漫谈中国鞋史系列篇之九十
制鞋设备原理发展史
按照机械性质分类，皮鞋设备有80多种，主要包括裁料机械、片削机械、磨削机械、成型机械、缝纫机械、绷帮机械、缝底机械、粘底机械、输送机械等。皮鞋设备原理和结构的发明，极大促进了制鞋机械化的大发展，只有对这些设备原理和结构不断深入研究和探索，才能不断提升我国制鞋技术的水平，才能在此基础上有新的发明和创造。
1845年缝纫机的发明，使鞋帮的生产效率有了大幅度的提高；1858年单线链式内线机的发明，使鞋帮与鞋底的缝合开始摆脱笨重的手工操作；1876年裁料机的发明，使刀模裁料开始代替剪刀裁料；1883年绷帮机的发明，使鞋帮与内底连接的操作可在短时间完成；1887年钉跟机的发明，使鞋跟与内底的钉合摆脱了用铁锤的捶打……100多年来，各种皮鞋设备的不断发明和提高，使80多种鞋机彻底改变了制鞋工业落后的生产面貌，实现了皮鞋现代化的宏伟目标。
可以说，80多种皮鞋设备的工作原理与不同皮鞋工艺的特点密不可分。所以，研究皮鞋设备的工作原理，对于提高制鞋设计、制鞋工艺、生产效率、产品质量有十分重要的现实意义。
1）裁料机原理的形成与发展
裁料机械的工作原理由冲板、刀模、砧板三者形成，也就是说，当冲板快速冲击刀模后，刀模刃部被切入砧板上的鞋材料，因为刀模刃部的形状与鞋件形状相同，于是瞬间裁切成鞋件。其裁料程序是：将鞋料铺平于砧板→将刀模置于鞋料→操纵冲板下降→快速冲击刀模→刀刃切透鞋材→冲板上升→取出刀模和鞋件→一个程序完成。裁料机传动原理，由机械式发展到液压式，以适应高噪音到低噪音的需要；结构原理由摆动冲头发展到移动冲头和固定冲头，以适应从真皮选料到合成材料的选料变化；裁料机的工作原理，由刀模化发展到无刀模化，以适应激光、数控等新技术的发展，最终实现自动化裁料。
2） 缝帮机原理的形成与发展
缝帮机是工业缝纫机的一种。由于鞋帮材料厚度较大、线迹复杂、鞋款多变，决定了缝帮机原理的发展较快。线迹，是线缝的基本单元，是机针每刺透一次缝料和完成一个工作循环后使上下缝线交织在一起的锁式轨迹。线迹的种类较多，主要有单线链式、双线锁式、包缝链式等，以锁式应用最多。线迹除了缝合和连接作用外，还具有加固和装饰的作用。双线锁式线迹主要由机针、上线（针线）、下线（底线）、鞋料、梭子、压脚、送料牙等基本元素形成。其机型，由20世纪70年代之前的老式低速圆台（大轴）缝纫机，发展到新型圆台缝纫机、高台缝纫机、平台缝纫机、单针缝纫机、双针缝纫机、曲线缝纫机、粗线缝纫机、起埂缝纫机、拉链缝纫机、电脑缝纫机等多种机型。缝帮机的缝速从20世纪60年代的1400针/min，逐渐提高到2500针/min，使生产效率有了大幅度提高。
3）成型机原理的形成与发展
皮鞋的造型美，体现在诸如内底成型、主跟成型、绷帮成型、外底成型等多个方面，其成型原理为模塑，是在成型机的模具中完成的。特别是内底部件的成型，已成为皮鞋快速定型最重要条件之一。把内底成型为与鞋楦底部曲面相吻合的形状，对于绷帮的成型和穿着的舒适性具有决定性作用。手工绷帮工艺中的内底是在湿润状态下一边绷帮一边成型的，然后仍须经过20小时以上的定型过程，而机器绷帮工艺中的内底则是提前定型的，所以生产效率极高。内底成型从20世纪70年代前的手动滚压成型，发展到20世纪80年代中期后的模压成型、自动模成型经历了从古老到现代的超越过程，其机型有普通内底成型机、半自动内底成型机、全自动内底成型机三种机型。无论那种机型，其模具的结构皆由底模和楦模组成。自动内底成型机在模具上增加了调码器、弹出器。全自动内底成型机的工作程序是：手工码料→自动送料→高压成型→自动开模→自动出模→自动码放等过程。
4）绷帮机原理的形成与发展
绷帮机，就是把鞋帮绷紧成型在鞋楦上并与内底连接的鞋机，有绷前帮机、绷中帮机、绷后帮机、绷中后帮机等机型，但最复杂的绷帮原理是绷前帮机。手工绷帮的工艺程序有楦上钉内底、修内底、套鞋帮、钉子定位、钳帮、打钉、成型、定型等。绷前帮机的基本原理是先把夹帮定位后绷紧前帮，然后在内底边喷涂粘合剂，最后夹紧前帮、折弯帮脚与内底粘合。这个原理的核心是夹钳、底托、喷胶器、束紧器、模板、压紧器六个要素。多个夹钳形成内底前头的形状，共同夹住前帮帮脚；当底托升起顶住鞋楦时，前帮被紧绷在鞋楦上；当确认前帮绷紧无误后喷胶器在内底边缘涂层粘合剂；束紧器将前帮紧紧围住、模板将帮脚折弯到内底上、压紧器压紧鞋楦使帮脚粘在内底上。此绷帮原理的喷胶器、束紧器、模板、压紧器同样运用于绷中帮机和绷后帮机上。在绷前帮机的发展史上，夹钳由5钳发展到7钳和9钳，以求提高绷帮质量。绷中帮和绷后帮的原理，与绷前帮相似，但较简单。绷前帮的工艺程序是：套前帮于鞋楦→前钳定位→侧钳夹帮→托底绷帮→喷粘合剂→束紧前帮→帮脚折弯→加压粘合→机器复位。
绷帮机传动原理有机械传动、气压传动和液压传动。无论那种传动方式，机器的基本原理和工艺程序都没有改变。唯一改变的是机械传动渐渐被淘汰，控制方式由继电器控制发展到数控、传感器等更先进的自动化控制方式。
5）缝底机原理的形成与发展
机械传动的缝底机，是把鞋帮与内底、沿条或中底、外底缝合为一体的设备，也是缝制皮鞋的关键设备。缝底机因皮鞋结构的不同，分为缝内线机、缝外线机、缝沿条机等多种机型。缝内线，是从鞋帮内腔把鞋底缝合为一体，鞋帮内和鞋底外均呈现出线迹；缝外线，是从鞋帮外把鞋底缝合为一体，鞋帮外和鞋底外均呈现出线迹；缝沿条，是从沿条外把鞋帮脚缝合为一体，沿条和帮脚均呈现出线迹。线迹的差别，决定了缝制原理的不同。
缝内线机的线迹，有单线链式线迹和双线锁式线迹两种类型，后者应用多于前者。单线链式线迹的原理，是由一条线形成的，即带钩的机针下行时穿透缝料并将缝线勾至上限，缝料前进一个针距，机针下行至下限时由绕线轮绕线，机针升起时穿过环线，形成一个像链条一样的链式线迹。这样的线迹表面高低不平，多用于鞋结构的内部，如模压鞋等。双线锁式线迹的原理，是由上下两条线形成的，其形成程序是：带钩机针下行穿透缝料、绕线管把下线绕到机针上、钩针勾起下线升起、梭子尖挑起上线成环线、下线套过环线、缝料前进一个针距、上下线在缝料的中部交织、刹线器将线迹拉紧形成锁式线迹。这样的线迹表面平整美观，多用于鞋结构的外部，如沿条机等。自从20世纪50年代至今，缝底机的原理基本没有改变，但是设备的精准度和可靠性却有极大的提高。
6）粘底机原理的形成与发展
粘底机的工作原理，广泛用于胶粘皮鞋工艺，也即帮脚、内底、外底三者的粘合。该工作原理的三要素是：粘合面、粘合剂、粘合力，也即粘合表面要粗糙、粘合剂使用要正确、粘合压力要足够。其中的粘合力正是来自粘底机，也即胶粘压合机。其工作原理是帮脚、内底、外底三者是在胶粘压合机的模具中受压力而粘合的。胶粘压合的工作程序是：粘合面粗化、刷粘合剂、粘合面活化、预粘合、入粘合模具、加压粘合。加压粘合也有三要素，就是压力要足够、受力要均匀、受力时间要充分。从20世纪70年代开始兴起胶粘皮鞋工艺后，粘底设备经历了气动压合机的气囊模具和液动压合机的组合模板两个阶段。气囊模具是在充气后，加压于外底表面，但因压力的不足于20世纪80年代后被逐渐淘汰；组合模板由多个不同的模板组成，分别对外底表面形成均匀而强大的压力，而今仍被广泛应用。无论是气动粘底机还是液动粘底机，其粘底工作机构都主要由一双压模和一对前后压柱组成。
7）模压机原理的形成与发展
模压皮鞋鞋底的成型并与鞋帮脚的连接，是在硫化模具内同时进行的，由此形成了模压皮鞋工艺和机器设备的基本原理。硫化模具的结构由固定底模、滑动边模、铝制楦模三者形成硫化的型腔；模压皮鞋的原理是：加热外底模具→置入硫化橡胶→鞋帮套入铝制楦模→与外底模具配合→硫化成型；模压机的原理是：将外底模具的边模闭合→铝制楦模压向外底模具→形成模具型腔→施加硫化压力。20世纪70年代前所使用的是手动模压机，模具边模为手动开合，铝制楦模为手动升降。当使用液压模压机后，模具边模和铝制楦模的开合与升降均为液压缸推动，至今仍在广泛应用。
纵观100多年来，皮鞋设备的基本原理变化较小，变化较大的表现在机器结构和控制等方面，使其运行更可靠、操作更简捷、生产效率更高，皮鞋质量更好。
作者：全岳
编辑：王克林
原载：《西部皮革》杂志2021年3月
