F-W-P-A-M 模型在勾线机构创新设计中的应用探讨

郑明锋

（杭州职业技术学院，浙江 杭州 310018）

0 引言

我国缝纫设备数量目前占据全球第一，在规模上遥遥领先，但我国在高端技术上一直与国外设备厂商有较大的距离。缝纫设备由四大机械机构组成，其中的勾线机构是存放底线，实现线迹形成的重要部件，由于勾线机构中的旋梭机构尺寸有限，提升底线供应量问题一直是行业内的难题，寻找先进的设计方法，改进勾线机构，提高机构的性能，是未来勾线机构设计的研究方向之一。

1 传统勾线机构工作原理

在缝纫机行业，目前应用得最多的线迹是301 锁式线迹，其在各种缝纫设备上得到了广泛应用，传统的勾线机构即是基于本线迹工作，本研究针对该线迹进行探讨[1]。一个典型的缝纫设备的勾线机构，动力通过轴伞递给旋梭部件，旋梭和旋梭上的勾线尖一同旋转运动，完成勾线机构的工作过程。具体的勾线机构的工作流程可分为以下4 个主要的工作过程。

穿线：在该过程中，缝纫设备针头，将穿过针头芯的面线，在驱动轴的带动下，刺穿面料，针头下行到行程终点，再返回向上进行运动，面线与面料之间由于摩擦力的相互作用，针头在上升的过程中，面线将和面料在下部形成一个线环。

勾线：随着针头的不断上升，逐渐形成最大的线环状态，此时勾线尖开始穿过上述的线环，完成勾线的过程。

扩线：在勾线尖钩住线环，在下轴伞齿轮的带动下，旋梭旋转，面线供应量变大，线环变大，完成线环的扩大过程。

脱线：进一步当勾线尖将面线扩大到最大值时，此时底线与面线相交，锁式线迹开始形成，由于旋梭壳体光滑，在其他机构的配合拉紧下，面线脱离旋梭壳体，与底线结合在面料底部，再进一步由于机构的作用力被拉紧到面料内部，完成工作循环[2]。

2 应用F-W-P-A-M 模型的设计探讨

机械产品功能求解模型应该具有机械特点才能更有效地进行机械产品的创新设计。F-W-P-A-M模型（机械产品功能求解模型）由邹慧君提出，是一种适用于机械创新设计的模型结构，本研究针对缝纫设备机械设计进行探讨，开展勾线机构的创新设计研究[3-4]。

F-W-P-A-M 模型求解模型目标是寻找合适的替代机构，方法是通过对研究的结构的动作过程进行分解，从而找到最优的解决方案，具体的针对传统勾线机构利用F-W-P-A-M 模型进行分析的过程如下。

F-功能（Function）具体体现设计任务和要求。本研究以设计一种无限量底线供应的勾线机构，替代传统勾线机构为目标。根据上述的论证分析进一步可以分解成具体的3 个设计子目标功能：一是勾线机构可形成锁式线迹；二是勾线机构可以实现无限量的底线供应；三是勾线机构运动机理稳定。

W-工作机理（Work mechanism）描述功能的工作机理。缝纫设备是将底线、面线进行交织形成打结，并拉进面线，收紧布料，再推动布料向前运动，准备下一次底线与面线的交织打结过程。在该过程中，勾线机构主要实现扩大面线线环，提供旋梭梭芯中的底线，实现面线与底线交织打结的过程，这是勾线机构的工作机理。

P-工艺动作过程（Process）是机械产品工作机理的具体化动作过程，分析锁式线迹形过程中勾线机构参与的几个关键工艺动作过程，该过程将穿线、勾线、扩线、脱线4 个过程具体分解成对应的动作过程，如图1 所示。

图1 勾线机构工艺动作过程

A-执行（Action）对工艺动作过程进行分解。根据上述工艺动作过程，将勾线机构工艺动作过程进一步分解成底线拉紧、捕获面线环、底线面线交织与脱线动作等，该部分可以将每个动作继续细分成若干子动作，为确定机构做准备，如图2 所示。

图2 勾线机构工艺动作过程的动作分解

M-执行机构（Mechanism）确定实现执行动作的机构。依据执行过程的内容，将该过程分解成底线拉紧动作、捕获线环动作、底面线交织动作和脱线动作，构思分别选取不同的执行机构或部件完成上述动作，如表1 所示。

表1 通过执行动作求解出执行机构或部件

由于真实的勾线机构工作过程要考虑到布料、机型、不同类型的缝纫机型以及底线与面线等多种因素条件，动作过程在细节上有许多区别之处，在设计上导致选取的结构形式、形状等不断根据呈现情况进行优化调整。

3 结语

由于锁式线迹的形成需要底线和面线交叉打结才能完成形成，底线无法无限量供应的主要原因即为底线需要跨过面线的环结，这导致了底线的旋梭无法做得太大，结合文献研究的情况，锁式线迹的形成规律特点分析，以及“F-W-P-A-M”模型设计方法，可以通过改进勾线机构提升底线的供应量，也可以通过“F-W-P-A-M”模型设计方法分析，将线迹的形成分解成多个部件机构共同作用完成，用新型的机构或部件进行替代，以此设计新型勾线机构，为实现无限量供应的设计目标做准备，也可以针对勾线机构的每个部件进行具体的提升改进，“F-W-P-A-M” 模型设计方法有助于缝纫设备的设计与优化。