耐油耐磨勞動(dòng)鞋的設(shè)計(jì)

苗 非，徐云慧,2*，孫婷婷，楊 昭，樊 斌，紀(jì)雨彤

（1.徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 徐州 221140；2.中國礦業(yè)大學(xué)，江蘇 徐州 221116）

防滑性能是勞動(dòng)鞋重要的安全指標(biāo)，已被一些國家和地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)列為勞動(dòng)鞋重要的安全認(rèn)證檢測(cè)項(xiàng)目，如ISO 20344：2011和ASTM F2913-11等重要的測(cè)試項(xiàng)目是勞動(dòng)鞋在油漬表面的防滑性能。當(dāng)路面上存在油漬時(shí)，油漬除了阻止鞋底與路面接觸外，還由于其潤(rùn)滑作用使鞋底與路面間的摩擦力急劇減小，因此在油漬路面上行走的滑跌幾率很大，這嚴(yán)重威脅了在艦船上、石油化工廠、汽車修配廠、油脂廠等地面積油或?yàn)R油場(chǎng)所工作人員的生命安全[1-2]。

耐油耐磨勞動(dòng)鞋適用于地面積油或?yàn)R油的場(chǎng)所，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是對(duì)安全性能起決定作用的橡膠大底?，F(xiàn)以26號(hào)三型耐油耐磨勞動(dòng)鞋（如圖1所示）為例，介紹耐油耐磨勞動(dòng)鞋的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)。

圖1 耐油耐磨勞動(dòng)鞋成品

1 楦底

鞋楦是鞋的成型模具，而楦底樣板尺寸是鞋底和鞋幫各部件尺寸設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。

1.1 楦底樣板特征部位長(zhǎng)度方向尺寸

楦底樣板長(zhǎng)度是指楦底前端點(diǎn)到后端點(diǎn)的長(zhǎng)度。26號(hào)三型耐油耐磨勞動(dòng)鞋腳長(zhǎng)為260 mm；放余量是指楦底樣板長(zhǎng)度比腳長(zhǎng)多余的量，本設(shè)計(jì)取值14 mm；后容差是指后跟的凸度，本設(shè)計(jì)取值3 mm。腳長(zhǎng)、放余量、后容差是楦底樣板長(zhǎng)度方向尺寸設(shè)計(jì)的基本參數(shù)。

26號(hào)三型耐油耐磨勞動(dòng)鞋楦底樣板需要確定的8個(gè)特征部位長(zhǎng)度方向尺寸如表1所示。

表1 26號(hào)三型耐油耐磨勞動(dòng)鞋楦底樣板長(zhǎng)度方向尺寸 mm

1.2 楦底樣板特征部位寬度

26號(hào)三型耐油耐磨勞動(dòng)鞋楦底樣板需要確定的6個(gè)特征部位寬度如表2所示。

表2 26號(hào)三型耐油耐磨勞動(dòng)膠鞋楦底樣板特征部位寬度 mm

1.3 楦底樣板設(shè)計(jì)步驟

26號(hào)三型耐油耐磨勞動(dòng)鞋楦底樣板設(shè)計(jì)步驟如下。

（1）任畫一條直線作軸線。

（2）根據(jù)各特征部位長(zhǎng)度尺寸在軸線上標(biāo)出相應(yīng)的標(biāo)識(shí)點(diǎn)。

（3）除了踵心點(diǎn)和腳端點(diǎn)外，在其他特征部位標(biāo)識(shí)點(diǎn)做軸線垂線。

（4）將各特征部位的寬度在垂線上標(biāo)識(shí)出來。

（5）在第5跖趾外寬線上從外向內(nèi)截取等于第1跖趾內(nèi)寬的線段，確定一點(diǎn)，將該點(diǎn)與后端點(diǎn)連上，這條線就是分踵線。

（6）從軸線的踵心點(diǎn)向分踵線做垂線，并向兩端延長(zhǎng)，從垂線與分踵線的交叉點(diǎn)向兩側(cè)各取1/2踵心全寬。

（7）用圓滑曲線連接各特征點(diǎn)，即得到26號(hào)三型耐油耐磨勞動(dòng)鞋楦底樣板圖，如圖2所示。

圖2 26號(hào)三型耐油耐磨勞動(dòng)鞋楦底樣板圖

2 鞋底設(shè)計(jì)

勞動(dòng)鞋鞋底主要由橡膠大底、海綿內(nèi)底和內(nèi)底布組成。

2.1 橡膠大底

2.1.1 樣板

橡膠大底樣板設(shè)計(jì)必須結(jié)合具體的大底成型工藝。常見的橡膠大底壓延成型切割法有兩種，第1種為壓延機(jī)壓型后手工切割，第2種為壓延機(jī)壓型后連續(xù)切割（國內(nèi)常用方法）。

（1）手工切割。對(duì)于手工切割成型，橡膠大底樣板長(zhǎng)度比楦底樣板長(zhǎng)度小1.5～2.0 mm；前部特征部位寬度比楦底樣板相應(yīng)部位寬度大1.5～2.5 mm，后部特征部位寬度比楦底樣相應(yīng)部位寬度大2.0～3.5 mm。

（2）連續(xù)切割。對(duì)于連續(xù)切割成型，橡膠大底樣板長(zhǎng)度比楦底樣板長(zhǎng)度小1.5～3.0 mm（本次設(shè)計(jì)取2.0 mm），各特征部位寬度比楦底樣板相應(yīng)部位寬度大1.5～3.0 mm，且由前至后放大量依次增大，其中90.0%腳長(zhǎng)部位（拇指外突點(diǎn)）寬度兩邊各放寬1.5～2.5 mm（本設(shè)計(jì)取2.0 mm），72.5%腳長(zhǎng)部位（第1跖趾關(guān)節(jié)）寬度兩邊各放寬3.0～4.0 mm（本設(shè)計(jì)取4.0 mm），63.5%腳長(zhǎng)部位（第5跖趾關(guān)節(jié)）寬度兩邊各放寬3.0～4.0 mm（本設(shè)計(jì)取4.0 mm），41.0%腳長(zhǎng)部位（腰窩部位）寬度兩邊各放寬3.0～4.0 mm（本設(shè)計(jì)取4.0 mm），18.0%腳長(zhǎng)部位（踵心部位）寬度兩邊各放寬4.0～5.0 mm（本設(shè)計(jì)取4.0 mm）。

另外，橡膠大底樣板結(jié)構(gòu)尺寸還與膠料收縮率和生產(chǎn)中膠料停放時(shí)間等有關(guān)。

2.1.2 厚度

橡膠大底是鞋與地面接觸的部分。借助于圍條漿，橡膠大底與鞋幫和圍條等結(jié)合成鞋整體。橡膠大底是鞋的主要組成部件，其性能是鞋質(zhì)量的決定性因素。

傳統(tǒng)勞動(dòng)鞋如解放鞋多采用七段式大底，七段式大底用料較少，質(zhì)量較小，壽命較長(zhǎng)，但七段式大底從厚度上來看不夠美觀。高檔鞋一般采用兩段或三段式大底，勞動(dòng)鞋多采用四段式大底。

本設(shè)計(jì)橡膠大底采用四段式結(jié)構(gòu)，腳腰部位由于磨損不大，因而其面積可以適當(dāng)增大，但腳腰部位面積增大會(huì)影響鞋外觀。為此，腳腰部位的花紋面積可縮小，兩端花紋可借用相鄰段（后跟部位與屈撓部位）的花紋，即相鄰段花紋分別向腳腰兩端延長(zhǎng)，以遮蓋腳腰部位，使鞋顯瘦顯長(zhǎng)。

本設(shè)計(jì)勞動(dòng)鞋橡膠大底厚度分布如表3和圖3所示。

表3 26號(hào)三型耐油耐磨勞動(dòng)鞋橡膠大底厚度

圖3 26號(hào)三型耐油耐磨勞動(dòng)鞋橡膠大底樣板與厚度圖

2.1.3 花紋

勞動(dòng)鞋橡膠大底花紋結(jié)構(gòu)十分重要，要保證鞋底有一定的微流功能，能及時(shí)排除鞋底與路面接觸處的油漬[3]。

（1）花紋設(shè)計(jì)要求。①根據(jù)各部位受力狀況布局花紋。著力部位適當(dāng)增加坑紋，以減小有效著力面積，增大抓著力；控制好順紋（耐屈撓性能好，但防滑能力差）與橫紋（防滑性能好，但應(yīng)力集中，耐屈撓性能差，容易斷裂）的比例。②根據(jù)膠料的流動(dòng)性，花紋成型順著壓延方向。橫紋由于受壓不均勻，對(duì)應(yīng)部位膠料的流動(dòng)性不好。橫紋的角度要大，溝槽要淺，以防止相應(yīng)部位出現(xiàn)缺膠現(xiàn)象。模壓硫化模具的花紋溝要相互通連，陽紋底部倒圓，使各部位膠料受壓后相互流動(dòng)；粗紋的陽紋頂部設(shè)透氣孔，以避免存留空氣而造成相應(yīng)部位缺膠。③花紋結(jié)構(gòu)特別是采用輥筒輥壓的橡膠大底花紋結(jié)構(gòu)與其成型工藝相關(guān)。本設(shè)計(jì)橡膠大底花紋主要為粗花紋，坑紋較寬，大底成型采用底包邊工藝，以免出現(xiàn)底邊凹凸或者邊離口現(xiàn)象。要注意的是，坑紋寬度不超過花底厚度的2倍，否則容易出現(xiàn)大底凹凸；坑紋對(duì)底部的夾角較大，以利于輥壓大底時(shí)壓力分散至兩邊陽紋底部，避免坑紋中間部位塌下，形成氣泡[4]。

（2）花紋設(shè)計(jì)原則。①在既有彎曲又有磨損的橡膠大底部位，花紋方向應(yīng)與大底縱向成30°～45°角，以保證大底既防滑又耐彎曲。②在磨損大而屈撓小的部位，應(yīng)有較大的有效著地面積，以分散壓力，延長(zhǎng)大底穿用壽命。③在彎曲大而磨損小的部位，應(yīng)適當(dāng)減小有效著地面積，且陽紋較窄，陰紋較寬，花紋方向與彎曲方向成30°～45°角，以便分散屈撓應(yīng)力，避免橡膠大底早期折斷。④在磨損大而無彎曲的部位，可采用細(xì)花紋，以改善橡膠大底的耐磨性能。⑤在僅有微小伸張彎曲和磨損的部位，可采用細(xì)淺的斜紋或小陰菱形紋，以適應(yīng)橡膠大底成型工藝。⑥花紋結(jié)構(gòu)要適應(yīng)不同的橡膠大底成型工藝條件和成型方式（壓延成型和模壓成型）。

（3）花紋表現(xiàn)形式主要有兩種。一種花紋具有與大底邊沿平行的周邊，模壓橡膠大底和單獨(dú)花紋成型橡膠大底采用這種花紋，且其必須是陽紋，以利于分散大底壓力。另一種花紋無周邊。連續(xù)壓延成型大底采用這種花紋，以利于確定切割大底的間隔。

26號(hào)三型耐油耐磨勞動(dòng)鞋橡膠大底的花紋較粗壯（如圖4所示），腳腰部位膠料厚度較大（約3 mm）[5]。

圖4 26號(hào)三型耐油耐磨勞動(dòng)鞋橡膠大底花紋示意

2.2 海綿內(nèi)底

海綿內(nèi)底具有良好的緩沖性能，既能改善鞋穿著的舒適性，又能減輕橡膠大底穿用過程中的磨損。海綿內(nèi)底有輥筒成型沖切和模壓成型兩種。

海綿內(nèi)底樣板長(zhǎng)度比橡膠大底樣板長(zhǎng)度小1.5～3.0 mm（本設(shè)計(jì)取2.0 mm），各特征部位寬度比大底樣板相應(yīng)部位寬度小1.5～5.0 mm，其中90.0%腳長(zhǎng)部位（拇指外突點(diǎn)）寬度兩邊各減窄1.5～2.5 mm（本設(shè)計(jì)取2.0 mm），72.5%腳長(zhǎng)部位（第1跖趾關(guān)節(jié)）寬度兩邊各減窄3.0～4.0 mm（本設(shè)計(jì)取4.0 mm），63.5%腳長(zhǎng)部位（第5跖趾關(guān)節(jié)）寬度兩邊各減窄3.0～4.0 mm（本設(shè)計(jì)取4.0 mm），41.0%腳長(zhǎng)部位（腰窩部位）寬度兩邊各減窄3.0～4.0 mm（本設(shè)計(jì)取4.0 mm），18.0%腳長(zhǎng)部位（踵心部位）寬度兩邊各減窄4.0～5.0 mm（本設(shè)計(jì)取4.0 mm）。

26號(hào)三型耐油耐磨勞動(dòng)鞋海綿內(nèi)底樣板如圖5所示。

圖5 26號(hào)三型耐油耐磨勞動(dòng)鞋海綿內(nèi)底樣板圖

2.3 內(nèi)底布

內(nèi)底布各部位尺寸設(shè)計(jì)主要以橡膠大底樣板尺寸為依據(jù)，并考慮布的收縮率和縫邊量等因素。與橡膠大底樣板相比，內(nèi)底布樣板呈短而寬的構(gòu)形。

為設(shè)計(jì)方便，內(nèi)底布控制部位可取18.0%，41.0%，63.5%，72.5%，90.0%腳長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的部位，再按各部位伸長(zhǎng)對(duì)寬度的影響而適當(dāng)加大該部位寬度。

內(nèi)底布樣板長(zhǎng)度比橡膠大底樣板長(zhǎng)度大1.5～3.0 mm（本設(shè)計(jì)取2.0 mm），各特征部位寬度由前至后放寬量依次增大，其中90.0%腳長(zhǎng)部位（拇指外突點(diǎn)）寬度兩邊各放寬1.5～2.5 mm（本設(shè)計(jì)取2.0 mm），72.5%腳長(zhǎng)部位（第1跖趾關(guān)節(jié)）寬度兩邊各放寬3.0～4.0 mm（本設(shè)計(jì)取4.0 mm），63.5%腳長(zhǎng)部位（第5跖趾關(guān)節(jié)）寬度兩邊各放寬3.0～4.0 mm（本設(shè)計(jì)取4.0 mm），41.0%腳長(zhǎng)部位（腰窩部位）寬度兩邊各放寬3.0～4.0 mm（本設(shè)計(jì)取4.0 mm），18.0%腳長(zhǎng)部位（踵心部位）寬度兩邊各放寬4.0～5.0 mm（本設(shè)計(jì)取4.0 mm）。

26號(hào)三型勞動(dòng)膠鞋內(nèi)底布樣板如圖6所示。

圖6 26號(hào)三型耐油耐磨勞動(dòng)膠鞋內(nèi)底布樣板圖

3 鞋幫

鞋幫是鞋的主要組成部分，是與腳背相配合的部分，鞋幫又稱鞋面。鞋幫設(shè)計(jì)的方法有粘貼法、平鋪法和平面法，本設(shè)計(jì)采用平面法。

鞋幫設(shè)計(jì)必須依據(jù)楦型曲面和布伸縮率，并且根據(jù)定型鞋楦結(jié)構(gòu)來進(jìn)行。在鞋幫設(shè)計(jì)前，測(cè)量鞋楦有關(guān)部位尺寸，以作為主要設(shè)計(jì)依據(jù)[6]。

3.1 劃線定點(diǎn)

（1）中心線和分中線。在近鞋幫統(tǒng)口處定一點(diǎn)，用帶尺測(cè)量這點(diǎn)到腳長(zhǎng)44.0%處的楦底兩側(cè)邊緣點(diǎn)的距離，取其中點(diǎn)作為中心線的標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)，再與前端點(diǎn)連成中心線。后跟部的分中線由楦底后端點(diǎn)和統(tǒng)口后端點(diǎn)確定。

（2）楦底特征部位點(diǎn)。在楦底樣上按90.0%，78.0%，63.5%，44.0%，18.0%腳長(zhǎng)分別取點(diǎn)A，B，C，F(xiàn)，G并做軸線的垂線，使之交于楦底邊的兩側(cè)邊緣。

（3）楦背測(cè)量點(diǎn)A。將鞋楦放在平臺(tái)上，在踵心部位墊上后跟，然后垂直楦底點(diǎn)A以做出楦背測(cè)量點(diǎn)A。

（4）鞋幫前端點(diǎn)P和舌根部位點(diǎn)D。在平面上任意劃一直線，并任意取一點(diǎn)作為點(diǎn)A。然后在直線上取點(diǎn)P1，使點(diǎn)P1到點(diǎn)A的長(zhǎng)度等于點(diǎn)A到鞋楦前端點(diǎn)的曲線長(zhǎng)度。再向外取點(diǎn)P，使P到P1的長(zhǎng)度等于縫邊量3.0 mm。然后在直線的另一端取點(diǎn)D，使點(diǎn)D到點(diǎn)P的長(zhǎng)度等于前幫長(zhǎng)減舌長(zhǎng)，D即為舌根部位點(diǎn)。

（5）楦背測(cè)量點(diǎn)B，C，D。在上述平面圖上分別量取各部位到點(diǎn)P的長(zhǎng)度，然后從鞋楦前端點(diǎn)沿分中線緊貼楦面，標(biāo)出各楦背測(cè)量點(diǎn)B，C，D。

（6）楦頭等分線。以鞋幫點(diǎn)A做軸線的垂線，以楦底點(diǎn)A為圓心，不超過楦邊的任意長(zhǎng)為半徑畫弧，分別與鞋幫軸線前段交于點(diǎn)P0，與軸線里懷交于點(diǎn)al，與軸線外懷交于點(diǎn)a2，連接alP0和a2P0，形成三角形，將該三角形的邊alP0和a2P0分別分成3等分，連接點(diǎn)A和各等分點(diǎn)，并延長(zhǎng)到楦底邊緣，在平面圖上便成4條射線，即為楦頭等分線[7]。

（7）后幫最高點(diǎn)H。從楦底后端點(diǎn)起，用帶尺沿分中線量取后幫有效高度點(diǎn)H，即為后幫最高點(diǎn)。

3.2 測(cè)量

（1）90.0%腳長(zhǎng)部位以前的楦頭部位測(cè)量。分別用帶尺緊貼楦面量取楦背點(diǎn)A到點(diǎn)A1，A2和各等分點(diǎn)A3，A4，A5，A6的長(zhǎng)度。

（2）楦背寬度的測(cè)量。用帶尺緊附楦背測(cè)量點(diǎn)B，C，D分別到各對(duì)應(yīng)部位的楦底邊緣點(diǎn)B1和B2，Cl和C2，D1和D2的長(zhǎng)度。

（3）上斜長(zhǎng)和下斜長(zhǎng)的測(cè)量。用尺對(duì)準(zhǔn)鞋楦前端點(diǎn)，緊附楦背分別測(cè)量前端點(diǎn)到后幫最高點(diǎn)H的最小曲線長(zhǎng)度和前端點(diǎn)到后端點(diǎn)K的最小曲線長(zhǎng)度，兩者分別為上斜長(zhǎng)和下斜長(zhǎng)。

根據(jù)上述測(cè)量，得到26號(hào)三型耐油耐磨勞動(dòng)鞋鞋楦（鞋幫）尺寸（如表4所示）和鞋幫樣板圖（如圖7所示）。

表4 鞋楦（鞋幫）尺寸

圖7 26號(hào)三型耐油耐磨勞動(dòng)鞋鞋幫樣板圖

4 結(jié)語

本設(shè)計(jì)26號(hào)三型耐油耐磨勞動(dòng)鞋結(jié)構(gòu)合理，耐油性能、耐磨性能和防滑性能均滿足市場(chǎng)要求，企業(yè)投產(chǎn)后的產(chǎn)品外觀質(zhì)量缺陷率基本為零，退賠率極低，用戶滿意度極高，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。