全成形針織服裝三維款式向二維樣板轉化方法

路麗莎，蔣高明

(江南大學 針織技術教育部工程研究中心，江蘇 無錫 214122)

全成形針織服裝是以三維形式進行編織的，下機后無需或只需經過少量的縫合就可穿著，不僅節約了成本也提高了生產效率[1]。全成形針織服裝樣板設計過程復雜，這是因為全成形針織服裝樣板是以二維形式進行設計的，但需表示成三維編織過程；另外，全成形針織服裝在樣板設計過程中還需考慮各部件樣板間的連接方式。

全成形針織服裝既可在四針床電腦橫機上編織，也可在雙針床電腦橫機上編織，二者區別就是前者可實現滿針編織，而后者只能實現隔針編織[1]。目前國內外學者對全成形技術的研究主要集中在以下3個方面。1)關于工時的研究。全成形編織技術最顯著的優點之一就是提高了生產效率，通過編織實踐發現全成形毛衫的生產效率比普通毛衫的生產效率可提高 40% 以上[2-3]。這些研究對學習全成形技術有重要的參考價值，但還處于基礎研究階段。2)關于局部工藝的研究。對于全成形針織服裝來講，某局部工藝的實現往往有多種方法，然而不同的方法會對編織效率、織物性能等造成不同的影響。例如，對于肩袖造型，可從重視編織效率和重視輪廓2個方面進行研究。其中，重視編織效率的方法對輪廓精度要求不高，可弱化各部位間編織比例的設定，而重視輪廓的編織方式則需要精確設定各部位間的編織比例[4-5]。再比如，對于腋下拼角，有多種編織工藝，但是不同類型的編織工藝會對服裝的外觀、編織效率、強度及舒適性等造成影響[6]。這些研究能為我們高效率地編織出符合需求的服裝提供理論參考，但是還不能為二維樣版設計提供思路。3)關于某些具體款式的研究。毛衫的款式是豐富多樣的，在使用全成形技術編織時，不同的款式需要的編織技巧也不同。在相對較早的研究中主要是對一些基本款式如套衫、開衫、背心等的編織方法進行的研究[7-9]。之后，在此基礎上，對連衣裙、孕婦裝、西服等結構較復雜的款式也進行了相繼研究[10-12]，這些研究在款式上有所拓展，但其方法適用范圍比較小，超出當前款式之后可能就不再適用。

綜上，目前關于全成形針織服裝三維款式向二維樣板轉化方法的研究還比較少。服裝的款式是千變萬化的，在實際生產中不可能對每種款式都進行實際編織驗證，因此必須探討全成形針織服裝樣板設計的一般規律，從而為更多款式的實現提供理論基礎。基于此，本文深入探討了全成形針織服裝的編織原理，并在此基礎上研究了不同類型服裝三維款式向二維樣板轉化的原理和方法，最后通過實際編織對提出的原理和方法進行了驗證，旨在為開發出更多款式造型的服裝提供思路。

1 三維款式向二維樣板轉化原理

1.1 三維款式向二維樣板轉化理論依據

全成形針織服裝是直接在電腦橫機上進行編織的，在從三維款式向二維樣板轉化時必須符合電腦橫機的工作原理。也就是說，如果轉化出的二維樣板不能用于實際編織，那么就是無效的轉化，需要重新進行轉化。如果一件服裝無法轉化成符合電腦橫機工作原理的二維樣板，表明該款式不可使用全成形技術進行編織。這與成形技術不同，因為成形技術是將服裝的每個部件分開后以片狀的形式進行編織，之后再通過人工套口或縫合工藝將各部件連接起來；因此，任意類型的款式都可用成形技術編織。

對于電腦橫機而言，不管是雙針床電腦橫機還是四針床電腦橫機，都是分為前針床和后針床2個部分。其中四針床電腦橫機的前針床包括前上針床和前下針床2個部分，后針床包括后上針床和后下針床2個部分，上針床不能單獨用于編織，只是用于形成反面線圈或者輔助下針床翻針等；因此，一個筒狀織物可輕易地在電腦橫機上實現編織，其中一側在前針床編織，另一側在后針床編織。另外，由于織物是以筒狀形式進行編織，還必須保證前后針床上的線圈數是相等的，否則會造成線圈的斷裂。這就表明三維服裝可直接在電腦橫機上編織時必須同時滿足2個條件：一是僅有前后2層的筒狀結構；二是前后2層的幅寬要相等；因此，不論哪種類型的服裝，在從三維款式向二維樣板轉化時，必須遵循上述規律。

此外，由于全成形針織服裝是以整件形式進行編織的，在編織過程中服裝的前后片與機器上的前后片不一定相對應。也就是說前片不一定是在前針床進行編織，后片也不一定在后針床進行編織，這也是全成形針織服裝特有的編織模式，因此，全成形針織服裝的三維款式向二維樣板轉化本質也可看成是根據服裝的前后片重新確定電腦橫機上編織的前后片的過程。

1.2 三維款式向二維樣板轉化數學模型

在分析了全成形針織服裝三維款式向二維樣板轉化的理論依據之后，可得出該過程轉化的數學模型。圖1示出了三維款式向二維樣板轉化的示意圖。其中：圖1(a)表示空間三維物體即三維款式，P1和P2為該物體同一水平面上和同一豎直面上不同的2點；圖1(b)表示P1和P2所在曲面沿母線AB和CD展為平面α和β，其中平面α和β表示在電腦橫機上編織時的前片和后片；圖1(c)表示平面α和β合并成平面γ即二維樣板。

圖1 三維款式向二維樣板轉化示意圖

由圖1可看出，對于全成形服裝來講，二維樣板同時包含了前后片的信息。從圖1(a)～(b)的轉化過程中包含2個部分的計算：一是基于曲面展平面的原理將三維服裝尺寸轉化成二維紙樣尺寸；二是將二維紙樣尺寸轉化成二維針織樣板尺寸。

其中，三維服裝尺寸轉二維紙樣尺寸的計算方式如下：

G2=G3/2

(1)

L2=L3

(2)

式中：G2為二維紙樣的橫向尺寸，cm；G3為三維款式的橫向維度，cm，如胸圍、腰圍等；L2為二維紙樣的縱向尺寸，cm；L3為三維款式的縱向長度，cm，如衣長、袖長等。

從二維紙樣尺寸到二維針織樣板尺寸的計算方式如下：

W2=G2×w/10

(3)

C2=L2×c/10

(4)

式中：W2為二維樣板的橫向針數；w為橫密，縱行/(10 cm)；C2為二維樣板縱向的行數；c為縱密，橫列/(10 cm)。

在了解了三維款式向二維樣板的轉化規律及計算方法之后，可將圖1(c)中的二維樣板表示成如下數學模型：

(5)

式中：C為二維樣板的總行數；W為二維樣板最寬位置處的針數；pij為位于第i行、第j列位置處的線圈。由于服裝輪廓是不規則的幾何體，因此，當pij0時，表示在輪廓內；當pij=0時，表示在輪廓外。

另外，從圖1(c)可知pij是一個復合點，即同時包含了前片、后片等其他的信息，因此其y坐標是一個集合，如下所示。

p={p1,p2,…,pk},k>0

(6)

式中：p為pij的y坐標；k表示在pij位置總共有的服裝層數，當k取1時，表示該位置只有1層，如V領套衫的領窩處只有后片1層；當k取2時，表示該位置有 2層，如大身位置處有前片和后片2層。根據上述分析可知，只有二維樣板每個位置最多只包含2層的時候才可直接在電腦橫機上進行編織，因此在從三維款式向二維樣板轉化的過程中必須保證0

1.3 三維款式向二維樣板轉化流程

對于全成形針織服裝來講，盡管是以整件形式進行編織的，但在轉化過程中也是先獨立地對每個部件進行轉化，然后再將各部件進行組合，最后得到用于工藝設計的二維樣板。圖2示出了全成形針織服裝三維款式向二維樣板轉化的流程圖。

圖2 三維款式向二維樣板轉化流程圖

圖中：過程①表示將整件服裝拆分成部件；過程②表示劃分每個部件前后片；過程③表示將不同部件前后片組合成電腦橫機上編織時前后片的過程即生成整體前后片；過程④表示將整體前后片合并成二維樣板。

2 三維款式向二維樣板轉化方法

從上述分析可知，只有當服裝每個部位至多有2層，并且在同一行上前后2層幅寬相等時才可直接在電腦橫機上進行編織，因此，對于不同類型的服裝，當其層數不同時，轉化的方式也不同。通常情況下，根據服裝的層數可將服裝劃分為3種類型，即雙層結構，三層結構和四層結構。雙層結構是指在三維狀態下服裝的每個部位最多只包含前后片2層的造型，如圖3(a)所示；三層結構是指在三維狀態下服裝的某些部位(如口袋、門襟等部位)包含有3層的造型，如圖3(b)所示；四層結構是指在三維狀態下服裝的某些部位(如翻領部分)包含有4層的造型，如圖3(c)所示。

圖3 全成形針織服裝款式類型

2.1 雙層結構的轉化

對于雙層結構來講，由于每個部位至多只有前后片2層，滿足上文中提到的可直接在電腦橫機上編織的第1個條件。這類服裝在從三維款式向二維樣板轉化的過程中不需要考慮層數帶來的影響，但需要考慮前后片的幅寬是否相等。

2.1.1 前后片等寬

前后片等寬是指具有前后片相等幅寬的造型。對于這類型的服裝，同時滿足直接在電腦橫機上編織的2個條件。在轉化的過程中只需以服裝左右兩側的側縫線作為分界線來確定在電腦橫機上編織的前后片即可。由于服裝是從下擺開始向領窩處進行的編織，因此，稱為縱向編織。圖4示出了前后片等寬造型縱向編織時三維款式向二維樣板的轉化過程。表1示出了依據式(1)～(4)計算出的縱向編織時三維款式與二維樣板主要部位尺寸轉化對應關系。

圖4 縱向編織前后片等寬三維款式向二維樣板轉化過程

表1 縱向編織前后片等寬造型三維款式與二維樣板尺寸轉化對應關系

此外，全成形針織服裝還可采用橫向編織方法進行編織，所謂橫向編織是將服裝旋轉后先從一側袖子開始編織，然后再編織衣身和另一側袖子[13]。圖5示出了圖4(a)中的款式采用橫向編織時二維樣板的轉化過程。從圖5可知，當采用橫向編織時，衣身二維樣板的縱橫向尺寸與三維款式衣身的縱橫向尺寸會發生交換，這樣，在計算二維樣板的針數和行數時就需要根據三維款式的縱向尺寸和橫向尺寸來進行計算。表2示出了依據式(1)～(4)計算出的橫向編織時三維款式與二維樣板主要部位尺寸轉化對應關系。

圖5 橫向編織前后片等寬三維款式向二維樣板轉化過程

由圖5、表2可看出，對于前后片等寬造型來講，不管是縱向編織還是橫向編織，服裝的前后片與電腦橫機上的前后片相同。

表2 橫向編織前后片等寬造型三維款式與二維樣板尺寸轉化對應關系

2.1.2 前后片不等寬

前后片不等寬是指某個或者多個部件的前后片幅寬不相等的造型，如衣身或者衣領的前后片不等寬。對于這類型的服裝，不滿足直接在電腦橫機上編織的第2個條件。在從三維款式向二維樣板的轉化過程中要保證轉化后的二維樣板的前后片幅寬相等。根據對稱原理以及整體編織的特點可知，當以服裝的前后中心線作為分界線確定上機編織過程中的前后片時，可保證二維樣板的前后片幅寬相等。圖6示出了前后片不等寬造型的三維款式向二維樣板的轉化過程。表3示出了依據式(1)～(4)計算出的前后片不等寬造型的三維款式與二維樣板主要部位尺寸轉化對應關系。

圖6 前后片不等寬造型三維款式向二維樣板轉化過程

由圖6、表3可看出，對于前后片不等寬造型來講，服裝的前后片與電腦橫機上的前后片不相同。

表3 前后片不等寬造型三維款式與二維樣板尺寸轉化

2.2 三層結構的轉化

對于三層結構的服裝來講，根據上文可知，不滿足直接在電腦橫機上編織的第1個條件，因此，這類服裝在從三維款式向二維樣板轉化時要保證轉化后的二維樣板每個部位最多包含2層，也就是保證公式(6)中的0

2.2.1 無袖轉化

對于無袖類的三層結構，如果有門襟存在，可沿著門襟展開，也可沿著側縫展開。如果沒有門襟，只能從側縫處展開。這樣就能使帶有門襟、口袋等三層結構的服裝轉化成雙層結構。圖7示出了無袖類服裝三維款式向二維樣板轉化過程。

圖7 無袖造型三維款式向二維樣板轉化過程

圖7(b)為沿著門襟展開后生成的二維樣板；圖7(c)為沿著側縫展開后生成的二維樣板，并從前片開始編織；圖7(d)為沿著側縫展開后生成的二維樣板，并從后片開始進行編織。需要注意的是在側縫處展開時需要進行少量的后道縫合，當然也可通過裝拉鏈或者紐扣來代替縫合。另外，還需注意從側縫處展開時，由于前后片是分開進行編織的，可實現前后片不同工藝的編織，如前片采用平針組織，后片采用提花組織。而從門襟處展開時無法實現這樣的效果，在實際中可根據具體需要進行選擇。表4示出了依據式(1)～(4)計算出的無袖三層結構的三維款式與二維樣板主要部位尺寸轉化對應關系。

表4 無袖造型三維款式與二維樣板尺寸轉化對應關系

2.2.2 有袖轉化

對于帶袖的三層結構，無法像圖7中展示的方法進行轉化，因此必須重新考慮轉化的方案。對于這類型的服裝，通常有2種解決方案：一是從后中分開，單獨對左右部分進行編織；二是將衣身與袖子分開后單獨進行編織。對于第1種方法，很好地解決了門襟處重疊的問題，盡管此時前后片的幅寬不相等，但此時是通過C形編織而不是通過筒狀編織實現的[14]。圖8示出了帶袖三層結構的三維款式向二維樣板轉化過程。圖8(c)中大身二維樣板設計方法參考圖7中的方法即可。表5示出了依據 式(1)～(4)計算出的帶袖三層結構的三維款式與二維樣板主要部位尺寸轉化對應關系。另外，如果衣身是3層結構，且沒有門襟但是有袖子，只能通過隔針工藝來實現，而無法通過滿針工藝來實現。本文不討論隔針工藝的實現方法。

圖8 有袖造型三維款式向二維樣板轉化過程

表5 有袖造型三維款式與二維樣板尺寸轉化對應關系

2.3 四層結構的轉化

對于四層結構的款式來講，不滿足直接在電腦橫機上編織的第1個條件，因此也需要對其進行轉化，使其每個部位至少包含有2層。對于這類型的服裝，需要將外層造型向上或者向下翻轉使其與衣身成為1個筒狀進行編織。圖9示出了四層結構的三維款式向二維樣板轉化過程。另外，要注意四層結構里外層的翻折點有一定的限制，一般只設計在領部、腰部等結構明顯的部位，否則不能實現一次性編織。表6示出了依據式(1)～(4)計算出的四層結構的三維款式與二維樣板主要部位尺寸轉化對應關系。

圖9 四層結構三維款式向二維樣板轉化過程

表6 四層結構三維款式與二維樣板尺寸轉化對應關

從上述可知，三層結構的造型在從三維款式向二維樣板轉化過程最為復雜，而雙層結構以及四層結構的轉化過程則相對簡單。

3 全成形針織服裝編織實踐

為驗證上述方法的正確性,本文選取雙層結構、三層結構以及四層結構中的5個典型款式按照上文方法在SDS-ONE APEX3設計系統(島精)中進行二維樣板設計實踐。之后，根據生成的二維樣板設置相應的工藝后在電腦橫機(MACH2XS153-12G)上進行了編織實踐。

對于前后等寬雙層結構，以圖3(a)中的款式為例進行驗證。根據2.1.1節中介紹的方法可知，該款式二維樣板中的前后片與三維款式中的前后片相同，但由于該款式形成的是縱向條紋，通過橫向編織更容易實現；因此，該款式采用圖5中的方法進行樣板設計，在編織過程中，分為5個部分進行，即右袖、以肩線為分界線的衣身右半部分、領窩處的衣身中間部分、以肩線為分界線的衣身左半部分以及左袖。其中，袖子部分采用筒狀編織模式、肩部衣身采用 C形編織模式、領窩處衣身采用片狀編織模式。前二者采用1把紗嘴進行編織，后者采用2把紗嘴分別對前后片進行編織。另外，要注意，在開始編織右袖的時候要在衣身處加入廢紗，這是為了在接下來編織衣身的時候能夠增加拉力。圖10(a)為前后等寬雙層結構編織實物圖。

圖10 不同結構全成形針織服裝編織實物圖

對于前后不等寬雙層結構，以圖6中的三維款式和二維樣板為例進行驗證。對于該樣板來講，有2個特點，一是袖窿位于樣板中間以開洞的方式形成，二是前片的垂褶量與前片的寬度有關，前片幅寬越寬，形成的垂褶量就越多，圖10(b)為前后不等寬雙層結構編織實物圖。

對于無袖三層結構，采用圖7中的三維款式和二維樣板進行驗證。根據2.2.1節中介紹可知，該款式的二維樣板設計方法有3種。這3種樣板有 2個共同點：一是既可在前床編織也可在后床編織；二是在同一行上有2種不同的編織模式即片狀編織和筒狀編織，其中大身采用片狀編織，口袋采用筒狀編織。對于口袋處的工藝，當采用圖7(b)和(c)中的方式進行編織時,是先編織袋底部分，然后再編織袋口部分，而采用圖7(d)中的方式編織時，是先編織袋口部分，再編織袋底部分。不管采用哪種方式，都需要在口袋位置進行起針編織。對于起針工藝，通常有多次起針和一次性起針2種方式。多次起針就是單獨對每一根空針掛線圈直到起針處的所有空針都被掛上線圈。這樣起針的線圈比較密實，布面效果也比較好，但缺點就是效率比較低。一次性起針是在所需起針的空針上通過一次性編織集圈來實現，這樣起針的線圈比較疏松，布面效果也沒有前者好，但優點是編織效率高，在實際中可通過實際情況進行選擇。另外，還需注意當先執行袋底編織時，袋口處需要通過拷針工藝來實現。由于口袋的工藝正面與大身的工藝正面是相同的，所以當在后床編織大身時，盡管口袋是在前床起針的，但是袋口是在后床通過拷針工藝形成的。同理，當在前床編織大身時，口袋起針位置與袋口形成正好與后床的相反。當先編織袋口時，在起底的過程中要編織分離紗，這樣當編織完后，只需抽調分離紗即可形成袋口，而袋底的形成就是直接把袋口所在針床的線圈翻到大身所在的針床即可。圖10(c)為無袖三層結構編織實物圖。

對于有袖子的三層結構，采用圖8(a)、(b)中的款式和二維樣板進行驗證。對于這種款式，由于左右部分是對稱的，在實際中只需設計一側，另一側根據翻轉得到。其中，翻轉的方式有2種：一種是左右對稱翻轉；另一種是交換前后針床織片。當采用前者編織時，由于左右側的編織方向相反，當編織完其中一側時，需要重新安排紗嘴才可進行另一側的編織；當采用后者編織時，需要交換前后片定義的色碼信息，但是左右側的編織方向相同，當編織完其中一側時，不需要重新安排紗嘴就可以進行另一側的編織。圖10(d)為有袖三層結構編織實物圖。

對于四層結構，以圖9中的款式為例進行驗證。對于該款式，編織比較簡單，整體上采用筒狀的編織模式，但要注意領口不宜過深，否則在編織過程中會有難度。圖10(e)為四層結構編織實物圖。

4 結 論

1)全成形針織服裝的三維款式向二維樣板轉化時，依賴的是電腦橫機的實際工作原理。當無法轉化出符合電腦橫機工作原理的二維樣板時，表明該款式不可用全成形技術進行編織。

2)全成形針織服裝的三維款式向二維樣板的轉化方法不是唯一的，當款式不相同時，其轉化的方法也不相同，但是依據的原理不變。

3)當服裝的結構不同時，從三維款式轉化成二維樣板時的復雜程度也不同。其中雙層結構和四層結構的轉化過程和編織工藝較為簡單，三層結構的轉化過程和編織工藝較為復雜。

全成形編織技術從根本上改變了傳統的編織模式，由于受到技術、設備等的限制，目前全成形技術的應用還不是很廣泛，但是在可預見的將來，全成形技術一定會成為研究的重點方向。本文研究內容可為深入理解全成形技術編織原理及開發更多不同款式提供思路。