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剪裁和鞋帮准备技术

放大字体  缩小字体 发布日期:2012-11-17   浏览次数:3449

    没有剪裁工序的灵活性、高品质和通用性,就没有高效率的制鞋工艺流程在皮鞋制造的第一个和关键的阶段里,重要的是采用现代的最容易控制的技术,以保证剪裁阶段的质量;同样重要的是“做出正确的选择”,也就是要认真挑选用得着的最好的技术,清楚有关的技术问题。剪裁阶段实际上就是为鞋子的生产流程不同供应材料。在这道工序里,鞋子的生产者按照一系列的、往往彼此对立的需要而作斟酌:
    • 使用的材料品种繁多:制作鞋子所使用的材料数量和品种众多,而且趋于不断增多,有天然的 (皮子),也有合成的,其厚度和耐力也是各自不同的。这就导致了剪裁技术必须要多样化。
    • 生产率高:由于鞋子制作流程始于剪裁阶段,这道工序的产量(每班的双数)应该和企业每天的生产目标一致,而且包括鞋子的尺码混合的比例也要相一致,因此往往是每批货都杨杂量小。这就要求从数量(机器的台数、资源)到产量都要对剪裁的技术做精心选择。
    • 材料使用的效益:材料的成本(特别是以天然材料为主的贵重材料)是产品成本的主要部分。这一项成本相当程度取决于剪裁阶段能够精确计算和剪裁,使材料利用率尽量高而废料率尽量低。因此采用的剪裁技术应该能保证产量和效益不是分开的,而是两项指标都尽量很好地结合在一起。
    按照流程的程序顺序,在鞋楦之后要面对的第二个问题,就是剪裁和剪裁之后的操作(鞋帮的准备),在数控系统中,是没有冲压环节的。这个区域在过去式很活跃的,研究的技术方案和市场上的机器种类都很多,因此特别值得一说说。意大利的剪裁系统生产者们是这方面技术进步的主角,能够开发并提供给自己的客户(意大利和世界各地的)极高水平的方案。

• 无花眼冲裁剪工艺和振荡刀剪裁的优点
    无花眼冲自动剪裁是当今最先进并高效的剪裁方式,适用于各种各样的皮鞋材料的剪裁。这类系统最初是生产样品和小系列产品用的(超出常规尺码的有限数量的皮鞋),现在成了传统使用花眼冲系统最有效的具体替代技术。这种技术的剪裁系统有两个基本点:
    - 不使用花眼冲
    - 有很强的数控特征
    这两点各自满足灵活性,快速回应市场和降低成本的要求,因为没有了冲压环节,自身就导致了从原来的手工/模拟方式转变为更容易控制的、可以预计的综合性的数字化剪裁操作。这些年来研究了不同的技术,它们可以不用冲床而剪裁制鞋用的各种材料,这些技术都各自有其优势和缺点。其中有两种最为先进,是高压喷水 (water jet)和振荡刀剪裁。

    如果说这两种技术中的前者一开始在很长时间内被看成是剪裁皮子最快和产量最高的 (尽管有很多操作上的困难),今天,虽然在意大利专业化企业中的产品目录中还有它,但其使用却是相对有限的 ,主要是用于鞋子的合成材料的剪裁(包头,主跟或安装的鞋内底)。现在这个领域的主流技术使高频振荡刀剪裁技术。低振幅高频率的组合使振荡刀成为主导;意大利专门化企业开发的剪裁系统中使用的最新一代刀头,使得机器具有多功能和高速度,在速度上完全能够和最快的系统一争高下(比如高压喷水系统),而它的购置和使用成本却低了很多。可以说,振荡刀构成了无冲压的皮鞋和皮革厂的剪裁参照系统 (而它的使用还涉及到汽车座椅和家具行业)。
    • 多头刀具:高性能和通用性的关键
    目前采用连续剪裁技术的制鞋厂的趋势是尽量把各种材料集中到这种机器上剪裁。这并不意味着所有的剪裁操作都放在一个工位上 (这样会造成生产的瓶颈),而是说剪裁工序集中采用一种技术 (不使用冲压),用按照生产量确定数量的机器,而各种机器之间是完全可以互相交替的 (明显的好处就是维修、零备件等方便)。
    这种剪裁刀头的多功能是因为刀头中除了有振荡刀,还有很多的其他刀头 (按照技术方案可以达到同时配有5–7种不同的刀头),从打孔和鞋跟用的微型冲头,到刷笔或铣头。好的剪裁刀头的设计决定了:
    - 通用性:振荡刀很结实,还可以按照材料的厚度和质地进行调控和修整,这就决定了能够处置的材料的类型和厚度面很宽。
    - 高生产率: 除了刀的和机器的动力特征(最高的移动速度,加速)生产率受到特殊刀具可支配性的影响 (例如打孔和开口的微型冲头),这些不同的刀头使得执行那些几何图形剪裁的速度更快,否则,没有它们就会造成机器的工作减速。
    近距离观看这些剪裁刀头,它们的特点就是设计精确,非常紧凑,十分轻盈 (刀头越轻,机器就越容易装或拆刀头,使功效更高),结实,操作者修理替换等操作都容易。从这些详细的设计精心之处就可以评价出意大利企业开发出来的这类剪裁机器的质量如何.

• 机器建筑结构的重要性
    剪裁系统的质量如何不都是取决于振荡刀或者刀头如何,同样重要的还有不同机器组织和管理剪裁的不同操作的方式:上材料,检查皮子和定位鞋样,剪裁,以及把裁好的材料收集起来。哪些和多少操作同时在机器的哪些区域发生,都是机器制造者实现的建筑结构的结果。经过数年的实验和实践,意大利剪裁系统的生产者以某种方式统一了自己的建筑结构:
    - 长方形工作区和侧面上料的台式机器(卧式或倾斜式) :这类机器是以双工位而闻名的系统,在系统运行的条件下,剪裁和下料– 定位 – 上料是同步进行的(罩上的时间)。在这些系统中,把鞋样放到皮子上的操作时互动型的(就是操作者进行的),并通过一个(移动式的)或多个LCD 投影器或其他技术把鞋样放到材料之上,这些技术能保证投影到任何材料上的鞋样都是看得见的。无论是简单的还是双头裁剪的(第二个刀头可以提大幅度高机器的产量)机器 ,都有这种建筑结构。
    - 长方形工作区和正面上料的滚动传送式机器 :这种方案特点是通过传统带自动化运送材料,由于能够正面上/下料,这样就可以有很大的工作灵活性(平行进行前一个操作,即剪裁/下料–清场–上料) 和完整性,即上料、剪裁和下料;这样,同时进行操作: 上料– 定位/剪裁/下料。这种类型的方案一般适用于双刀头,定位与在材料上投影鞋样是互动型的。
    虽然这些方案是专门的生产厂家针对皮子剪裁提供的,但也并不缺乏其他类型的方案;最近就推出了一种机器,具有传统的旗子式形象 (就是可以围绕轴心转动的机械臂,能够在需要时完全收拾好剪裁区域),它是用来替代传统的钢板的,有一个长梁,这个梁运动剪裁的刀头,形成了一种没有旗子式冲头的剪裁系统。简化了的不很复杂的这个机型还用来剪裁合成材料,特别是裁纸,不用投影系统的鞋样与剪裁的布局计算结合 (线外自动定位)可以大大简化机器本身。上述描写确认了通过经常不断地与最终用户相互交流想法而不断研究新的更佳解决方案,这就是意大利生产厂家提供的技术特点。

• 对CAD剪裁上游的和生产管理的数字的管理
    现代剪裁系统的优势之一就是从设计到生产阶段的转换很迅速;其实只要做好的鞋子的新模型 (或者现有模型的新变化版)就可以有了CAD两维片面设计的鞋揎,立刻就能作出三维的立体图形和鞋子的个部分图形,不用什么时间去按照传统剪裁那样冲压就能进入剪裁。生产链上的这个部分的一个重要元素就是CAD 生成几何图很容易(任何图形)就能传送给剪裁机(任何图形); 这点被人们定义为“可转换操作性”。支撑可转换操作性的就是由几何数据表现的普通的标准化了的鞋揎的使用,还有CAD与剪裁机系统之间可以互换的程序。意大利最重要的这类系统的生产厂家都实现了ASSOMAC在这个背景下提出的标准化,而他们提供的方案是很容易相互转换与匹配结合的。
    为了正确有效地管理输入机器的数据,就需要特别注意下面一些问题:
    - 按照定单、剪裁和剪裁操作组织确定的其他标准组合鞋样的便捷
    - 与软件工具或其他程序连接以便下达剪裁的命令
    - 正确有效地按照剪裁的材料分配剪裁的任务给剪裁部的各台机器
    - 对剪裁操作和生产状况的监测要连续不断,并准确地控制实际生产出来的产品数量。
    从这个角度,从模拟–手工到数字–自动化系统的转化大大提高了对整个流程的控制水平,操作的可靠性和准确性,大幅减少了出错和短产的风险。

• 手动定位和自动定位(nesting)
    如果说多头–刀头和机器的建筑结构决定了其自身的多功能性和高生产率,那么归根到底,剪裁的效益,产品的成本都取决于剪裁的材料拼版生成的操作,或者说是要剪裁的鞋样的定位 (nesting)。这种操作在没有冲压的现代剪裁系统中式操作工在互动性定位程序的帮助下完成的,或者是全部或部分由自动定位软件执行的 (也就是不用操作工介入的)。
    最普通的定位系统,至少是在皮子剪裁方面, 是互动型的,系统中操作者有其自己有关产品和材料的经验,是完全能够管理的;在这个背景下,软件的介入是加快和方便工作的,使之能将注意力集中在主要任务上:尽快实现皮子的剪裁拼版,并最大限度地利用皮子,将废料降低到最低水平;总之,这样的自动化操作好处主要有:
    - 操作者可以评估定位的总体效果,而不是像手工剪裁那样一个一个地摆放鞋样;
    - 可以在剪裁之前纠正一种不当的摆放(或者至少是整个排版),而这是传统的冲压剪裁所无法做到的。
    由于这些,用这些机器进行剪裁所能够达到的效率很高,超过或至少不低于传统冲压所达到的水平。互动式定位软件制胜的特点就是对剪裁工艺单的简单而有效的管理,定位操作的快速,使用的简单,以及在皮子上投影的清晰可见。
鞋底内衬加强部分等) , 剪裁拼版的计算由自动定位程序进行,能够计算出鞋样的最佳拼版方案,使材料剪裁能预先计算好不使用强化剪裁才需要的机器资源,从而达到很到的效益 。 这个领域的意大利企业积累了很好的机器控制和操作的甚至开发了自己的 软件,以便充分利用机器自身的潜力;在软件最复杂的应用方面,当然是对皮子的定位的自动运算,这种计算中涉及到的因素很多,包括皮子的整体和局部的质量,要拼版的部件对于要制作的鞋子成本的重要性,单件在皮子上的摆放走向,不同单件的拼放方式等。这类问题比起均质材料(合成材料)的自动定位要复杂得多;但是也由这类的软件,可以快速运算处理,达到当今生产使用的效率水平。从这个角度,很重要的是,定位软件(和其他系统运行所需要的软件应用一样)与机器都是同一个厂家提供的,是同一个团队开发实现的成果,这样这两个部分才能使充分互补兼容的,因为都是为了剪裁的成功而彼此兼顾寻找的解决方案 。

• 最佳剪裁方案的技术特征
    总起来说,决定一个良好的剪裁系统的质量的因素是多重的,要综合起来进行逐个的研究,以便提供一种供选择的菜单,使制鞋企业可以自行作出自己的选择:
    a) 首先是工作面的大小和适合性;这也许是第一个选择标准。如果不是受到空间狭小的限制 (这样就会导致选择单工作站的系统,而这样的生产率当然就更加有限),当然最好还是选择那种能够铺放大张皮子的规格。选择传送带输送的结构,可以实现可加工的皮子大小与机器的紧凑型之间的最好兼顾。如果剪裁系统主要是加工单张的合成材料,那么就最好选择单工作站的紧凑系统。从这个角度讲,供应商制胜的技术供商应该是,按照客户不同需求,提供适应不同大小的工作区域的机器目录。
    b) 机器的机械设计的质量突出体现在机械结构的确定上,它应该满足解释和刚性的标准(这是决定剪裁质量的要素),但也不过分庞大。
    c) 机械加工的质量和组合的精致:关键是它们的敏感和重要部分的正确制作,例如材料的支撑台面,它的平整度是优质剪裁的重要前提。
    d) 机器上使用的机械、气动和电子部件的选择应符合结实和持久耐用的标准,因为机器要面对的式目前企业里通常采取的那种强化使用。
    e) 吸取要剪裁的材料的夹紧系统的效率:折现是极为重要的,因为在剪裁面上处置大小不等的材料,而没有被材料覆盖的面积也大小不等,吸取材料的效率对于得到高水平的剪裁是至关重要的,尤其是剪裁厚度高、质地硬的材料(例如做鞋底的皮子)的时候。
    f) 对于机器所需要的安装功率和系统的能耗而言,吸取系统的效率,也就是把吸取的力量集中到用得着的区域的能力也是很重要的。
    g) 在剪裁头上的刀头的全面性:刀头品种越是齐全,在机器上更换到头的次数就越少,因此加工中断的时间就越短。
    h) 震荡刀的结实度,刀能剪裁的厚度,其可调节性,以及震荡的频率/幅度等,都决定着剪裁的线性速度
    i) 机器的动力,也就是剪裁的最大速度( 每分钟多少米),特别是能实现的加速度如何,这些参数的组合决定了单位时间内的剪裁量的大小(每分钟多少件)。
    j) 系统的建筑结构:因为和其他上面提到的因素结合到一起能对平均生产的水平起到重要作用 (在鞋子的鞋楦相同的情况下) 系统结构更合理的能加工的材料就更多 (每班多少双)。
    k) 互动定位软件的功率,使用的简便性和效果的稳定性:因为它影星到负责剪裁拼版任务的操作的性能(也就是能少用都少时间操作);软件越是容易操作,平行加工的时间(剪裁和下料–定位–上料)就越是平衡,因此机器就能接近其由剪裁操作模型的难易度决定的生产率水平。
    l) 剪裁的多面性,也就是系统能够按照其刀头和建筑结构所适用的材料的质地、厚度和种类德多面性(比如单张的还是成卷的材料):适用面越宽,系统就越多用性强,因为可以把一种技术使用到工厂里所有的剪裁操作上。
    m) 有无传送材料的系统(传送带):因为传送系统使系统使用的灵活性和效率都能提高不少。
    从意大利专门化的供应商提供的系统性能的这种选项菜单的肤浅的介绍,很容易了解最佳的机器所提供的方案能够对工厂情况和需要的适应程度有多高。

介绍一种应用情况
    对自动化无冲压剪裁系统部分介绍结束前,介绍一些使用设备的实践得出的数据是有益的,这样,即使不考虑节省材料带来的成本(尽管这是肯定能够做到的),大家也都能得出系统绝对是经济实用的结论。我们给大家提供的是意大利一家生产高档女鞋的企业的例子,他们的生产是典型的三种模式的组合安排 :
    模式 1: 在两块材料上裁出18件:皮子和合成材料
    模式 2: 在4块不同材料上裁出12件:3张不同的皮子和一张合成材料
    模式 3: 在6块不同材料上裁出32件:3张皮子和3张合成材料。
    作为案例的机器用的式震荡刀的剪裁技术,有多个刀头, 双拼版工位,有效面积为2500 x 1000 毫米,用的是对皮子上投影的互动定位系统和对材料夹紧以吸取的系统。生产的基础数据时企业采用3种不同模式工作取得的:
    模式 1: 每26分钟8 双
    模式 2: 每60分钟20 双
    模式 3: 每60分钟14双
    这些基础数据的处理可以得出机器的功效总框架结果:

 
模式 1
模式 2
模式 3
生产出的双数
8
20
14
生产的时间(分钟)
26
60
60
产品总数
144
240
448
件数/分钟
5.54
4.00
7.47
件数 /小时
332.31
240.00
448.00
件数/天
2,658.46
1,920.00
3,584.00
一年的工作天数
215
215
215
每天的班数
1
1
1
每班的工作时数
8
8
8
一年的时数
1,720
1,720
1,720
一年的件数
571,569
412,800
770,560
一年的双数
31,754
34,400
24,080

    对于这种典型的情况,可以准确计算出剪裁机器一年运行的成本:考虑到机器的折旧费,能耗成本,材料消耗和维修费用,可以计算出来机器一年运行的成本是大约€ 14,600。
    要做的是与传统的用油压冲床冲压的剪裁技术的比较:任何这种类型的机器都可以假设出一年的成本 (包括购置与运行成本)为大约 € 1,300;就能够看出一年的成本差别很大(比例为10:1)。我们介绍的那家鞋厂年生产20万双,产品分为3类(复杂程度可以与上面提到的模式相比),分摊到16个裁剪位上(这对于计算传统的冲压裁剪的成本很重要)。
    为了满足企业剪裁的总需求 (分成三种模式)并以自动剪裁机测出的生产率为基础,就需要7个系统,它们的年运行成本为€ 97,800。
关于传统的剪裁,自动机器与冲压机器生产率的比例大致是2比1 (也就是每台剪裁机要有2个冲切机);企业里总共就要有14台冲压机(请注意这还导致要用双倍人工– 需要14
    个人而不是7个 –而这个分析中人工成本的节省是没有被计算在内的);这样,传统冲压技术的成本就成为年度运行成本中非常大的一部分 。实际上,生产(按照模式的混合与数量) 要用4,480个冲压模具(在一年之中就要结束其生命,因为产品的全部混合都要因为下个年度的产品更新而重新搞);接着计算就能得出年度成本大约为€ 614,000,加上机器连续运行的成本,就使传统剪裁部的年度成本达到了€ 630,000。
    于是,很容易看清传统冲压剪裁法的成本巨大而生产率较低,相比之下自动剪裁就极其具有吸引力,并且经济上合算。
    在剪裁和缝合准备方面的其他技术
    这个问题不能说过没有冲压的数控剪裁就算说完了,意大利技术供应上善于开发很现代的高度自动化的解决方案,包括在剪裁单张的或成卷的合成材料的大批量生产的数控冲压机方面也有可圈点之处。
    值得一提的是,在最简单的机器上的技术进步也是很明显的,例如旗子式的冲压机;从简单的“油压冲床”,现在也越来越配备了电子装置 ,例如冲压的自动化研究,剪裁力度的调节,操作员的安全,这些配置都使机器用起来更加高效、可靠和安全。
    在移动式冲压机领域,专门化的供应商开发了各种数控剪裁的方案,就是运动和材料移动,冲头的移动和旋转,直至材料的上料、下料和剪裁好的工件的收集都完全自动化了。这些系统利用了专门开发的定位软件(在没有冲压的剪裁系统中讲过的),这些软件能够计算出效益很高的定位布局。这些特征,加上可以多层剪裁(可以是很多层材料一起剪裁),就使这些系统效率很高,不论操作员能力高低,产量都能很高,是需要大量剪裁合成材料的企业最理想的设施。在这个领域,意大利技术达到了绝对领先地地位。
    剪裁/折边滚边方面的其他重要的机器也是这次介绍中不可忽略的,它们是准备鞋帮的,特别是去肉和打摺机。需要强调的是,这些操作的重要性及其正确性(从所得半成品的质量角度)决定了最终制成的鞋子的质量。另外,这些操作要求的手工参与多,也就对操作员的要求更高,特别是当使用的是基础型机器的时候。最近几年,意大利开发了非常尖端的机器,虽然保持了原来的操作套路,工人的工作还是被大大简化,就使得半成品的质量更加稳定均匀,而且生产率也有不可忽视的提高。

意大利专门化企业开发的最新一代款型主要以下列特征而卓越超群:
• 易于调节
    所有的机器最重要的调节都是在操作控制板上进行的,有电子控制,可以直接对主要调节装置进行介入;这些操作非常简单,却又很精准,因为电子控制是准确而稳定的。
• 可编程性
    除了电子调节,新推出的机器还可以编程计划,也就是把每个鞋样 (或者一个鞋样的周边)都与工作的特定参数总体结合(比如对于去肉的深度和刀片的角度)。编好的程序只用一个简单的操作就可以调出来(通常是用脚踏板)以避免操作员每次都要重新编程。这就使得复杂的操作执行起来简单方便了很多。
• 可控性
    这几代的机器具有的电子调节是可以控制操作流程的 (而且是以很准确的方式),既有去肉,也有打摺(这无论是对机器还是对人工而言都最困难的操作),这就使得操作员在执行其任务时只需要把注意力集中到机器的调节上就行了。
这个领域里的意大利技术的强势
    意大利有关剪裁这部分的技术强势 (也包括一些前面提到过的拼接操作)可以综述如下:
    • 针对从机器的建筑结构,到工作面积的大小,乃至要剪裁的材料的质地等方面的差异,我们提供的系统和机器的种类很多。
    • 机械的质量,结实,可靠都能转化为机器停机的时间短,剪裁的工件质量高。
    • 在中国境内有专门支持和维修机器的机构,可以及时迅速地为这类机器进行正常维护, 或者修理调整等,使之保持良好运行。
    • 机器与控制和管理的软件一体化结合得好,软件与机器是同一个团队开发的,这样这两个部分才能使充分互补兼容的,因为都是彼此兼顾着寻找出解决方案 。
    • 提出的技术方案非常成熟:意大利的生产厂家是开发这种技术的先驱,有几十年的成熟经验。向市场推出的机器,都是在意大利和欧洲最重要的客户生产实际运行过程中年复一年完善进步的成果。
    • 同一个生产集团内部的不同机器与软件都采用了ASSOMAC 的标准,无论是几何数据还是流程的描述都是标准化的,可以互相匹配兼容,甚至交替使用的。

 
 
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主办:中国鞋业研发设计中心、国家鞋类检验中心、全国橡胶工业信息中心鞋业分中心、莆田市鞋业协会
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