女鞋楦底弧分段设计方法的探讨

沈妮

（成都纺织高等专科学校，四川成都611731）

引言

当今，信息技术高速发展，市场竞争越发激烈，中国鞋业想在市场竞争中占有优势地位，就必须实现行业的标准化、信息化和数字化。标准化就包含了设计要素的标准化和生产流程的标准化两大方面。设计要素的标准化中，最重要的就是鞋楦的标准化，因为鞋楦的结构设计很大程度上影响了成鞋的舒适性。同时，在鞋楦的结构设计中，底弧设计是一个影响鞋类舒适度的重要因素。

1 理论基础及技术支持

1.1 鞋楦底弧设计理论基础

根据鞋厂长期的制鞋经验，鞋楦的前跷和后翘之间相互存在一定的联系，如表1所示，鞋厂制作女鞋常用的前跷和后翘尺寸[1]。

鞋楦底心凹度测量方法就是用直尺垂直放在前掌凸度和踵心凸度点上，再观测腰窝部位点距直尺间的距离，即得底心凹度值[1]。根据以往经验，常用女鞋底心凹度在跟高不同时，经验数据不同，见表2[1]。

1.2 脚型测量方法

脚型测量方法可以分为手工测量和数字化测量两个方面。同时，脚型测量方法也可以分为二维测量和三维测量两个方面。二维测量主要指脚印的测量，三维测量主要指围度的测量。手工二维测量可以采用踏脚印器、油印板等进行脚印的采集，再运用直尺进行脚印的测量，手工三维测量可以采用记号笔标记各个关键部位点，再运用软尺进行各个围度的测量。随着科技的发展，脚型测量逐渐实现了数字化，脚印的采集可以应用足部光学扫描仪进行扫描，再通过二维软件对图像进行测量分析，而数字化三维测量则可以通过足部三维扫描仪对脚型进行扫描，再通过相应的三维软件对足部模型进行测量。日本INFOOT光学3D扫描仪是本研究进行脚型采集的主要仪器，如图1。

2 鞋楦底弧分段设计

2.1 鞋楦底弧分段设计思路

鞋楦底弧分段设计以脚型底弧曲线为出发点，结合参考鞋楦，以及前期鞋楦设计研究基础展开设计，脚型底弧曲线的获取思路如下图2。

基于脚型底弧及参考鞋楦的女鞋楦底弧分段设计思路如图3。

表1 鞋厂女鞋常用的前、后翘高尺寸[1]（mm）

表2 常用女鞋底心凹度数据表[1]（mm）

图1 INFOOT足部三维扫描仪

图2 脚型底弧曲线的获取流程图

图3 鞋楦底弧分段设计流程图

2.2 脚型底弧曲线采集

脚型底弧曲线采集时，根据不同跟高的鞋楦需求，采集正常人脚垫跟静止状态下的三维脚型模型，因此测量时，保持所有被测试者双脚裸足状态，一支脚在扫描仪内，一支脚在扫描仪外部踏板上，双脚受力平衡，双腿正常站立，扫描时脚为静止不能移动，避免外部光线进入扫描仪内。扫描前，对于测试者的脚部标记点包括∶第一跖趾、第五跖趾、第五跖骨粗隆、后跟最凸点。测量时正确的站姿如图4。

在测试者垫跟裸足状态下，扫描脚型后观察3D模型是否光滑平顺，若不符合则需要重新扫描。若符合标准扫描，则获取模型，运用Delcam powerSHAPE-Pro 2013软件观察模型，标记关键部位点，如图5。通过模型底视图中轴线成面，与模型相交运算，获取三维脚型底弧，如图6。

2.3 鞋楦底弧分段设计

2.3.1 生成参考鞋楦底弧

明确设计思路，确定前后翘高度，选择参考鞋楦，如图7。通过鞋楦底视图中轴线成面，与模型相交运算，获取参考鞋楦底弧，如图8。

2.3.2 明确鞋楦、脚型底弧部位点及分段区域

参考《鞋楦设计》[1]着地点位置即是跖趾围线与底弧的交点为理论的着地点位置。前期研究表明，运动状态下，随着鞋跟高度变化，着地状态变化，前掌压力中心COP位置处于在一定范围内变化的趋势[2]，因此，本研究定义前掌着地点位置附近为前掌着地区域。

缓冲区最凸点的研究关键在于如何确定缓冲区最凸点的位置，本研究主要结合鞋楦厂师傅经验进行的定位，即采用作图法定位缓冲区最凸点。假定一个直尺无限靠近一个鞋楦底弧，直尺总会与鞋楦底弧相切于两点，其中一点是鞋楦底弧的后翘端点O，另一点则是底弧缓冲区最凸点G，如图9。

腰窝区域则是介于跟口部位点和缓冲区最凸点之间的区域，该区域最凹处为底心。腰窝区域主要对应的是脚型的足弓区域。由于足弓具有一定的弹性，可以辅助人类行走，因此，在设计底弧腰窝高度时，需要留一定的弹性空间。

前期研究表明，后翘端点O沿底弧线往前尖方向脚长23%处定义为跟口部位点H，跟口线与水平线的夹角为θ，跟口斜度为tanθ，如图10。同时，鞋楦跟口斜度与后翘高度有着一元线性关系，即Y=0.372X-4.795(Y为跟口斜度tanθ，X为后翘高度)[3]。

2.3.3 分段设计新的鞋楦底弧

结合三维脚型、参考鞋楦底弧，分段设计新的鞋楦底弧，如图11。

（1）将参考鞋楦、三维脚型底弧1∶1导入CorelDRAW平面软件；

（2）根据前后翘高度和参考鞋楦底弧、后弧线，建立底弧卡板基准线；

（3）根据鞋楦设计风格，底弧前跷段、前掌着地区域可参照参考鞋楦底弧进行以着地点为中心的凸度设计；

（4）底弧缓冲区、腰窝段以脚型底弧为依据设计；

（5）底弧后跟区域的确定则根据公式Y=0.372X-4.795(Y为跟口斜度 tanθ，X为后翘高度)计算确定。

（6）平滑连接各段曲线，获取新的鞋楦底弧，如图12。

图4 三维扫描正确站姿图

图5 三维脚型

图6 三维脚型底弧

图9 确定底弧缓冲区最凸点

图7 参考鞋楦

图8 参考鞋楦底弧

图10 跟口及斜度

图11 分段设计新的鞋楦底弧

图12 新的鞋楦底弧

3 结果与讨论

女鞋楦底弧的设计对女鞋舒适度有一定的影响。本文将女鞋楦底弧分为前跷段、前掌着地区域、缓冲区、腰窝段、后跟段五个部分，再分别根据参考鞋楦、三维脚型以及相关的理论研究基础展开设计。将三维扫描代替手工测量，数字化设计代替传统设计，有利于鞋楦高精度，高舒适度生产，该设计方法将在女鞋舒适度研究，定制鞋设计，鞋楦设计数字化、标准化等领域发挥一定作用，但对于鞋楦底弧各分段设计变化对女鞋舒适度的具体影响还需要进一步研究。