縫紉機核心技術和創新設計
- 我國目前已經成為世界縫紉機生產中心和生產大國，但還不是強國。我國正在利用世界縫紉機產業大轉移的有利時期給縫紉機工業發展帶來的機遇和加入WTO以后面臨的各種挑戰，重新開始審視縫紉機工業的發展戰略，特別是在產品開發上提出從跟隨式向跨越式轉變的思路。針對已經實現大規模生產的高速平縫機、高速包縫機等主導產品，力爭在產品質量、技術水平和產品檔次上縮短與日本等先進國家或國外著名企業在時間上的差距，求得同步發展。這里簡單回顧一下國外縫紉機發展的技術軌跡。以日本為例，60年代日本工業縫紉機開始由低速（中速）轉向高速化，以后的20年發展使工業縫紉機產品質量、技術水平不斷提升，品種也得到空前的充實和多樣化，成為當時世界上最大的出口型的工業縫紉機生產大國。中國在80年代初才通過引進國外技術開始工業縫紉機的高速化進程，時間差距是20年。80年代由于電子技術的迅猛發展，日本工業縫紉機通過應用電子技術，全面提高了原有機種的等級，與此同時大量開發了省力化、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品。日本工業縫紉機走上了生產強國之路。中國在90年代自動剪線縫紉機特別是配套電腦、電機的開發和生產才開始起步。雖然，中國標準公司在1986年從日本三菱公司引進了這種產品，但當時并不包括電腦和電機生產技術。全國雖有不少單位開發過電腦、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。只有電腦、電機的開發逐步商品化以后，這種產品才能形成生產能力推向市場?，F在這個機種已經由多家企業生產并成為我國生產的重要產品，時間差距是10年。21世紀到來之初，日本憑借其在工業縫紉機上長期積累的技術、經驗和創新能力，為了繼續保持產品技術領先地位，推出電機與機殼一體化的直驅式無油化新型工業縫紉機。工業縫紉機產品的無油化是繼高速化、機電一體化以后產品技術發展的又一趨勢，必將使工業縫紉機再上一個新臺階。而這種產品推上市場不久，就引起我國縫紉機生產企業的注意。目前已有不少企業已經開發和正在開發這種產品，時間差距縮短到5年以內。這種標志著技術變革轉折點的產品開發起步時間差距的縮短，表明中國工業縫紉機發展新階段的開始。也說明經過幾十年的發展、技術引進、利用外資技術等等，使我國縫紉機工業在產品開發技術方面已經有了一定的知識積累和經驗，也有了比較強大的生產力和技術力的支撐，使得許多企業有條件關注并跟蹤國外縫紉機產品技術發展的最新動向，開始認識到開發高質量、高附加值產品的重要性，必須加快這方面的努力才能面對當前產品需求結構新變化、工業縫紉機變革速度加快和市場全球化、生產全球化給企業帶來了提高其競爭能力的要求。但是，應該清醒地認識到這種時間差距的縮短并不意味著我國工業縫紉機與日本等先進國家和國外著名企業在整體上的技術差距在縮短。無論在工業縫紉機產品質量上，應用機電一體化技術水平上還是品種發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品開發的核心技術，創新能力差。這是當前我國工業縫紉機從跟隨式走向跨越式發展階段面臨的迫切問題，也是我國工業縫紉機從生產大國走向生產強國的關鍵所在。
產品的核心技術是指不易被競爭對手仿效的或具有技術秘密特征（如獨特的工藝、技術訣竅、經驗參數、試驗數據等）的關鍵技術。縫紉機設計、制造、組裝等都有核心技術。在產品開發或設計過程中解決與產品質量有關的重大問題的技術方案和實現方案的方法、手段，即所謂產品的固有技術，有些可以構成技術專利，具有自主知識產權。因此，產品固有技術是產品開發和設計方面核心技術的重要內容。產品可以通過測繪等手段被仿制出來，但是核心技術是不能被仿制的。我國通過直接測繪樣機生產出來的工業縫紉機與國外被仿制的同類產品比較，總存在著“一點點”差距。這種差距并不表現在達到產品標準規定的技術要求上，而是表現在制品的縫制質量，特別是縫料上的線跡所謂美觀、均勻、穩定、清晰、平整、彈性等感性指標上。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。下面列舉若干在開發和設計工業縫紉機產品過程中進行的與產品固有技術有關的研究課題。
（一） 自動剪線縫紉機切線機構作用力及其零件強度分析
1.作用于該機構外力的試驗研究
2.上軸作用力矩的變化分析
3.下軸產生沖擊力矩的分析
（二）送料機構動力學
1.送料機構送料牙運動軌跡
2.作用于送料機構運動副上慣性力（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.作用于送料機構構件的力以及構件強度評價方法
（三）針、挑線機構運動分析（連桿型、滑桿型）
（四）縫紉機振動及減少振動對策
1.縫紉機各傳動機構對整機振動力的影響
2.由針、挑線機構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.縫紉機各傳動機構對整機噪聲影響度分析
6.針機構、送料機構等各構件形位公差、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）縫線動態張力測量
（七）高速條件下壓桿系統跟隨性分析及結構改進
（八）針、梭、送料牙變位曲線與面線張力變化關系分析及對形成線跡質量的影響
顯然，縫紉機產品固有技術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量有關的，都是與產品本身技術發展，實現高速化、自動化、專用化、集成化等的技術解決方案和實現方案的手段、方法有關的。這些構成了工業縫紉機產品核心技術的具體內容?？梢钥闯觯莆展I縫紉機核心技術必須依靠專業知識，包括其它相關領域的專業知識。只有深刻分析并真正掌握產品的核心技術，才能進行擁有自主知識產權的產品開發和設計，并且通過不斷技術積累，逐步建立起產品設計數據庫、縫紉機機構圖譜等，為進一步開展工業縫紉機創新設計奠定基礎。
當然縫紉機產品核心技術是動態的、發展的，隨著原來產品技術的日趨成熟，新技術的應用以及產品升級、功能擴大、適用范圍改變，特別是創造新的線跡形式等等。工業縫紉機的核心技術也會隨之發生變化。但其中不少共性的技術可供掌握和分析具體產品核心技術時參考和借鑒。特別是開發設計系列化產品時更是如此。這說明技術積累和經驗的重要性。
作為例子，試列出高速平縫機應了解或掌握的核心技術。
（一）輕量化技術
1.機殼主振源分析及試驗技術
2.輕質材料及其表面涂層技術
3.機殼橫截面形狀對振動影響
（二）實現低張力縫紉的影響因素
（三）面線動態張力測量技術
（四）旋梭設計技術
工業縫紉機行業已經制訂了線跡型式標準，實現各種線跡的工業縫紉機的基本機構類型經過長期使用比較成熟，機構類型趨于定型。產品質量改善、品種發展、技術水平提高、更新換代則更多的表現在原有產品基礎上持續不斷的改進。機電一體化技術的應用，為產品漸進性、連續性的變革、創新提供更大的空間，但也必須以原有產品為基礎，增加自動化、集成化或系統化的功能。要徹底改變目前工業縫紉機基本機構類型的可能性不大，即使像周期縫紉機那樣用電子控制技術取代凸輪機構，那也只是控制方式的改變，達到簡化機構的目的，并沒有根本改變像釘扣機、鎖眼機和套結機的基本功能結構類型。根據工業縫紉機這一特點，采用反求設計作為產品創新設計的基本方法是符合目前中國縫紉機產品開發水平適用的有效方法。
反求設計也是一種創新設計，它必須對現有的先進產品應用各種科學的測試方法進行全面、深入、系統的分析，了解并掌握該產品的結構特點、機構原理、功能作用、質量水平和有關設計參數，同時對產品中應用的新技術、新工藝、新材料等在消化吸收的基礎上作出評價。對分析中發現的產品本身存在的各種有待改進的問題以及用戶、市場反饋的對產品質量的要求和潛在要求作出判斷，并以此作為創新設計切入點開發出創新產品。因此，反求設計是一種開拓性、實用性和綜合性很強的產品創新設計方法。
反求設計過程模型如圖所示：
（一）市場需求
任何縫紉機產品開發都來自市場需求。其指導思想是應對企業發展戰略貢獻最大，開發成功率最高。認清產品的市場性、經濟性和高質量性并作出選擇，以滿足不同層次市場需要。
（二）樣機選擇
選擇基型產品作為樣機以利于企業今后發展系列化產品；注意樣機的先進性；選擇著名品牌產品；關注用戶對產品質量要求及潛在質量要求；重視建立產品資料（樣品）庫。
（三）樣機評價項目（不同工業縫紉機，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：功能參數和可靠性
l 耐久性評價：關鍵零部件耐久性
l 調節性能評價：可調節性、穩定性、調節范圍和易操作性
l 安全性評價：操作安全性
