F-W-P-A-M 模型在勾線機構(gòu)創(chuàng)新設計中的應用探討

鄭明鋒

（杭州職業(yè)技術(shù)學院，浙江 杭州 310018）

0 引言

我國縫紉設備數(shù)量目前占據(jù)全球第一，在規(guī)模上遙遙領先，但我國在高端技術(shù)上一直與國外設備廠商有較大的距離。縫紉設備由四大機械機構(gòu)組成，其中的勾線機構(gòu)是存放底線，實現(xiàn)線跡形成的重要部件，由于勾線機構(gòu)中的旋梭機構(gòu)尺寸有限，提升底線供應量問題一直是行業(yè)內(nèi)的難題，尋找先進的設計方法，改進勾線機構(gòu)，提高機構(gòu)的性能，是未來勾線機構(gòu)設計的研究方向之一。

1 傳統(tǒng)勾線機構(gòu)工作原理

在縫紉機行業(yè)，目前應用得最多的線跡是301 鎖式線跡，其在各種縫紉設備上得到了廣泛應用，傳統(tǒng)的勾線機構(gòu)即是基于本線跡工作，本研究針對該線跡進行探討[1]。一個典型的縫紉設備的勾線機構(gòu)，動力通過軸傘遞給旋梭部件，旋梭和旋梭上的勾線尖一同旋轉(zhuǎn)運動，完成勾線機構(gòu)的工作過程。具體的勾線機構(gòu)的工作流程可分為以下4 個主要的工作過程。

穿線：在該過程中，縫紉設備針頭，將穿過針頭芯的面線，在驅(qū)動軸的帶動下，刺穿面料，針頭下行到行程終點，再返回向上進行運動，面線與面料之間由于摩擦力的相互作用，針頭在上升的過程中，面線將和面料在下部形成一個線環(huán)。

勾線：隨著針頭的不斷上升，逐漸形成最大的線環(huán)狀態(tài)，此時勾線尖開始穿過上述的線環(huán)，完成勾線的過程。

擴線：在勾線尖鉤住線環(huán)，在下軸傘齒輪的帶動下，旋梭旋轉(zhuǎn)，面線供應量變大，線環(huán)變大，完成線環(huán)的擴大過程。

脫線：進一步當勾線尖將面線擴大到最大值時，此時底線與面線相交，鎖式線跡開始形成，由于旋梭殼體光滑，在其他機構(gòu)的配合拉緊下，面線脫離旋梭殼體，與底線結(jié)合在面料底部，再進一步由于機構(gòu)的作用力被拉緊到面料內(nèi)部，完成工作循環(huán)[2]。

2 應用F-W-P-A-M 模型的設計探討

機械產(chǎn)品功能求解模型應該具有機械特點才能更有效地進行機械產(chǎn)品的創(chuàng)新設計。F-W-P-A-M模型（機械產(chǎn)品功能求解模型）由鄒慧君提出，是一種適用于機械創(chuàng)新設計的模型結(jié)構(gòu)，本研究針對縫紉設備機械設計進行探討，開展勾線機構(gòu)的創(chuàng)新設計研究[3-4]。

F-W-P-A-M 模型求解模型目標是尋找合適的替代機構(gòu)，方法是通過對研究的結(jié)構(gòu)的動作過程進行分解，從而找到最優(yōu)的解決方案，具體的針對傳統(tǒng)勾線機構(gòu)利用F-W-P-A-M 模型進行分析的過程如下。

F-功能（Function）具體體現(xiàn)設計任務和要求。本研究以設計一種無限量底線供應的勾線機構(gòu)，替代傳統(tǒng)勾線機構(gòu)為目標。根據(jù)上述的論證分析進一步可以分解成具體的3 個設計子目標功能：一是勾線機構(gòu)可形成鎖式線跡；二是勾線機構(gòu)可以實現(xiàn)無限量的底線供應；三是勾線機構(gòu)運動機理穩(wěn)定。

W-工作機理（Work mechanism）描述功能的工作機理?？p紉設備是將底線、面線進行交織形成打結(jié)，并拉進面線，收緊布料，再推動布料向前運動，準備下一次底線與面線的交織打結(jié)過程。在該過程中，勾線機構(gòu)主要實現(xiàn)擴大面線線環(huán)，提供旋梭梭芯中的底線，實現(xiàn)面線與底線交織打結(jié)的過程，這是勾線機構(gòu)的工作機理。

P-工藝動作過程（Process）是機械產(chǎn)品工作機理的具體化動作過程，分析鎖式線跡形過程中勾線機構(gòu)參與的幾個關鍵工藝動作過程，該過程將穿線、勾線、擴線、脫線4 個過程具體分解成對應的動作過程，如圖1 所示。

圖1 勾線機構(gòu)工藝動作過程

A-執(zhí)行（Action）對工藝動作過程進行分解。根據(jù)上述工藝動作過程，將勾線機構(gòu)工藝動作過程進一步分解成底線拉緊、捕獲面線環(huán)、底線面線交織與脫線動作等，該部分可以將每個動作繼續(xù)細分成若干子動作，為確定機構(gòu)做準備，如圖2 所示。

圖2 勾線機構(gòu)工藝動作過程的動作分解

M-執(zhí)行機構(gòu)（Mechanism）確定實現(xiàn)執(zhí)行動作的機構(gòu)。依據(jù)執(zhí)行過程的內(nèi)容，將該過程分解成底線拉緊動作、捕獲線環(huán)動作、底面線交織動作和脫線動作，構(gòu)思分別選取不同的執(zhí)行機構(gòu)或部件完成上述動作，如表1 所示。

表1 通過執(zhí)行動作求解出執(zhí)行機構(gòu)或部件

由于真實的勾線機構(gòu)工作過程要考慮到布料、機型、不同類型的縫紉機型以及底線與面線等多種因素條件，動作過程在細節(jié)上有許多區(qū)別之處，在設計上導致選取的結(jié)構(gòu)形式、形狀等不斷根據(jù)呈現(xiàn)情況進行優(yōu)化調(diào)整。

3 結(jié)語

由于鎖式線跡的形成需要底線和面線交叉打結(jié)才能完成形成，底線無法無限量供應的主要原因即為底線需要跨過面線的環(huán)結(jié)，這導致了底線的旋梭無法做得太大，結(jié)合文獻研究的情況，鎖式線跡的形成規(guī)律特點分析，以及“F-W-P-A-M”模型設計方法，可以通過改進勾線機構(gòu)提升底線的供應量，也可以通過“F-W-P-A-M”模型設計方法分析，將線跡的形成分解成多個部件機構(gòu)共同作用完成，用新型的機構(gòu)或部件進行替代，以此設計新型勾線機構(gòu)，為實現(xiàn)無限量供應的設計目標做準備，也可以針對勾線機構(gòu)的每個部件進行具體的提升改進，“F-W-P-A-M” 模型設計方法有助于縫紉設備的設計與優(yōu)化。