Development of a boot-tree mold for manufacturing riding boots

Abstract

Мета роботи – розробка вдосконаленої форми, конструкції і способу проектування формувальної колодки для чобіт на основі 3D скану стопи та параметрів гомілки за допомогою функцій сучасних САПР. Запропонована в роботі конструкція формувальної колодки для взуття для кінного спорту, розроблена на основі антропометричних параметрів стопи та гомілки, проектується з використанням комбінації зворотного і прямого моделювання форми, що дозволяє досягти ідеальної оригінальної тривимірної форми, що поєднує ергономічність і красивий дизайн. Такий спосіб проектування дозволяє використовувати доступне цифрове обладнання для отримання вихідних даних. Виробництво такого виробу як взуття для кінного спорту (жокейські чоботи) вимагає додаткового оснащення у вигляді спеціальної формувальної колодки для формування халяви чобіт та надання їй особливої просторової форми. Формувальна колодка для чобіт представляє собою стилізовану форму ноги від стопи до коліна. Нижня частина, що відповідає колодці, проектується на основі параметрів середньої стопи з урахуванням вимог біомеханіки, фізіології і естетичних особливостей стилю взуття. Верхня частина повторює параметри гомілки і має специфічну асиметричну форму, яка забезпечує стильну і досконалу форму взуття для кінного спорту. Для отримання вихідних даних для проектування форми були проведені антропометричні обміри гомілок молодих жінок, розмір стопи яких відповідає середньому по обраній вибірковій сукупності. Проектування нижньої частини форми здійснювалося на основі усереднених параметрів стопи в програмному комплексі Crispin LastMaker на основі методу зворотного інжинірінгу. Проектування загальної форми відбувалося в середовищі PowerShape за допомогою функцій поверхневого, твердотільного і гібридного моделювання. Такий різновид чобіт повинен бути виготовлений в декількох повнотах, а також має бути забезпечена можливість виготовлення чобіт різного дизайну. Тому з метою ефективного застосування формувальної колодки (boot-tree) в роботі була запропонована форма-трансформер, яка дозволяє виготовляти чоботи різної ширини та з різною формою носкової частини завдяки конструкції з чотирьох частин, змінюючи взаємне розташування та окремі елементи яких можна досягти універсальності використання. Затяжна колодка виготовлялася шляхом фрезерування на професійному обладнанні (5-координатний станок) з ЧПУ із спеціальних поліпропіленових болванок (заготовок). Всі чотири фрагменти формувальної колодки виготовлялися в правому-лівому варіанті з деревини на 4-х-координатному ЧПУ-станку з поворотною віссю. Виготовлені на затяжних колодках та відформовані за допомогою формувальної колодки чоботи отримали схвальні відгуки про комфортні та естетичні властивості форми. Актуальність роботи обумовлена необхідністю оснащення взуттєвого виробництва вдосконаленими колодками і формувальними пристосуваннями з урахуванням вимог ергономіки і модного дизайну.

The proposed structure of the boot-tree developed on the basis of foot measurements is designed using a combination of reverse and direct modeling of the shape, which allows achieving the ideal and unique 3D shape combining ergonomic features and beautiful design. Such design method allows using the available digital equipment to obtain the initial data. The production of such footwear as riding boots requires additional equipment like a special mold for the formation of bootlegs, which are made using intermediate frame parts to ensure rigidity and preserving shape. The special mold of riding boots is a stylized shape of the leg from its foot to knee. The lower part corresponding to the shoe last is designed based on the parameters of the average foot, taking into account the requirements of biomechanics, physiology, and aesthetic features of the shoe style. The upper part repeats the parameters of the shin and has a specific asymmetrical shape, which ensures a stylish and perfect form of the riding boot. To obtain the initial data for designing the mold, there were performed anthropometric measurements of the shins of young women whose feet sizes correspond to the average ones in the selected sample. Designing of the lower part of the mold was carried out on the basis of the average parameters of the foot in Crispin LastMaker software complex using the method of reverse engineering. Designing of the general shape was performed in the PowerShape software environment by means of the features of surface, solid, and hybrid modeling. This type of boots must be made with several width-girth parameters, and the possibility to make boots with different designs must be provided. Therefore, in order to effectively use the molding means (a boottree), in the work, there was proposed the transforming mold, which allows making boots of different widths and with different shapes of the toe part due to its structure consisting of four parts changing the relative position and individual elements due to which it is possible to achieve multipurpose usage. Development of an improved shape, design, and method of designing a boot-tree molding means based on the foot 3d scan and shin measurements using the features of modern CAD software. Topicality of the work is based on the need to equip footwear production with the advanced lasts and molding means taking into account the requirements of ergonomics and fashionable design.