全成形Y形三通管織物編織工藝設(shè)計(jì)

陳 曦， 繆旭紅， 劉 青， 董智佳

(江南大學(xué) 針織技術(shù)教育部工程研究中心， 江蘇 無(wú)錫 214122)

橫編全成形管狀織物主要是通過(guò)電腦橫機(jī)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(jié)構(gòu)的變化和線圈長(zhǎng)度的增減來(lái)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(yīng)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(duì)Y形三通管的形狀、尺寸與角度設(shè)計(jì)編織工藝以滿足市場(chǎng)應(yīng)用需求。

目前對(duì)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(jī)，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(jiǎn)單易行，但存在無(wú)法任意改變管狀織物橫向尺寸的問(wèn)題。本文將采用雙針床全成形電腦橫機(jī)，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(shè)計(jì)方法與編織工藝，以期為全成形管狀織物的開(kāi)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(jī)以筒狀編織Y形三通管織物時(shí)，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(shí)，Y形三通管織物縱向長(zhǎng)度的改變通過(guò)增減編織橫列數(shù)實(shí)現(xiàn)，橫向?qū)挾鹊母淖兺ㄟ^(guò)增減參與編織的織針數(shù)實(shí)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(shí)，要減少織針上的線圈既不轉(zhuǎn)移也不脫掉，只是暫時(shí)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(shí)退出編織而針鉤內(nèi)握持著線圈的織針再重新進(jìn)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(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)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(kāi)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(guò)程見(jiàn)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(shí)，編織下側(cè)通管的織針數(shù)是編織上側(cè)單個(gè)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(cè)通管的管徑比上側(cè)通管的管徑大，3個(gè)通管管徑不能達(dá)到完全相同，這意味著按照持圈收放針的方法設(shè)計(jì)Y形三通管織物時(shí)，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(dá)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(zhuǎn)移到相鄰織針上并使其退出編織[3]，從而達(dá)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(jī)上，一般先將要移圈針上的線圈翻到對(duì)面針床[6]，經(jīng)針床橫移后，再將其翻回到原針床的相應(yīng)針上，以達(dá)到收針的目的。放針是使沒(méi)有線圈的空針加入編織以增加參與編織的針數(shù)，達(dá)到增加織物寬度的目的。移圈收放針見(jiàn)圖2所示。全成形編織時(shí)，移圈收放針可實(shí)際改變織物的橫向?qū)挾龋瑵M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(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)滿針筒形編織的同時(shí)進(jìn)行移圈收放針，所以之前成形編織Y形三通管織物時(shí)，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(jī)，利用其特殊的全成形織針，可在織針的滑動(dòng)片上實(shí)現(xiàn)翻針、移圈動(dòng)作[7-8]，移圈動(dòng)作見(jiàn)圖3所示。在織針的針鉤內(nèi)握持著線圈的同時(shí)，利用滑動(dòng)片進(jìn)行翻針、移圈，從而實(shí)現(xiàn)在滿針筒形編織的同時(shí)進(jìn)行前、后針床的移圈收放針。利用這一進(jìn)步的橫機(jī)技術(shù)，采用移圈收放針編織Y形三通管織物時(shí)，在機(jī)寬范圍內(nèi)可任意改變3個(gè)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(shè)計(jì)與計(jì)算

采用移圈收放針的成形方法設(shè)計(jì)Y形三通管的編織工藝，并根據(jù)Y形三通管的形狀結(jié)構(gòu)、織物的尺寸與密度，計(jì)算編織過(guò)程中的相關(guān)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(shè)計(jì)與計(jì)算

圖4示出Y形三通管織物結(jié)構(gòu)。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(gè)部分，圖中α表示Y形三通管下側(cè)2分管間的夾角。

圖4 Y形三通管織物結(jié)構(gòu)Fig.4 Y-shaped three-way pipe fabric structure.

根據(jù)圖4對(duì)Y形三通管織物的編織工藝參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)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(shí)左/右單側(cè)收針針數(shù)。

根據(jù)以上計(jì)算公式，得到Y(jié)形三通管織物的編織工藝參數(shù)后，對(duì)其編織工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)時(shí)，需考慮到編織方向的問(wèn)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?yàn)槔靡迫κ蔗樀姆椒ㄔO(shè)計(jì)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(cè)針床同時(shí)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(zhǎng)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(cè)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(mén)針，編織行數(shù)為L(zhǎng)行。

2.2 收針工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算

在實(shí)際應(yīng)用中，需用到不同角度的Y形三通管，因此在設(shè)計(jì)Y形三通管織物時(shí)，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(shí)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(yīng)大于左右兩側(cè)的編織行數(shù)，因此該部分存在中間與左右兩側(cè)編織行數(shù)間比例的問(wèn)題。此外，編織的同時(shí)前、后針床左右兩側(cè)的線圈都需要向中間部分移圈收針，收針的速率也會(huì)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(cè)編織行數(shù)的比例與左右側(cè)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(duì)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(cè)收針形狀四邊形QMNO(灰色部分)簡(jiǎn)化，簡(jiǎn)化后的右側(cè)收針形狀見(jiàn)圖5，左側(cè)收針形狀與其垂直方向?qū)ΨQ(chēng)。

圖5 Y形三通管織物B部分右側(cè)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(duì)Y形三通管織物右側(cè)收針編織工藝進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式如下：

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

按照以上關(guān)系式的推導(dǎo)，得到收針編織時(shí)，左/右側(cè)編織行數(shù)與中間編織行數(shù)、左/右側(cè)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(guān)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(gè)循環(huán)中，左/右側(cè)編織行數(shù)與中間編織行數(shù)、左/右側(cè)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(guān)系式推算可知，當(dāng)左/右側(cè)編織行數(shù)與中間編織行數(shù)的比值越大時(shí)，Y形三通管織物管間夾角α越大；當(dāng)左/右側(cè)編織行數(shù)與中間編織行數(shù)的比值相同時(shí)，左/右側(cè)收針針數(shù)越多，Y形三通管織物管間夾角α也會(huì)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(jì)算得到收針時(shí)的編織收針比例。根據(jù)左/右側(cè)收針針數(shù)N與編織收針比例設(shè)計(jì)B部分的收針工藝：設(shè)夾角為α?xí)r，計(jì)算得到的編織收針比例為x∶y∶z，表示1個(gè)循環(huán)中，Y形管織物左/右側(cè)線圈編織x行，中間部分線圈編織y行，左/右側(cè)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(cè)線圈向中間收針時(shí)的收針點(diǎn)分不同區(qū)域分散分布，按照計(jì)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(gè)區(qū)域進(jìn)行收針。以z=2時(shí)為例，B部分收針點(diǎn)分布見(jiàn)圖6。將B部分平均劃分為5個(gè)區(qū)域，每個(gè)循環(huán)中左/右側(cè)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(cè)編織行數(shù)，故不在此區(qū)域進(jìn)行收針。通過(guò)將B部分的收針點(diǎn)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(shí)受力均勻。

圖6 z=2時(shí)Y形三通管織物B部分收針點(diǎn)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(shí)例

按照以上對(duì)Y形三通管織物編織與收針工藝的計(jì)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(shè)計(jì)系統(tǒng)上設(shè)計(jì)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(jī)上進(jìn)行實(shí)例編織，雙方面驗(yàn)證計(jì)算公式的準(zhǔn)確性與設(shè)計(jì)方法的可行性。

3.1 不同管徑

針對(duì)管間夾角α=90°的Y形三通管，設(shè)計(jì)了3種不同管徑的編織工藝，利用計(jì)算公式計(jì)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(jiàn)表1。需要注意的是，為便于設(shè)計(jì)Y形三通管收針時(shí)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(jì)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(gè)循環(huán)中，左、右側(cè)線圈編織2行，中間部分線圈編織3行，左、右側(cè)線圈向中間部分各收針2次，每次1針，且分為5個(gè)區(qū)域進(jìn)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(shè)計(jì)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(guò)測(cè)量其管間夾角α驗(yàn)證計(jì)算公式的準(zhǔn)確性，測(cè)量得到的α數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。經(jīng)測(cè)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(shuō)明工藝計(jì)算公式準(zhǔn)確、設(shè)計(jì)方法可行。

表1 不同管徑Y(jié)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(duì)管間夾角α=120°的Y形三通管，設(shè)計(jì)了3種不同織物密度的編織工藝，利用計(jì)算公式計(jì)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(jiàn)表2)。其中，織物密度的改變是通過(guò)調(diào)節(jié)上機(jī)參數(shù)中的度目值(即彎紗深度)實(shí)現(xiàn)的，度目值越小，橫機(jī)機(jī)頭彎紗三角的彎紗深度越小，線圈長(zhǎng)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(jì)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(gè)循環(huán)中，左、右側(cè)線圈編織4行，中間部分線圈編織8行，左、右側(cè)線圈向中間部分收針7次，每次1針，且收針點(diǎn)分散在15個(gè)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(shè)計(jì)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(cè)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(jì)算公式正確，設(shè)計(jì)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(jié) 論

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

對(duì)Y形三通管織物進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，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(jì)算編織工藝參數(shù)及收針時(shí)的編織收針比率，設(shè)計(jì)了Y形三通管的編織與收針工藝。發(fā)現(xiàn)收針時(shí)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(guò)將收針點(diǎn)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(shè)計(jì)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(yàn)證計(jì)算公式的準(zhǔn)確性和設(shè)計(jì)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。