高雅 蔣高明 張愛軍 張燕婷

摘要： 為實(shí)現(xiàn)雙針床紗架賈卡鞋材的快速設(shè)計(jì)，根據(jù)賈卡經(jīng)編機(jī)的實(shí)際經(jīng)紗紗路與梳櫛配置研究了該織物的成形原理，以及有別于經(jīng)軸供紗的紗架供紗的賈卡裝置的提花原理，且以一款特色產(chǎn)品為例介紹了該類織物的工藝設(shè)計(jì);并根據(jù)織物的工藝要求設(shè)計(jì)了與之密切相關(guān)的墊紗運(yùn)動(dòng)、賈卡偏移信息、穿經(jīng)規(guī)律在內(nèi)的主要工藝參數(shù)的數(shù)學(xué)模型;而且通過分析該類雙針床織物的線圈結(jié)構(gòu)特征，建立了與之相符的成圈、襯緯線圈結(jié)構(gòu)模型。在經(jīng)過分析編織原理、數(shù)學(xué)模型及線圈結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，采用VC++程序開發(fā)工具進(jìn)行編程，首次實(shí)現(xiàn)了雙針床紗架賈卡鞋材的計(jì)算機(jī)仿真。

關(guān)鍵詞： 雙針床;紗架;賈卡鞋材;設(shè)計(jì);仿真

Abstract： In order to realize the rapid design of jacquard shoe upper of double needle barcreel，the paper makes a study of the forming principle of this fabric according to the actual yarn route and arrangement of guide bars of jacquard warp knitting machine，and the jacquard principle of jacquard device from creel yarn feeding which is different from the warp beam yarn feeding，and introduces a process design of this fabric by taking a special product as an example. According to the technological requirements of the fabric，the mathematical model of main process parameters such as lapping movement，jacquard offset information and drawing-in lawsis designed. Based on the analysis of the loopstructure features of the fabric，the corresponding models of stitched and inlay loop structures are established. On the basis of analysis of knitting principle，mathematical model and loop structure，the computer simulation of jacquard shoe upper of double needle barcreel is achieved for the first time by using VC++ programming tool.

Key words： double needle bar; creel; jacquard shoe upper; design; simulation

經(jīng)編雙針床紗架賈卡鞋材是在帶有賈卡提花裝置和紗架供紗裝置的雙針床經(jīng)編機(jī)上生產(chǎn)的特殊提花鞋面織物（簡(jiǎn)稱鞋材）。區(qū)別于以往通過經(jīng)軸為賈卡梳櫛供紗的雙針床賈卡經(jīng)編機(jī)，紗架供紗裝置的加入解除了賈卡梳櫛在同一橫列的不同部位及不同橫列的送經(jīng)量限制，為經(jīng)編提花織物的工藝設(shè)計(jì)提供了新的可能，也增加了該類織物在鞋材市場(chǎng)上的占有率。由于采用帶有經(jīng)軸供紗裝置的賈卡經(jīng)編機(jī)生產(chǎn)的鞋面織物較早占據(jù)了經(jīng)編鞋材市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)外對(duì)其相應(yīng)的單層立體提花鞋材[1]和單賈卡雙色鞋材[2]的花型與工藝設(shè)計(jì)、普通雙賈卡提花鞋材[3]和提花間隔鞋材[4]的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、仿真模型等都有不同程度的研究。而通過紗架供紗的賈卡經(jīng)編機(jī)生產(chǎn)的紗架賈卡鞋材作為近兩年上新的產(chǎn)品，雖然受到歡迎但是其中的組織結(jié)構(gòu)與工藝技術(shù)卻少有研究報(bào)道。因此，本文在研究該類織物的成形原理、賈卡裝置的提花原理基礎(chǔ)上，對(duì)其提花組織及工藝設(shè)計(jì)做出具體介紹，并根據(jù)其工藝參數(shù)和結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與仿真。

1 經(jīng)編雙針床紗架賈卡鞋材的成形與設(shè)計(jì)

1.1 織物成形原理

經(jīng)編雙針床紗架賈卡鞋材主要通過帶有7把梳櫛的雙針床賈卡經(jīng)編機(jī)生產(chǎn)。圖1機(jī)型為RDPJ6/1（rachel double piezo jacquard 6 bars/1 jacquard bar）的經(jīng)編機(jī)的經(jīng)紗紗路和梳櫛配置，5把地梳GB1、GB2、GB3、GB5和GB6分別通過位于機(jī)前和機(jī)后的經(jīng)軸進(jìn)行供紗，而兩把分離式的賈卡梳JB4.1和JB4.2通過位于機(jī)器上方的紗架進(jìn)行供紗，紗架上每個(gè)筒紗的紗線經(jīng)過張力器、彈簧分紗桿、集絲板、過紗桿、分紗針及彈簧片各個(gè)裝置的張力調(diào)控，最終進(jìn)入賈卡導(dǎo)紗梳進(jìn)行織造。該類鞋面織物主要由底層、面層與連接層組成：GB1和GB2通過在前針床墊紗成圈形成織物的底層，GB3、GB5和GB6通過在后針床墊紗成圈編織該織物的面層，JB4.1和JB4.2主要在后針床墊紗成圈構(gòu)成面層的提花組織，并且通過在前后針床局部輪流墊紗來連接底層和面層，控制前后針床脫圈板的間距在2.5～4mm以保證連接層的合理厚度，該三維立體的結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)鞋材所需的透氣及抗壓緩沖的功能[5]。

1.2 賈卡提花原理

賈卡裝置可以在導(dǎo)紗梳櫛做橫移運(yùn)動(dòng)來墊紗成圈的同時(shí)提供其偏移運(yùn)動(dòng)的電信號(hào)，尤其是Piezo壓電賈卡，能夠?qū)崿F(xiàn)單獨(dú)控制每枚導(dǎo)紗針在針背墊紗和針前墊紗的偏移信號(hào)[6]，以此可在同一布面產(chǎn)生不同的墊紗效應(yīng)。由于雙針床經(jīng)編機(jī)做橫移運(yùn)動(dòng)墊紗的基本組織有奇偶兩個(gè)橫列[7]，包括8位數(shù)，因此一個(gè)提花單元的偏移信息也由8個(gè)信號(hào)組成，對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖2所示。那么賈卡裝置通過提供導(dǎo)紗梳從機(jī)頭偏向機(jī)尾的信號(hào)T（Transfer to another position）或者不偏移的信號(hào)H（Hold the original position），就可以精確改變每個(gè)提花組織的信息，最終呈現(xiàn)出表1所示的該類提花織物常用的幾種不同的結(jié)構(gòu)效應(yīng)。

在采用經(jīng)軸為賈卡梳櫛供紗的賈卡經(jīng)編機(jī)中，同一橫列統(tǒng)一送紗，由于受到送經(jīng)量的限制，在同一橫列設(shè)計(jì)不同用紗量的提花組織時(shí)必須考慮紗線張力均衡的問題，否則會(huì)造成局部紗線磨損或者大量斷紗等不良后果。而這在采用紗架為賈卡梳櫛供紗的賈卡經(jīng)編機(jī)中，由于每枚賈卡導(dǎo)紗針是由紗架上的每個(gè)筒紗基于消極式供紗的方式單獨(dú)進(jìn)行的[8]，因此，在同一橫列的不同部位可以自由設(shè)計(jì)如表1所示的用紗量差別較大的組織，并且不同橫列之間也可以設(shè)計(jì)用紗量差異的提花結(jié)構(gòu)。

1.3 工藝設(shè)計(jì)

機(jī)型RDPJ6/1，機(jī)號(hào)E24，脫圈板隔距3cm，牽拉密度145橫列/cm，機(jī)速500r/min，設(shè)計(jì)如表2所示的原料、墊紗數(shù)碼等工藝參數(shù)。根據(jù)鞋面不同部位的透氣及耐磨要求，在CAD軟件中可自由設(shè)計(jì)不同功能分區(qū)的花型意匠圖，針對(duì)每種顏色的意匠格定義不同的偏移信息，如圖3（a）設(shè)計(jì)的一款圓弧輪廓的童鞋的意匠圖，為深灰色的意匠格定義表1中的1#提花組織的偏移信息，為中灰色的意匠格定義4#提花組織的偏移信息，為淺灰色的意匠格定義8#提花組織的偏移信息，以及為了形成圓滑的輪廓進(jìn)行局部包邊的2#和4#提花組織。然后在CAD軟件中設(shè)置相關(guān)工藝參數(shù)并根據(jù)實(shí)際幅寬排版，進(jìn)行上機(jī)織造直接得到如圖3（b）所示的提花鞋面：A區(qū)域?qū)?yīng)1#提花組織——賈卡梳櫛在前后針床均成圈，B區(qū)域?qū)?yīng)4#提花組織——賈卡梳櫛在前針床成圈后針床襯緯，C區(qū)域?qū)?yīng)8#提花組織——賈卡梳櫛僅在后針床形成襯緯組織。由于地梳均采用透明的單絲形成底部組織，賈卡梳采用不透明的低彈紗進(jìn)行布面提花，A、B、C三個(gè)區(qū)域由于提花組織厚薄不同，在布面形成透明度差異的花型效果，尤其C區(qū)域設(shè)計(jì)的是一面襯緯組織使布面達(dá)到了幾近透明的視覺效應(yīng)，符合春夏透明質(zhì)感鞋材的流行趨勢(shì)。

2 主要工藝參數(shù)的數(shù)學(xué)模型

為了便于該類提花織物在計(jì)算機(jī)上的設(shè)計(jì)與仿真實(shí)現(xiàn)，采用數(shù)學(xué)語言表達(dá)其主要工藝參數(shù)，并建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型顯得尤為重要。

2.1 墊紗運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型

從機(jī)前觀察雙針床賈卡經(jīng)編機(jī)，橫移機(jī)構(gòu)一般位于機(jī)器右側(cè)的位置，控制導(dǎo)紗梳櫛從機(jī)頭向機(jī)尾進(jìn)行墊紗運(yùn)動(dòng)，用自然數(shù)標(biāo)注織針的間隙[9]，通過該數(shù)字記錄導(dǎo)紗梳櫛在針隙的路徑，以此來表征梳櫛的墊紗運(yùn)動(dòng)[10]。由于每把梳櫛在每個(gè)橫列均可以進(jìn)行前后針床的針背及針前的墊紗運(yùn)動(dòng)，因此建立數(shù)學(xué)矩陣LIAB對(duì)其進(jìn)行表述。如式（1）所示，其中的I∈{1、2、3…i}表示第i把梳櫛，∈{1、2、3…a}表示第a個(gè)橫列，B∈{1、2、3、4}依次表示導(dǎo)紗梳櫛在前針床的針背針前、后針床的針背針前的墊紗位置。那么本文工藝設(shè)計(jì)實(shí)例中JB4.1和JB4.2的墊紗數(shù)碼即可用式（2）中的L4AB、L5AB表示。

3 雙針床紗架賈卡鞋材的仿真實(shí)現(xiàn)

3.1 線圈結(jié)構(gòu)的仿真模型

雙針床紗架賈卡織物通過地梳層和賈卡梳提花層組合構(gòu)成了三維立體的結(jié)構(gòu)，地梳層常用到經(jīng)平組織，偏向前針床的地梳在后針床墊紗成圈，為賈卡梳在后針床形成襯緯組織而不滑脫出來提供了條件，由此賈卡提花層可用編鏈組織和單列的襯緯組織呈現(xiàn)具有透明度反差的提花效應(yīng)。按照該織物的主要線圈類型，通過對(duì)織物實(shí)際尺寸的測(cè)量取值，并且選取x軸作為線圈橫列方向y軸作為線圈縱行方向，z軸作為織物厚度方向，建立成圈和襯緯線圈結(jié)構(gòu)模型。

由于成圈結(jié)構(gòu)的線圈存在針前墊紗的運(yùn)動(dòng)，因此在6點(diǎn)模型[12]的基礎(chǔ)上增加厚度方向上的A、H兩點(diǎn)，建立如圖4（a）所示的成圈結(jié)構(gòu)模型，A點(diǎn)作為起始點(diǎn)，H點(diǎn)作為結(jié)束點(diǎn)用來連接下一個(gè)成圈線圈的起始點(diǎn)A點(diǎn)。由于襯緯組織只是夾在地梳之間不存在針前墊紗的運(yùn)動(dòng)，采用如圖4（b）所示的5點(diǎn)襯緯結(jié)構(gòu)模型，同樣E點(diǎn)作為該結(jié)構(gòu)的結(jié)束點(diǎn)來連接下一個(gè)組織的起始A點(diǎn)。

4 結(jié) 論

1）紗架單獨(dú)供紗解除了經(jīng)軸供紗對(duì)送經(jīng)量的限制，為經(jīng)編賈卡鞋材的工藝設(shè)計(jì)及產(chǎn)品研發(fā)提供了更多的可能。本文基于雙針床經(jīng)編機(jī)的經(jīng)紗紗路和梳櫛配置，分析了雙針床紗架賈卡鞋材的成形原理及賈卡提花原理，并以一款鞋材的工藝設(shè)計(jì)為例，通過使用紗架供紗裝置、設(shè)計(jì)特殊的原料及提花組織等方法，增加了產(chǎn)品的透氣與美觀，實(shí)現(xiàn)了功能和裝飾的統(tǒng)一。

2）在理論基礎(chǔ)上建立了符合該織物主要工藝參數(shù)和結(jié)構(gòu)特征的仿真模型，并且借助編程工具在WKCAD4.3系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了該類賈卡鞋材的織物仿真效果，驗(yàn)證了該模型的可行性，對(duì)從事該類產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)研究的工作者具有一定的參考意義。

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