機噪聲影響度分析
6.針機構(gòu)、送料機構(gòu)等各構(gòu)件形位公差、配合間隙對噪聲影響度的定量分析
7.用試驗方法進行振動分析
8.減少振動對策
（五）針的機械特性研究
1.針溫的檢測方法
2.作用于針的軸向力測量
（六）縫線動態(tài)張力測量
（七）高速條件下壓桿系統(tǒng)跟隨性分析及結(jié)構(gòu)改進
（八）針、梭、送料牙變位曲線與面線張力變化關(guān)系分析及對形成線跡質(zhì)量的影響
顯然，縫紉機產(chǎn)品固有技術(shù)都是與解決縫紉機的可縫性、功能要求、操作性、可靠性、耐久性等以及制品質(zhì)量有關(guān)的，都是與產(chǎn)品本身技術(shù)發(fā)展，實現(xiàn)高速化、自動化、專用化、集成化等的技術(shù)解決方案和實現(xiàn)方案的手段、方法有關(guān)的。這些構(gòu)成了工業(yè)縫紉機產(chǎn)品核心技術(shù)的具體內(nèi)容?？梢钥闯?，掌握工業(yè)縫紉機核心技術(shù)必須依靠專業(yè)知識，包括其它相關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)知識。只有深刻分析并真正掌握產(chǎn)品的核心技術(shù)，才能進行擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計，并且通過不斷技術(shù)積累，逐步建立起產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)庫、縫紉機機構(gòu)圖譜等，為進一步開展工業(yè)縫紉機創(chuàng)新設(shè)計奠定基礎(chǔ)。
當(dāng)然縫紉機產(chǎn)品核心技術(shù)是動態(tài)的、發(fā)展的，隨著原來產(chǎn)品技術(shù)的日趨成熟，新技術(shù)的應(yīng)用以及產(chǎn)品升級、功能擴大、適用范圍改變，特別是創(chuàng)造新的線跡形式等等。工業(yè)縫紉機的核心技術(shù)也會隨之發(fā)生變化。但其中不少共性的技術(shù)可供掌握和分析具體產(chǎn)品核心技術(shù)時參考和借鑒。特別是開發(fā)設(shè)計系列化產(chǎn)品時更是如此。這說明技術(shù)積累和經(jīng)驗的重要性。
作為例子，試列出高速平縫機應(yīng)了解或掌握的核心技術(shù)。
（一）輕量化技術(shù)
1.機殼主振源分析及試驗技術(shù)
2.輕質(zhì)材料及其表面涂層技術(shù)
3.機殼橫截面形狀對振動影響
（二）實現(xiàn)低張力縫紉的影響因素
（三）面線動態(tài)張力測量技術(shù)
（四）旋梭設(shè)計技術(shù)
工業(yè)縫紉機行業(yè)已經(jīng)制訂了線跡型式標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)各種線跡的工業(yè)縫紉機的基本機構(gòu)類型經(jīng)過長期使用比較成熟，機構(gòu)類型趨于定型。產(chǎn)品質(zhì)量改善、品種發(fā)展、技術(shù)水平提高、更新?lián)Q代則更多的表現(xiàn)在原有產(chǎn)品基礎(chǔ)上持續(xù)不斷的改進。機電一體化技術(shù)的應(yīng)用，為產(chǎn)品漸進性、連續(xù)性的變革、創(chuàng)新提供更大的空間，但也必須以原有產(chǎn)品為基礎(chǔ)，增加自動化、集成化或系統(tǒng)化的功能。要徹底改變目前工業(yè)縫紉機基本機構(gòu)類型的可能性不大，即使像周期縫紉機那樣用電子控制技術(shù)取代凸輪機構(gòu)，那也只是控制方式的改變，達(dá)到簡化機構(gòu)的目的，并沒有根本改變像釘扣機、鎖眼機和套結(jié)機的基本功能結(jié)構(gòu)類型。根據(jù)工業(yè)縫紉機這一特點，采用反求設(shè)計作為產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的基本方法是符合目前中國縫紉機產(chǎn)品開發(fā)水平適用的有效方法。
反求設(shè)計也是一種創(chuàng)新設(shè)計，它必須對現(xiàn)有的先進產(chǎn)品應(yīng)用各種科學(xué)的測試方法進行全面、深入、系統(tǒng)的分析，了解并掌握該產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點、機構(gòu)原理、功能作用、質(zhì)量水平和有關(guān)設(shè)計參數(shù)，同時對產(chǎn)品中應(yīng)用的新技術(shù)、新工藝、新材料等在消化吸收的基礎(chǔ)上作出評價。對分析中發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)品本身存在的各種有待改進的問題以及用戶、市場反饋的對產(chǎn)品質(zhì)量的要求和潛在要求作出判斷，并以此作為創(chuàng)新設(shè)計切入點開發(fā)出創(chuàng)新產(chǎn)品。因此，反求設(shè)計是一種開拓性、實用性和綜合性很強的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計方法。
反求設(shè)計過程模型如圖所示：
（一）市場需求
任何縫紉機產(chǎn)品開發(fā)都來自市場需求。其指導(dǎo)思想是應(yīng)對企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略貢獻(xiàn)最大，開發(fā)成功率最高。認(rèn)清產(chǎn)品的市場性、經(jīng)濟性和高質(zhì)量性并作出選擇，以滿足不同層次市場需要。
（二）樣機選擇
選擇基型產(chǎn)品作為樣機以利于企業(yè)今后發(fā)展系列化產(chǎn)品；注意樣機的先進性；選擇著名品牌產(chǎn)品；關(guān)注用戶對產(chǎn)品質(zhì)量要求及潛在質(zhì)量要求；重視建立產(chǎn)品資料（樣品）庫。
（三）樣機評價項目（不同工業(yè)縫紉機，評價項目有所不同）
l 可縫性評價：斷線、斷針、跳針、浮線、線跡歪斜、線跡排列整齊、縫線張力、高低速線跡均勻、縫料潛移、起皺、振動、噪聲、力矩等
l 功能評價：功能參數(shù)和可靠性
l 耐久性評價：關(guān)鍵零部件耐久性
l 調(diào)節(jié)性能評價：可調(diào)節(jié)性、穩(wěn)定性、調(diào)節(jié)范圍和易操作性
l 安全性評價：操作安全性
