雙針床紗架賈卡鞋材的設計與仿真

高雅 蔣高明 張愛軍 張燕婷

摘要： 為實現雙針床紗架賈卡鞋材的快速設計，根據賈卡經編機的實際經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，且以一款特色產品為例介紹了該類織物的工藝設計;并根據織物的工藝要求設計了與之密切相關的墊紗運動、賈卡偏移信息、穿經規(guī)律在內的主要工藝參數的數學模型;而且通過分析該類雙針床織物的線圈結構特征，建立了與之相符的成圈、襯緯線圈結構模型。在經過分析編織原理、數學模型及線圈結構的基礎上，采用VC++程序開發(fā)工具進行編程，首次實現了雙針床紗架賈卡鞋材的計算機仿真。

關鍵詞： 雙針床;紗架;賈卡鞋材;設計;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編機上生產的特殊提花鞋面織物（簡稱鞋材）。區(qū)別于以往通過經軸為賈卡梳櫛供紗的雙針床賈卡經編機，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量限制，為經編提花織物的工藝設計提供了新的可能，也增加了該類織物在鞋材市場上的占有率。由于采用帶有經軸供紗裝置的賈卡經編機生產的鞋面織物較早占據了經編鞋材市場，國內外對其相應的單層立體提花鞋材[1]和單賈卡雙色鞋材[2]的花型與工藝設計、普通雙賈卡提花鞋材[3]和提花間隔鞋材[4]的計算機輔助設計、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編機生產的紗架賈卡鞋材作為近兩年上新的產品，雖然受到歡迎但是其中的組織結構與工藝技術卻少有研究報道。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上，對其提花組織及工藝設計做出具體介紹，并根據其工藝參數和結構特征進行計算機輔助設計與仿真。

1 經編雙針床紗架賈卡鞋材的成形與設計

1.1 織物成形原理

經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編機生產。圖1機型為RDPJ6/1（rachel double piezo jacquard 6 bars/1 jacquard bar）的經編機的經紗紗路和梳櫛配置，5把地梳GB1、GB2、GB3、GB5和GB6分別通過位于機前和機后的經軸進行供紗，而兩把分離式的賈卡梳JB4.1和JB4.2通過位于機器上方的紗架進行供紗，紗架上每個筒紗的紗線經過張力器、彈簧分紗桿、集絲板、過紗桿、分紗針及彈簧片各個裝置的張力調控，最終進入賈卡導紗梳進行織造。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，該三維立體的結構可以實現鞋材所需的透氣及抗壓緩沖的功能[5]。

1.2 賈卡提花原理

賈卡裝置可以在導紗梳櫛做橫移運動來墊紗成圈的同時提供其偏移運動的電信號，尤其是Piezo壓電賈卡，能夠實現單獨控制每枚導紗針在針背墊紗和針前墊紗的偏移信號[6]，以此可在同一布面產生不同的墊紗效應。由于雙針床經編機做橫移運動墊紗的基本組織有奇偶兩個橫列[7]，包括8位數，因此一個提花單元的偏移信息也由8個信號組成，對應關系如圖2所示。那么賈卡裝置通過提供導紗梳從機頭偏向機尾的信號T（Transfer to another position）或者不偏移的信號H（Hold the original position），就可以精確改變每個提花組織的信息，最終呈現出表1所示的該類提花織物常用的幾種不同的結構效應。

在采用經軸為賈卡梳櫛供紗的賈卡經編機中，同一橫列統(tǒng)一送紗，由于受到送經量的限制，在同一橫列設計不同用紗量的提花組織時必須考慮紗線張力均衡的問題，否則會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編機中，由于每枚賈卡導紗針是由紗架上的每個筒紗基于消極式供紗的方式單獨進行的[8]，因此，在同一橫列的不同部位可以自由設計如表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計用紗量差異的提花結構。

1.3 工藝設計

機型RDPJ6/1，機號E24，脫圈板隔距3cm，牽拉密度145橫列/cm，機速500r/min，設計如表2所示的原料、墊紗數碼等工藝參數。根據鞋面不同部位的透氣及耐磨要求，在CAD軟件中可自由設計不同功能分區(qū)的花型意匠圖，針對每種顏色的意匠格定義不同的偏移信息，如圖3（a）設計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行局部包邊的2#和4#提花組織。然后在CAD軟件中設置相關工藝參數并根據實際幅寬排版，進行上機織造直接得到如圖3（b）所示的提花鞋面：A區(qū)域對應1#提花組織——賈卡梳櫛在前后針床均成圈，B區(qū)域對應4#提花組織——賈卡梳櫛在前針床成圈后針床襯緯，C區(qū)域對應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行布面提花，A、B、C三個區(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)域設計的是一面襯緯組織使布面達到了幾近透明的視覺效應，符合春夏透明質感鞋材的流行趨勢。

2 主要工藝參數的數學模型

為了便于該類提花織物在計算機上的設計與仿真實現，采用數學語言表達其主要工藝參數，并建立相應的數學模型顯得尤為重要。

2.1 墊紗運動的數學模型

從機前觀察雙針床賈卡經編機，橫移機構一般位于機器右側的位置，控制導紗梳櫛從機頭向機尾進行墊紗運動，用自然數標注織針的間隙[9]，通過該數字記錄導紗梳櫛在針隙的路徑，以此來表征梳櫛的墊紗運動[10]。由于每把梳櫛在每個橫列均可以進行前后針床的針背及針前的墊紗運動，因此建立數學矩陣LIAB對其進行表述。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個橫列，B∈{1、2、3、4}依次表示導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。那么本文工藝設計實例中JB4.1和JB4.2的墊紗數碼即可用式（2）中的L4AB、L5AB表示。

3 雙針床紗架賈卡鞋材的仿真實現

3.1 線圈結構的仿真模型

雙針床紗架賈卡織物通過地梳層和賈卡梳提花層組合構成了三維立體的結構，地梳層常用到經平組織，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具有透明度反差的提花效應。按照該織物的主要線圈類型，通過對織物實際尺寸的測量取值，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構模型。

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

4 結 論

1）紗架單獨供紗解除了經軸供紗對送經量的限制，為經編賈卡鞋材的工藝設計及產品研發(fā)提供了更多的可能。本文基于雙針床經編機的經紗紗路和梳櫛配置，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計為例，通過使用紗架供紗裝置、設計特殊的原料及提花組織等方法，增加了產品的透氣與美觀，實現了功能和裝飾的統(tǒng)一。

2）在理論基礎上建立了符合該織物主要工藝參數和結構特征的仿真模型，并且借助編程工具在WKCAD4.3系統(tǒng)中實現了該類賈卡鞋材的織物仿真效果，驗證了該模型的可行性，對從事該類產品的工藝設計及結構研究的工作者具有一定的參考意義。

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