流线型鞋帮曲面结构三维设计

做制鞋工装设计快十二年，经手的鞋楦、鞋面相关结构数下来也有上百套，这次的鞋帮曲面结构，是针对休闲运动鞋的注塑帮面开发做的前置三维验证模型，最早是配合晋江那边的一条PU帮面浇注产线做的适配设计。先从实际应用场景说，这类曲面鞋帮现在主要用在中帮休闲运动鞋、轻量化户外徒步鞋的帮面成型环节，替代传统的多片裁片缝合工艺，整个帮面是一体浇注成型的，不用再做拼缝压胶，产线上的工序能少三道，帮面的整体防水性能也比缝合款高两个等级，之前测过同款结构的帮面，静水压能到12000mm以上，雨天徒步不会出现拼缝渗水的问题。

说设计思路的时候得倒着推，不能先画曲面再凑装配，首先要卡的是鞋楦的安装边界，这个结构适配的是国内成人男款41码标准鞋楦，楦底长265mm，跗围242mm，兜跟围335mm，整个帮面的下边缘要和鞋楦的上口沿完全贴合，预留0.8mm的胶层厚度，安装的时候帮面下沿卡进中底的预埋槽里，槽宽1.2mm，深度2.5mm，帮面的壁厚是渐变设计的，鞋头位置因为要做防踢加强，壁厚做到2.2mm，后跟位置因为要做港宝支撑的贴合面，壁厚1.8mm，脚面弯折区域也就是跖趾关节对应的位置，壁厚控制在1.2mm，保证弯折的时候不会出现硬折痕，穿久了也不会在弯折处开裂。

之前最早做第一版方案的时候踩过坑，当时把帮面的侧面弧度做的太陡，和脚踝的贴合角度不对，试穿的时候脚踝外侧会卡的疼，后来调整了后跟侧帮的弧度，把外踝位置的曲面往外偏移了3.2mm，内踝位置因为本身踝骨位置更低，偏移量做了2.7mm，同时把帮口的边缘做了1.5mm的圆角过渡，不会磨脚踝。还有鞋舌位置的一体化衔接，这个结构是半一体式鞋舌，鞋舌和帮面的连接区域在脚面两侧，做了波浪形的过渡曲面，既保证鞋舌不会左右跑偏，又不会因为连接太硬压脚面，之前做过直边连接的版本，穿的时候脚面弯折会有明显的拉扯感，改成波浪形过渡之后，弯折时的应力分散到了三个波峰位置，拉扯感直接消了。

再说到实际用途，这个三维结构不光是用来做浇注模腔的加工参考，还能直接做帮面的应力仿真，把人走路时的弯折力、脚面的膨胀量、鞋带拉紧时的束紧力都加载到模型上，之前仿真的时候发现鞋带孔位置的应力集中系数到了3.7，容易出现拉裂，后来把鞋带孔周边的壁厚局部加厚到2.5mm，同时做了0.5mm的加强筋过渡，应力集中系数降到了1.8，完全满足量产的强度要求。还有表面的流线弧度，不是为了好看做的，是顺着气流方向走的，跑步的时候能减少帮面和风的摩擦阻力，虽然这个阻力值不大，但是对专业慢跑鞋来说，每一点阻力降低都能提升穿着体验。

安装边界这块还要注意，帮面后跟位置要预留港宝的安装位，港宝是1.5mm厚的TPU片，所以帮面内侧后跟位置要做一个深度1.6mm的沉台，沉台的边缘做0.3mm的倒角，方便港宝粘贴的时候定位，不会出现偏移。鞋头位置的内侧要预留防踢片的安装槽，防踢片是2mm厚的橡胶片，槽的深度2.1mm，和帮面外沿齐平，粘好之后不会有凸边，不会蹭到裤子。还有帮口位置的海绵包边预留位，整个帮口的上沿要做一个宽度4mm的台阶，海绵包边粘上去之后刚好和帮面外表面齐平，不会出现凸起的棱边。

之前给产线做试模的时候，还发现一个问题，就是曲面的脱模斜度不够，最早做的时候鞋头位置的脱模斜度只有1度，脱模的时候会把帮面表面拉毛，后来把所有外表面的脱模斜度调整到1.5度以上，内表面因为是和鞋楦贴合的，脱模斜度做到2度，试模的时候脱模就很顺畅了，表面粗糙度能直接做到Ra0.8，不用再做后续的表面打磨，直接就能喷色或者做覆膜处理。还有帮面的反光条安装位，在帮面后跟侧面做了一个长45mm宽8mm的平面区域，刚好能贴标准尺寸的反光条，不用再做后续的表面打磨找平，贴上去之后不会起翘。

做这类曲面结构最忌讳的就是光看外观不考虑实际穿着和装配，很多新手做的时候会把曲面做的很炫，但是一到试穿就各种卡脚、磨脚，或者装配的时候和中底、鞋楦对不上，要反复修模。这个模型的所有曲面都是G2连续的，不管是做模腔加工还是做3D打印样件，表面都不会有棱边，打印出来的样件直接就能套在鞋楦上做试穿验证，不用再做表面打磨。另外帮面底部的粘合面做了网格状的浅槽，槽深0.2mm，槽宽1mm，间距3mm，刷胶的时候胶水能渗到槽里，粘合强度比光面高40%以上，穿久了也不会出现帮面和中底开胶的问题。