CN105249614B - 高跟鞋楦底板及中底仿真设计方法及仿真中底 - Google Patents

Abstract

本发明属于生活用品领域，具体提供了一种高跟鞋楦底板仿真设计方法。包括获取脚底模型、3D扫描脚底模型、3D扫描标准鞋楦底板、3D数据影像模型拟合以及调整并修改鞋楦底板3D数据影像模型数个步骤。同时，本发明还提供了基于本发明的高跟鞋楦底板仿真设计方法的中底仿真设计方法以及仿真中底。达到的有益效果是通过该中底仿真模型制备获得的高跟鞋中底具有合脚、节省面料、装配速度快等优点。可有效防止高跟鞋不合脚带来的穿着不舒适、并减少大脚骨等高跟鞋病的发生。

Description

高跟鞋楦底板及中底仿真设计方法及仿真中底

技术领域

本发明属于生活用品领域，具体涉及一种高跟鞋楦底板及中底仿真设计方法及仿真中底。

背景技术

高跟鞋是指鞋跟高度高于鞋掌的鞋。高跟鞋有许多种不同的款式，尤其是在鞋跟的变化上更是非常多，如细跟、粗跟、楔型跟、钉型跟、槌型跟、刀型跟等。高跟鞋除了增加高度，还可以增进诱惑力，增加女性的美感和身体魅力，是爱美女士的最爱。

但是传统的高跟鞋楦底板及中底设计并未考虑到鞋跟增高了之后的脚掌着陆状态。使得制备出的高跟鞋很难真正合脚，不合脚的高跟鞋对人的身体健康会造成很大伤害，长期穿着不合脚的高跟鞋，会造成很多高跟鞋病，如大脚骨病，脚踝变形等。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种高跟鞋楦底板及中底仿真设计方法，并同时提供基于前述方法制作的仿真中底。通过该中底仿真模型制备获得的高跟鞋中底具有合脚、节省面料、装配速度快等优点。

本发明首先提供了高跟鞋楦底板仿真设计方法，包括如下步骤：

1)获取特定鞋跟高度下的脚底模型；

2)在脚底模型上设置脚底模型位置刻度标记，3D扫描做好标记的脚底模型，并将其转换成脚底模型3D数据影像模型；

3)在标准鞋楦底板上设置与2)所述的脚底模型位置刻度标记相应的鞋楦底板位置刻度标记，3D扫描标准鞋楦底板，并将其转换成鞋楦底板3D数据影像模型；

4)通过脚底模型位置刻度标记和与之相应的鞋楦底板位置刻度标记，将脚底模型3D数据影像模型与鞋楦底板3D数据影像模型拟合在一起；

5)调整并修改鞋楦底板3D数据影像模型，使之与所述脚底模型3D数据影像模型相适应，调整完毕即得鞋楦底板仿真模型。

优选的，1)中通过以下方法获取特定鞋跟高度下的脚底模型：

S1使用楦机制作标准楦，并依据该标准楦制作标准中底；

S2将标准中底的后跟垫高至特定高度；

S3在标准中底的上表面铺设橡皮泥；

S4在所述橡皮泥上表面印制脚型模；

S5向所述脚型模内倒入原子灰，待原子灰硬化后，分离原子灰和橡皮泥，即得原子灰制成的脚底模型。

优选的，S3中铺设的橡皮泥的厚度为4-6mm。

优选的，S3中橡皮泥铺设完毕后，在橡皮泥的上表面铺设一层PE薄膜，S4中在所述PE薄膜的上表面进行脚型模的印制。

本发明还提供了基于前述高跟鞋楦底板仿真设计方法的中底仿真设计方法，包括如下步骤：

A1上表面调整：取中底3D模型，将中底3D模型的上表面制作成与本发明的鞋楦底板仿真模型相吻合的凹面；

A2下底面调整：通过调整中底3D模型的厚度，将中底3D模型的后脚掌的下底面调整成一个弧面，且后脚掌左右两侧边缘厚度对称；通过调整中底3D模型的厚度，将中底3D模型的前脚掌的下底面调整成一个弧面，且前脚掌左右两侧边缘厚度对称；

A3即得中底仿真模型。

优选的，所述A2和A3之间还设置有步骤A2.1，A2.1中底3D模型的边缘经减厚处理。进一步优选的，所述边缘经减厚处理具体为：中底3D模型的下底面自后脚掌方向至前脚掌方向设有厚度逐渐减少的中底底部凸起，所述中底底部凸起位于所述后脚掌的部分与其周边的中底的厚度差为1～1.5mm。进一步优选的，中底3D模型的边缘厚度为4mm。

同时，本发明还提供了基于前述本发明的高跟鞋楦底板及中底仿真设计方法的仿真中底，所述仿真中底的两侧的下底面分别设置有多个锥形尖刺。进一步优选的，所述仿真中底的两侧的下底面分别设置有5个锥形尖刺。

优选的，所述仿真中底的前脚掌的上表面设有与人体脚趾对应的5个脚趾窝。

优选的，所述仿真中底的前脚掌与仿真中底的中部之间设有横向的止滑带。进一步优选的，所述止滑带为止滑凸条。

优选的，所述仿真中底的后脚掌的前端开设有两个卡套式定位孔。

优选的，所述仿真中底的后脚掌的中部下底面，设有与高跟鞋鞋跟上表面的两个固定柱分别对应的两个鞋跟固定盲孔。两个鞋跟固定盲孔与高跟鞋鞋跟的两个固定柱相互定位配合，使得中底的生产和装配过程减少人工比对，更为省时省力，装配效率更高。

基于以上技术方案，本发明的有益效果为：通过本发明的高跟鞋楦底板及中底仿真设计方法及中底仿真模型及仿真中底改变了原有的产品形状和结构性状，将楦底曲面及中底曲面设计成与脚底曲面吻合一致的仿真曲面，让脚在穿高跟鞋的时候与中底表面的接触面积得到增加，减少了脚底单位面积的受力，同时也使脚底各个部位的受力更加均衡，更符合脚的自然生物力学原理，从而让人穿着更加舒适，减少大脚骨等高跟鞋病的发生。同时，通过本发明的高跟鞋楦底板及中底仿真设计方法及中底仿真模型制备获得的高跟鞋中底还具有节省面料、装配速度快等优点。

具体的，首先适当增加楦底及中底内侧的宽度，使中底更多的面积托住脚底。关键是在前掌着地的地方，将中底的宽度也做了加宽3.4mm设计，能够将凸形跖骨头用凹形的中底面完整托住，跖骨就不会往侧边挤出变形，同时在足横弓部位中底是设计成微微凸起的，也能托住足弓，起到了保护前足弓的作用。其次符合高跟状态下的脚型变化规律，将后段设计成内高外低。因为人脚第一跖骨前面比第五跖骨的位置更靠前，当脚后跟抬高时着地点前移就会产生旋转效应，脚的后段底面会变成内高外低，内高外低的中底面与内高外低的脚底面刚好是吻合的，就能让中底内外侧同时托住脚底。第三就是将中底的后段设计成厚薄不均的状态，上表面凹面要与楦底凸面吻合(与楦底吻合也就是与脚底吻合，因为楦底是用脚底模型仿真设计出来的)，这样的设计能够让脚落在中底表面的时候，每个地方都能够同时均匀的与中底面接触，中底对脚底就能均匀支撑，通过调整中底内外侧不同部位的厚薄，使中底既能与脚底曲面吻合，又能与地面平行，使鞋跟能垂直以保持重心平衡。这样的中底能避免传统中底的问题，传统中底有一种不符合脚底生物力学的现象，当脚底后段的外侧与中底面接触到的时候，脚底内侧还没接触到中底，脚在受到身体的重力作用时，脚底外侧中间被受力往上抬，内侧则被受力往下压，这时脚踝关节就会产生不必要的扭力作用，长期作用会使脚踝关节受损，中底后段设计成与脚底吻合的内高外低状态，彻底解决了这个问题。

同时，本发明中的脚趾窝和止滑带的设计，可以有效防止穿戴高跟鞋走路时脚掌向前滑动。具体的，通过在脚底的前掌跖骨下凸点将中底设计成与跖骨吻合的下凹曲面；在脚底跖骨与脚趾连接的关节位置是一个往上凹的形状，就在中底对应位置设计一条凸起阻滑凸条；同时在每个脚趾的底面设置一个凹形的脚趾窝，通过这几个设计的共同作用，起到多重防滑的效果，使脚穿高跟鞋往前滑的问题得到很好的解决，减少脚在穿着高跟鞋时向前的滑动量，提高脚的稳定性。并且这个防滑条是低密度的柔软结构，既阻滑又不会顶脚。

同时，本发明的边缘经减厚处理可以使高跟鞋内侧更贴脚，还能够节约材料提高产品质量。具体的，通过减薄中底后段掤帮部位的厚度，可以减少鞋帮面掤帮包住中底的面积；另外在中底腰窝的内侧部位，通过加大中底上表面宽度及减小下表面宽度使中底侧边斜度加大，同时将中底的腰窝内侧底侧面边缘的棱角去掉，设计成一个大斜角的顺滑曲面，使之尽可能接近于脚内侧的腰窝斜面的斜度，当鞋帮面掤帮包住中底时，内侧边缘就不会因为中底厚度在斜度不足的原因往外顶住帮面，这样鞋帮面就能贴紧包住中底，中底上面与鞋帮面之间就不会产生空隙。最后，由于厚度的削减，还可实现在提高产品质量的同时减少材料用量的目的。

同时，本发明的锥形尖剌设计可以增加高跟鞋掤帮的牢固程度。具体的，通过在中底的腰部下表面设置强化固定鞋帮面的锥形尖刺(约占前后总长1/3的位置，距边5-6mm)，当鞋子掤帮鞋面帮脚边粘在中底下面的时候，尖刺能够勾住鞋帮面，鞋帮面在成型生产时都是较高温作业，高温会让鞋帮面产生收缩，还会让粘住中底和帮面的胶水熔化而开胶，收缩和开胶的双重作用下，鞋帮面往往会在生产过程中产生松脱现象影响产品质量，有了这些中底上的锥剌勾住鞋帮面，就可以避免松脱现明发生。

同时，本发明中的卡套式定位孔可以与鞋楦底面上相应的卡套式固定柱相配合，实现中底的卡套式临时固定，取代传统的所有固定方法，在省时又省力节约成本的基础上，加快装配生产效率。

附图说明

图1是本发明的仿真中底的俯视结构示意图；

图2是本发明的仿真中底的仰视结构示意图。

图中：1为脚趾窝；2为止滑凸条；3为卡套式定位孔；4为锥形尖刺；5为中底边缘；6为中底底部凸起；7为鞋跟固定盲孔。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明的技术构思作详尽阐述。在以下具体实施例中为了清楚方便的表述技术方案及效果，使用了一些具体限定的数据，其仅为本发明的尤佳实例，不应当理解成对本发明保护范围的限制，本发明的保护范围应以权利要求书限定的内容为准。同时，在具体实施例中，如无特别说明，均使用行业内通用的术语和器械设备加以实现。

具体实施如下：

一、获取特定鞋跟高度下的脚底模型

S1使用楦机制作标准楦，并依据该标准楦制作标准中底；

S2将标准中底的后跟垫高至特定高度；

S3在标准中底的上表面铺设橡皮泥；橡皮泥的厚度为4-6mm。

S4在所述橡皮泥上表面印制脚型模；

S5向所述脚型模内倒入原子灰，待原子灰硬化后，分离原子灰和橡皮泥，即得原子灰制成的脚底模型。

二、依据获取的脚底模型的高跟鞋楦底板仿真设计方法

1)获取特定鞋跟高度下的脚底模型；

2)在脚底模型上设置脚底模型位置刻度标记，3D扫描做好标记的脚底模型，并将其转换成脚底模型3D数据影像模型；

3)在标准鞋楦底板上设置与2)所述的脚底模型位置刻度标记相应的鞋楦底板位置刻度标记，3D扫描标准鞋楦底板，并将其转换成鞋楦底板3D数据影像模型；

4)通过脚底模型位置刻度标记和与之相应的鞋楦底板位置刻度标记，将脚底模型3D数据影像模型与鞋楦底板3D数据影像模型拟合在一起；

5)调整并修改鞋楦底板3D数据影像模型，使之与所述脚底模型3D数据影像模型相适应，调整完毕即得鞋楦底板仿真模型。

三、依据得到的鞋楦底板仿真模型的中底仿真设计方法

A1上表面调整：取中底3D模型，将中底3D模型的上表面制作成与“二”中获得的鞋楦底板仿真模型相吻合的凹面；

A2下底面调整：通过调整中底3D模型的厚度，将中底3D模型的后脚掌的下底面调整成一个弧面，且后脚掌左右两侧边缘厚度对称；通过调整中底3D模型的厚度，将中底3D模型的前脚掌的下底面调整成一个弧面，且前脚掌左右两侧边缘厚度对称；

A2.1中底3D模型的边缘经减厚处理：所述边缘经减厚处理具体为：中底3D模型的下底面自后脚掌方向至前脚掌方向设有厚度逐渐减少的中底底部凸起，所述中底底部凸起位于所述后脚掌的部分与其周边的中底的厚度差为1～1.5mm；

A3即得中底仿真模型。

四、依据得到的中底仿真模型制作的仿真中底

所述仿真中底的两侧的下底面分别设置有多个锥形尖刺。所述仿真中底的前脚掌与仿真中底的中部之间设有横向的止滑带。所述仿真中底的后脚掌的前端开设有两个卡套式定位孔。所述仿真中底的后脚掌的中部下底面，设有与高跟鞋鞋跟上表面的两个固定柱分别对应的两个鞋跟固定盲孔。

以下提供数个给出了更多技术细节的实施例。

实施例1：以国标230号女高跟鞋设计的高跟鞋楦底板仿真设计方法实例

具体步骤如下：

1、按照现有国标楦设计制作出传统的标准中底，将标准中底后跟垫高到楦的后跷相同高度，并固定在一个方形盒中，盒子比人的脚稍长一些和宽一些，标准中底后跟高度为国标楦的实际后跷高度。(本实施例中以70mm后跷高度的浅口尖头超长女高跟鞋为设计模型)。

国标70mm后跷的鞋楦主要设计数据如下：

跖围217mm；跗围208mm；基本宽度73.1mm；拇指里宽27.7mm；小指外宽41.3mm；第一跖指里宽30.2mm；第五跖指外宽42.9mm；宽窝外宽32.6mm；踵心全宽50mm；前掌凸度5mm；底心凹度7.5mm；踵心凸度3mm。

2、在标准中底四周及标准中底上表面铺上橡皮泥，四周的橡皮泥比标准中底上表面的橡皮泥高，中底面上的橡皮泥厚度为4-6mm，在橡皮泥上面再垫一层PE薄膜。

3、找一个标准36码的脚模，然后让标准脚模按正常的直立状踩在标准中底上面的PE薄膜上，在橡皮泥上踩出标准36码的脚底形状，得到脚型模。

4、待橡皮泥干燥之后，将原子灰泥倒入到脚型模中，几个小时之后，原子灰硬化，原子灰硬化后与橡皮泥分离出来，即得脚底模型。

5、在脚底模型上按标准楦底对比做好相关的位置刻度标记，在着地点画出刻痕线以及前后画出中线，运用3D扫描技术扫描脚底模型的3D形状，然后将其转换成3D数据影像模型。

6、在国标楦上画出和脚底模型相应的位置刻度标记，运用3D扫描技术扫描国标楦的3D形状，然后将其转换成3D数据影像模型。

7、按照标记的位置刻度标记，用3D逆向工程软件将5和6获得的两个3D数据影像模型拟合在一起。

8、用逆向工程软件的线条工具重构并修正现有的国标楦3D数据影像模型，重构的方法是用对应的脚底模型3D数据影像模型替换现有国标楦与脚底模型不符的部份，使国标楦符合脚底实际形状，用3D逆向工程软件描出准确的3维线条，去掉错误的国标楦三维线条，取脚底模型实物线条，最后设计出一个新的和脚底模型相应的鞋楦底板仿真模型。本实施例中使用的3D逆向建模软件是Imageware和Rhinoceros(犀牛)软件。

通过以上调整，最后获得的鞋楦底板仿真模型相较之于国标楦的相关数据发生了如下变化：前掌内侧第一跖骨头凸度增加，前掌外侧凸度变小，呈现出内低外高的与脚底相吻合的实际凸度；底心凹度则呈现出内高外低的状态，外纵弓会拉得更直，内纵弓会更弯。内侧凹度约10mm，中心凹度约7mm，外侧凹度约5.5mm。踵心凸度4mm，最终呈现的都是实物仿真数据，不再是测量模拟设计数值，楦底的凸度位置与国标楦对比产生了明显变化，仿真取代模拟，无数3D准确点云数据取代了有限点的模拟数据。

重构获得的鞋楦底板仿真模型的主要位置数据：踵心全宽设为52mm，内侧比外侧宽1mm，即内宽26.5mm，外宽25.5mm。腰窝外宽33mm比国标加宽0.4mm，腰窝内侧比国标楦加宽4mm。第一跖指里宽33.2mm，比国标加宽3mm。第五跖指外宽43.3mm,比国标加宽0.4mm。

实施例2：本实施例提供一个以实施例1获得的鞋楦底板仿真模型为基础的中底仿真设计方法方法实例

具体步骤如下：

1、根据实施例1获得的鞋楦底板仿真模型，设计与之吻合的中底3D模型的上表面基本形状。中底3D模型得上表面弧度及宽度等数据与鞋楦底板仿真模型一致，中底3D模型的上表面为与鞋楦底板仿真模型下底面相吻合的凹面。

2、由于仿真设计的鞋楦底板仿真模型是一个象脚一样的自由曲面，其后跟的跟面部位是内高外低。内外高低不一样会导致鞋跟装配后不能垂直于地面，因此中底后段下底面与跟连接面内外须对称，高度要设计成一样。运用3D软件的相关工具放置好中底3D模型的底面，然后设计中底的下底面，使中底3D模型的下底面内外等高，中底则形成内侧比外侧厚的状态，踵心线的内侧比外侧厚约1.5mm，跟口线内侧比外侧厚2.5mm，鞋子成品装上鞋跟之后仍然能够垂直，符合力学原理，同时也有利于生产时后帮机成型扫帮。

3、同2中步骤类同方式，设计出中底3D模型前掌着地点的中底厚度。由于在高跟状态下脚底前掌第一跖骨比第五跖骨更低，所以中底必须是内薄外厚才能使鞋子站稳，第一跖骨头位置是最薄点，最薄点取2mm厚，过这个点水平放置中底前掌底面的着地面，使前掌着地点内外侧要与后跟内外侧保持平行，使中底的下底面符合四点平的原理，最终的成品鞋才能在地面站稳。

4、中底3D模型下表面边的边缘宽度收窄设计，按传统中底标准第五跖趾之后的外侧及后跟收窄2.5-3mm，内侧自踵心切线开始往前增加收窄量，踵心切线位置收4mm，腰窝最凹处收8mm，大于传统中底的收窄量的设计数据，传统设计是内外一致斜度，容易在腰窝产生空隙，增加收窄量有利内腰鞋帮面成型生产时贴紧楦面，减少腰窝空隙。

5、边缘减厚处理：中底3D模型的中收心最大厚度设置与传统中底设计厚度一样，后段离开地面部分边缘绷帮位置减厚1mm处理，另外，在中底3D模型后半部份下底面的边缘实行梯形状减厚1.5mm，中间减厚1mm，中间到边缘呈现坡状递进，边缘整体总厚度约减了2.5mm。同时，可选的，加大中底腰窝内侧边墙的斜度角，宽度为10-12mm，使中底3D模型的下底面的中间与边缘形成一个1-1.5mm的高度差。最后中底周围边墙厚度就会小于中间的厚度。因为鞋帮面要包住中底边缘10mm以上的宽度，鞋帮面材料有一个厚度，几层加在一起有1.5-2.5mm，完全可以将中底边减薄1-1.5mm，既可节约帮面皮料，又可让掤帮后的底面更平整。

6、即得本实施例的中底仿真模型。

实施例3：由实施例2的中底仿真设计方法制备获得的中底仿真模型

如附图所示，实施例3的中底仿真模型的两侧的下底面分别设置有5个锥形尖刺。且其前脚掌的上表面设有与人体脚趾对应的5个脚趾窝。且其前脚掌与中底仿真模型的中部之间设有横向的止滑凸条。且其后脚掌处开设有两个以上的卡套式定位孔。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高跟鞋楦底板仿真设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)获取特定鞋跟高度下的脚底模型；

2)在脚底模型上设置脚底模型位置刻度标记，3D扫描做好标记的脚底模型，并将其转换成脚底模型3D数据影像模型；

3)在标准鞋楦底板上设置与步骤2)所述的脚底模型位置刻度标记相应的鞋楦底板位置刻度标记，3D扫描标准鞋楦底板，并将其转换成鞋楦底板3D数据影像模型；

4)通过脚底模型位置刻度标记和与之相应的鞋楦底板位置刻度标记，将脚底模型3D数据影像模型与鞋楦底板3D数据影像模型拟合在一起；

5)调整并修改鞋楦底板3D数据影像模型，使之与所述脚底模型3D数据影像模型相适应，调整完毕即得鞋楦底板仿真模型；

步骤1)中通过以下方法获取特定鞋跟高度下的脚底模型：

S1使用楦机制作标准楦，并依据该标准楦制作标准中底；

S2将标准中底的后跟垫高至特定高度；

S3在标准中底的上表面铺设橡皮泥；

S4在所述橡皮泥的上表面印制脚型模；

S5向所述脚型模内倒入原子灰，待原子灰硬化后，分离原子灰和橡皮泥，即得原子灰制成的脚底模型。

2.根据权利要求1所述的高跟鞋楦底板仿真设计方法，S3中铺设的橡皮泥的厚度为4-6mm。

3.一种中底仿真设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

A1上表面调整：取中底3D模型，将中底3D模型的上表面制作成与权利要求1或2的方法获得的鞋楦底板仿真模型相吻合的凹面；

A2下底面调整：通过调整中底3D模型的厚度，将中底3D模型的后脚掌的下底面调整成一个弧面，且后脚掌左右两侧边缘厚度对称；通过调整中底3D模型的厚度，将中底3D模型的前脚掌的下底面调整成一个弧面，且前脚掌左右两侧边缘厚度对称；

A3即得中底仿真模型。

4.根据权利要求3所述的中底仿真设计方法，其特征在于，所述A2和A3之间还设置有步骤A2.1，A2.1中底3D模型的边缘经减厚处理。

5.根据权利要求4所述的中底仿真设计方法，其特征在于，所述边缘经减厚处理具体为：中底3D模型的下底面自后脚掌方向至前脚掌方向设有厚度逐渐减少的中底底部凸起，所述中底底部凸起位于所述后脚掌的部分与其周边的中底的厚度差为1～1.5mm。

6.一种由权利要求3～5任一所述方法获得的中底仿真模型制备的仿真中底，其特征在于：所述仿真中底的两侧的下底面分别设置有多个锥形尖刺。

7.根据权利要求6所述的仿真中底，其特征在于：所述仿真中底的前脚掌与仿真中底的中部之间设有横向的止滑带。

8.根据权利要求6所述的仿真中底，其特征在于：所述仿真中底的后脚掌的前端开设有两个卡套式定位孔。

9.根据权利要求6所述的仿真中底，其特征在于：所述仿真中底的后脚掌的中部下底面，设有与高跟鞋鞋跟上表面的两个固定柱分别对应的两个鞋跟固定盲孔。