陳 曦， 繆旭紅， 劉 青， 董智佳

(江南大學 針織技術教育部工程研究中心， 江蘇 無錫 214122)

橫編全成形管狀織物主要是通過電腦橫機上織物編織寬度方向參與工作的織針數(shù)的增減、織物組織結構的變化和線圈長度的增減來改變織物的尺寸，以形成各種形狀的管狀織物[1]。橫編全成形管狀織物有直筒形、U形、T形、Y形、X形等多種形狀，其中，以Y形三通管應用最廣，最為常用，且根據(jù)使用情況的不同，所需Y形三通管織物的尺寸、管間的角度分布也不盡相同，需針對Y形三通管的形狀、尺寸與角度設計編織工藝以滿足市場應用需求。

目前對橫編全成形管狀織物的研究中，大部分都是采用普通雙針床電腦橫機，利用持圈收放針的方法研究管狀織物的成形與編織工藝。該成形方法雖簡單易行，但存在無法任意改變管狀織物橫向尺寸的問題。本文將采用雙針床全成形電腦橫機，利用移圈收針的方法，以Y形三通管為例，研究全成形管狀織物的設計方法與編織工藝，以期為全成形管狀織物的開發(fā)提供理論參考。

1 Y形三通管成形工藝

采用雙針床電腦橫機以筒狀編織Y形三通管織物時，前后針床輪流編織單面組織，且為保證織物各處受力均勻，一般采用緯平針組織。全成形編織時，Y形三通管織物縱向長度的改變通過增減編織橫列數(shù)實現(xiàn)，橫向?qū)挾鹊母淖兺ㄟ^增減參與編織的織針數(shù)實現(xiàn)，而改變參與編織的織針數(shù)有2種方法：持圈收放針與移圈收放針[2]。

1.1 持圈收放針

持圈收放針是指在編織時，要減少織針上的線圈既不轉移也不脫掉，只是暫時退出編織，舊線圈保持在針鉤內(nèi)，待完成所收針數(shù)后，使暫時退出編織而針鉤內(nèi)握持著線圈的織針再重新進入工作[3]。

利用持圈收放針的方法編織Y形三通管織物，需將其三維結構轉換為二維圖樣[4]，再考慮如何采用持圈收放針的方法成形，如圖1所示。其中二維展開圖為前針床編織部分，后針床與之相同，圖中灰色部分即為持圈收放針編織部分，具體編織過程見圖1(c)所示。由圖可知：利用持圈收放針編織Y形三通管織物時，編織下側通管的織針數(shù)是編織上側單個通管的織針數(shù)的2倍，使編織而成的Y形三通管織物下側通管的管徑比上側通管的管徑大，3個通管管徑不能達到完全相同，這意味著按照持圈收放針的方法設計Y形三通管織物時，不能隨意改變?nèi)ü艿墓軓絽?shù)，但在全成形編織中，可利用持圈收放針形成各種斜線、弧線形狀[5]，達到改變織物形狀的目的。

圖1 持圈收放針編織Y形三通管織物Fig.1 Y-shaped three-way pipe fabric knitted by narrowing and widening with holding loop.

1.2 移圈收放針

移圈收針是將要退出編織的織針上的線圈轉移到相鄰織針上并使其退出編織[3]，從而達到減少參與編織的針數(shù)、縮減織物寬度的目的。在電腦橫機上，一般先將要移圈針上的線圈翻到對面針床[6]，經(jīng)針床橫移后，再將其翻回到原針床的相應針上，以達到收針的目的。放針是使沒有線圈的空針加入編織以增加參與編織的針數(shù)，達到增加織物寬度的目的。移圈收放針見圖2所示。全成形編織時，移圈收放針可實際改變織物的橫向?qū)挾?，滿足各種管狀織物的全成形編織。

圖2 移圈收放針編織圖Fig.2 Knitting diagram of narrowing and widening by transferring loop

由于普通的雙針床電腦橫機無法實現(xiàn)滿針筒形編織的同時進行移圈收放針，所以之前成形編織Y形三通管織物時，都是采用持圈收放針的方法。而現(xiàn)在的日本島精SWG-N2系列雙針床全成形電腦橫機，利用其特殊的全成形織針，可在織針的滑動片上實現(xiàn)翻針、移圈動作[7-8]，移圈動作見圖3所示。在織針的針鉤內(nèi)握持著線圈的同時，利用滑動片進行翻針、移圈，從而實現(xiàn)在滿針筒形編織的同時進行前、后針床的移圈收放針。利用這一進步的橫機技術，采用移圈收放針編織Y形三通管織物時，在機寬范圍內(nèi)可任意改變3個通管的管徑大小，滿足不同規(guī)格參數(shù)的Y形三通管織物的全成形編織。

圖3 全成形織針移圈Fig.3 Fully-fashioned needle transfers loop

2 Y形三通管工藝設計與計算

采用移圈收放針的成形方法設計Y形三通管的編織工藝，并根據(jù)Y形三通管的形狀結構、織物的尺寸與密度，計算編織過程中的相關參數(shù)[9]，以編織出符合一定形狀要求的三維成形織物。

2.1 編織工藝設計與計算

圖4示出Y形三通管織物結構。其中圖4(b)為前針床編織部分的平面二維形狀圖，后針床編織情況與前針床相同，按照編織情況，可將其分為A1、A2、B、C 4個部分，圖中α表示Y形三通管下側2分管間的夾角。

圖4 Y形三通管織物結構Fig.4 Y-shaped three-way pipe fabric structure.

根據(jù)圖4對Y形三通管織物的編織工藝參數(shù)進行計算，計算公式如下：

式中：D為Y形三通管的管徑，cm；H為Y形三通管的管高，cm；PA為織物的橫密，縱行/(10 cm)；PB為織物的縱密，橫列/(10 cm)；T為Y形三通管織物的單管編織針數(shù)；L為Y形三通管織物的單管編織行數(shù)；N為Y形三通管織物收針時左/右單側收針針數(shù)。

根據(jù)以上計算公式，得到Y形三通管織物的編織工藝參數(shù)后，對其編織工藝進行設計。在設計時，需考慮到編織方向的問題[10]，從圖4(b)看出，若采用從上到下的編織方向，在圖中B部分需采用放針編織；若采用從下到上的編織方向，則在B部分利用移圈收針編織。本文以從下到上的編織方向為例，利用移圈收針的方法設計Y形三通管織物的編織工藝：在A部分，采用2把紗嘴分別在左、右兩側針床同時筒形編織A1、A22部分，前、后針床編織針數(shù)都是2T針，編織行數(shù)為L行；在B部分，采用1把紗嘴筒形編織連接區(qū)域，并利用移圈收針的方法收針編織，前、后針床左右兩側的收針針數(shù)都為N針；在C部分，采用1把紗嘴筒形編織，前、后針床編織針數(shù)都為T針，編織行數(shù)為L行。

2.2 收針工藝設計與計算

在實際應用中，需用到不同角度的Y形三通管，因此在設計Y形三通管織物時，也需要考慮到角度的變化[11-12]。Y形三通管織物間角度的大小由B部分移圈收針時的收針工藝決定。根據(jù)圖4(b)中B部分的二維形狀，織物中間部分的編織行數(shù)應大于左右兩側的編織行數(shù)，因此該部分存在中間與左右兩側編織行數(shù)間比例的問題。此外，編織的同時前、后針床左右兩側的線圈都需要向中間部分移圈收針，收針的速率也會影響Y形三通管織物間夾角角度的變化。綜上，B部分中間與左右兩側編織行數(shù)的比例與左右側線圈向中間移圈收針的速率共同決定了Y形三通管織物間夾角角度的變化。

根據(jù)以上對Y形三通管織物收針工藝的分析，可將圖4(b)中B部分的右側收針形狀四邊形QMNO(灰色部分)簡化，簡化后的右側收針形狀見圖5，左側收針形狀與其垂直方向?qū)ΨQ。

圖5 Y形三通管織物B部分右側收針形狀Fig.5 Right side narrowing shape of Y-shaped three-way pipe fabric part B

根據(jù)圖5對Y形三通管織物右側收針編織工藝進行計算，計算公式如下：

式中：L1為Y形三通管織物B部分收針時的左/右側編織行數(shù)；L2為B部分收針時的中間編織行數(shù)。

按照以上關系式的推導，得到收針編織時，左/右側編織行數(shù)與中間編織行數(shù)、左/右側收針針數(shù)三者的比例與Y形三通管織物管間夾角角度之間的關系式。為便于表述，將三者的比率定義為“編織收針比例”，表示一個循環(huán)中，左/右側編織行數(shù)與中間編織行數(shù)、左/右側收針針數(shù)之間的比例。

編織收針比例不同，編織得到的Y形三通管織物管間夾角不同。按照關系式推算可知，當左/右側編織行數(shù)與中間編織行數(shù)的比值越大時，Y形三通管織物管間夾角α越大；當左/右側編織行數(shù)與中間編織行數(shù)的比值相同時，左/右側收針針數(shù)越多，Y形三通管織物管間夾角α也會越大。

在已知所需Y形三通管間夾角α的情況下，利用公式計算得到收針時的編織收針比例。根據(jù)左/右側收針針數(shù)N與編織收針比例設計B部分的收針工藝：設夾角為α時，計算得到的編織收針比例為x∶y∶z，表示1個循環(huán)中，Y形管織物左/右側線圈編織x行，中間部分線圈編織y行，左/右側線圈分別向中間收針z次，每次1針[13]，而按照以上工藝編織B收針部分的編織循環(huán)數(shù)為N/z。

為保證Y形三通管織物在B收針部分的受力均勻性，還需要將左/右側線圈向中間收針時的收針點分不同區(qū)域分散分布，按照計算得出的編織收針比例x∶y∶z，將B部分平均劃分為“2z+1”個區(qū)域進行收針。以z=2時為例，B部分收針點分布見圖6。將B部分平均劃分為5個區(qū)域，每個循環(huán)中左/右側線圈各收2針，共收4針，分別分布在圖6中的①、②、④、⑤區(qū)域中，因中間區(qū)域③的編織行數(shù)大于左/右側編織行數(shù)，故不在此區(qū)域進行收針。通過將B部分的收針點分區(qū)域分散分布，既可得到滿足角度要求的Y形三通管織物，又可保證織物在使用時受力均勻。

圖6 z=2時Y形三通管織物B部分收針點分布Fig.6 Narrowing point distribution of Y-shaped three-way pipe fabric part B when z=2

3 Y形三通管編織實例

按照以上對Y形三通管織物編織與收針工藝的計算公式，選擇生活中較為常用的管間夾角α為90°和120° 2種角度的Y形三通管，在日本島精SDS-ONE APEX 3花型設計系統(tǒng)上設計編織與收針工藝，并采用不同的管徑、織物密度與相同的紗線原料(66.67 tex錦綸)在日本島精SWG-061N2 15G雙針床全成形電腦橫機上進行實例編織，雙方面驗證計算公式的準確性與設計方法的可行性。

3.1 不同管徑

針對管間夾角α=90°的Y形三通管，設計了3種不同管徑的編織工藝，利用計算公式計算編織工藝參數(shù)，得到不同管徑的Y形三通管織物編織工藝參數(shù)，見表1。需要注意的是，為便于設計Y形三通管收針時的收針工藝，單管編織針數(shù)T最好為偶數(shù)。將α=90°代入編織收針比例的計算公式，得到2∶3∶2的編織收針比例，其表示在收針編織的1個循環(huán)中，左、右側線圈編織2行，中間部分線圈編織3行，左、右側線圈向中間部分各收針2次，每次1針，且分為5個區(qū)域進行收針。

按照表1中的編織工藝參數(shù)完成Y形三通管織物的設計與編織后，得到3種不同管徑的Y形三通管織物，如圖7所示。通過測量其管間夾角α驗證計算公式的準確性，測量得到的α數(shù)據(jù)見表1。經(jīng)測量，3種不同管徑的Y形三通管織物2分管間夾角α基本在90°左右，且編織得到的Y形三通管織物成形較好，基本符合要求，能初步說明工藝計算公式準確、設計方法可行。

表1 不同管徑Y形三通管織物編織工藝參數(shù)Tab.1 Knitting process parameters of Y-shaped three-way pipe fabric with different diameters

圖7 不同管徑的Y形三通管織物Fig.7 Y-shaped three-way pipe fabric with different diameters. (a)Fabric 1; (b)Fabric 2; (c)Fabric 3

3.2 不同織物密度

針對管間夾角α=120°的Y形三通管，設計了3種不同織物密度的編織工藝，利用計算公式計算編織工藝參數(shù)，得到不同織物密度的Y形三通管織物編織工藝參數(shù)(見表2)。其中，織物密度的改變是通過調(diào)節(jié)上機參數(shù)中的度目值(即彎紗深度)實現(xiàn)的，度目值越小，橫機機頭彎紗三角的彎紗深度越小，線圈長度越小，得到的織物密度越大。將α=120°代入編織收針比率的計算公式，得到4∶8∶7的編織收針比例，其表示在收針編織的1個循環(huán)中，左、右側線圈編織4行，中間部分線圈編織8行，左、右側線圈向中間部分收針7次，每次1針，且收針點分散在15個區(qū)域收針。

表2 不同織物密度Y形三通管織物編織工藝參數(shù)Tab.2 Knitting process parameters of Y-shaped three-way pipe fabric with different fabric density

按照表2中編織工藝參數(shù)完成Y形三通管織物的設計與編織后，得到3種不同織物密度的Y形三通管織物，如圖8所示。經(jīng)測量，3種不同織物密度的Y形三通管織物管間夾角α基本在120°左右，且編織得到的Y形三通管織物成形較好，基本符合要求，證明工藝計算公式正確，設計方法可行。

圖8 不同織物密度的Y形三通管織物Fig.8 Y-shaped three-way pipe fabric with different fabric density. (a)Fabric 4; (b)Fabric 5; (c)Fabric 6

4 結 論

本文采用雙針床全成形電腦橫機，利用移圈收針的方法，對全成形Y形三通管織物的成形與編織工藝進行設計。利用全成形織針，在滿針筒形編織的同時進行前后針床的移圈收針，實現(xiàn)了改變Y形三通管織物橫向?qū)挾鹊娜尚尉幙棥?/p>

對Y形三通管織物進行設計時，基于Y形三通管的尺寸、織物密度、編織方向以及管間夾角，按照公式計算編織工藝參數(shù)及收針時的編織收針比率，設計了Y形三通管的編織與收針工藝。發(fā)現(xiàn)收針時的編織收針比例決定了Y形三通管的角度分布，編織收針比例越大，Y形三通管織物的管間夾角角度越大，并通過將收針點分不同區(qū)域分散分布，保證了Y形三通管織物的受力均勻性。按照工藝設計方法，采用不同的管徑與織物密度編織2種角度的Y形三通管織物，驗證計算公式的準確性和設計方法的可行性，最終得到了符合尺寸角度要求的Y形三通管織物。