（纺织工程专业论文）电脑袜机结构和性能的研究.pdf

学位论文作者签名；王 日期：纠矿年；月 组 i 占e l 指导薮燧名：珈匀。 日期：如9 年弓月日 浙江理工大学硕士学位论文 摘要 电脑袜机是机电一体化、智能化程度较高的现代针织设备，由于电脑袜机结构特殊、 工艺较为复杂，国内在电脑袜机工艺技术方面缺乏相应的研究。随着纺织高新技术的快速 发展和我省织袜业的崛起，对电脑袜机工艺技术的研究已变得越来越重要。 本论文采用理论分析与实验研究相结合的方法对电脑袜机结构与性能作深入系统地 分析与研究。通过对电脑袜机结构、原理和工艺的研究与探索，系统地研究电脑袜机成圈 机构和成形编织机构作用过程、受力状况及其工艺条件，着重分析袜机不同编织时的走针 方式，研究织针、三角之间的运动配合和参数要求，以及起口、扎口、袜跟、袜头编织技 术，提高对电脑袜机织袜技术的认识。论文研究的主要内容及成果如下： ( 1 ) 论文研究了电脑袜机整机的结构和作用原理，重点研究了不同编织过程织针走 针运动；通过对袜机运动分析、功能映射、关联分析等手段，将现代分析方法融入电脑袜 机结构与性能研究分析中。 ( 2 ) 论文在对现有的电脑袜机成圈三角系统进行理论研究和实验分析，准确地确定 了成圈系统的工艺参数和走针轨迹，为电脑袜机结构和性能研究提供了准确的工艺参数。 研究了成圈编织机构织针走针编织和受力情况，通过对织针走针要求的分析，得到了不同 走针情况下织针动程要求和与三角的运动配合要求。 ( 3 ) 论文对弹性氨纶纱线喂纱装置进行深入理论分析，研究了不同种类纱线和在不 同编织条件下精确的喂送条件及工艺要求；通过建模分析的方法，深入地研究了氨纶弹性 纱线张力波动对纱线喂送准确性的影响，为喂纱工艺的优化提供了分析基础。 ( 4 ) 论文深入分析了收放针成形机构原理与成形编织工艺技术，研究了挑针器和揿 针器工作的准确性对袜跟、袜头成形编织的影响；研究了揿针过程中织针与三角的瞬态冲 击受力分析；寻求揿针过程中织针与三角运动稳定性判断条件，提高成形编织机构的性能。 ( 5 ) 论文深入分析了袜跟、袜头成形编织机理与编织工艺技术，首次提出了运用 n u r b s 进行袜跟数学模型的建模方法，探索了球形针织物数学模型建模的过程。根据平面 图形与立体结构关系，结合织针收放针编织原理，推导了相应的编织横列数与参加工作织 针的表达关系。 ( 6 ) 论文研究了流体张力牵拉气流输送装置结构特点，进行气流流场的研究与模拟， 研究了流体张力牵拉作用机理。通过对u 型运输管道流场和气流牵拉原理分析，及相关实 浙江理 二大学硕士学位论文 验的研究结果，分析了牵拉气流输送装置气流流场参数变化对袜子牵拉作用力大小的变化 关系。 关键词：电脑袜机；喂纱机构；成圈机构；成形编织；气流牵拉 p r o c e s so fs t i t c h - f o r m i n gm e c h a n i s ma n ds h a p e - k n i t t i n gm e c h a n i s m ，a n dt h es h a p i n g ，f o r c e s t a t u sa n dp r o c e s s i n gc o n d i t i o n s ，a n df o c n s e do na n a l y s i n gt h ed i f f e r e n tn e e d l e st r a j e c t o r y ，a n d s t u d y i n gt h ec o o p e r a t i o no f t h em o v e m e n to fk n i t t i n gn e e d l e sa n dc a l t i ，a sw e l la sh o s i e r yc a s t o n ，w e l tt u r n i n g ，a n dt h ek n i t t i n go fh e e la n dt o e ，i no r d e rt oi m p r o v et h eu n d e r s t a n d i n go f c o m p u t e rh o s i e r y sk n i t t i n gt e c h n o l o g i e s t h em a i n w o r ka n dc o n c l u s i o n sa r el i s t e da sf o l l o w s ： ( 1 ) t h e s i ss t u d i e dt h ec o m p u t e rh o s i e r ym a c h i n es t r u c t u r ea n dr o l eo ft h e o r y , f o c u s i n go n t h ep r o c e s so fk n i t t i n gn e e d l e so fd i f f e r e n tk n i t t i n gn e e d l e sm o t i o na n a l y s i s ；t h r o u g ht h e m o t i o na n a l y s i s ，f u n c t i o n a lm a p p i n ga n da s s o c i a t i o na n a l y s i s ，b r o u g h to t h e rm e a n so fm o d e m a n a l y t i c a lm e t h o d si n t ot h er e s e a r c ha n da n a l y s i so ft h ec o m p u t e rs o c k sm a c h i n es t r u c t u r ea n d p r o p e r t i e s ( 2 ) t h i sp a p e rt o o kt h e o r e t i c a ls t u d ya n de x p e r i m e n t a la n a l y s i so nt h ec u r r e n tc o m p u t e r s o c k ss t i t c hn e e d l ec a ms y s t e m s ，a n dp r o v i d e dt h ee x a c td e t e r m i n a t i o no ft h el o o ps y s t e mi n t o t h ep r o c e s sp a r a m e t e r sa n dt h en e e d l e t r a j e c t o r y ，a n dt h e np r o v i d e dap r e c i s ep r o c e s s p a r a m e t e r sf o rt h es t r u c t u r ea n dp r o p e r t i e so fs o c k sk n i t t i n g p a p e r sa n a l y s e dt h en e e d l e w a l k i n gt r a c k sa n dt h en e e d l ef o r c ei nt h ep r o c e s so ft i m i n gk n i t t i n g t h r o u g ht h ea n a l y s i so n t h er e q u i r e m e n t sf o rk n i t t i n gn e e d l e s ，o b t a i n e dt h er e q u i r e m e n t so ft h en e e d l e sm o v e m e n t d i s t a n c ea n dt h ec a mm o v e m e n tu n d e rd i f f e r e n tn e e d l e sk n i t t i n g ，i no r d e rt om e e tt h e r e q u i r e m e n t so ft h ec a m p a i g n 浙江理工大学硕士学位论文 ( 3 ) t h i sp a p e r sd i dd e e p l yt h e o r e t i c a la n a l y s i so fe l a s t i cs p a n d e xy a r ny a m f e e d i n g d e v i c e ，a n dt h e nr e s e a r c h e dt h ea c c u r a t ef e e d i n gc o n d i t i o na n dt h ep r o c e s sr e q u i r e m e n t sw i t h d i f f e r e n tt y p e so fy a r na n dd i f f e r e n tk n i t t i n gc o n d i t i o n s t h r o u g hm o d e l i n ga n a l y s i s ，s t u d i e dt h e e l a s t i cs p a n d e xy a mt e n s i o nf l u c t u a t i o n s i n f l u e n c eo nt h ea c c u r a c yo fy a mf e e d i n g ，t h u s p r o v i d e daa n a l y s i sb a s i sf o ro p t i m i z a t i o np r o c e s so ff e e d i n gy a m ( 4 ) t h ep r i n c i p l eo fs h a p e f o r m i n ga n df a s h i o n e dk n i t t i n gt e c h n o l o g yw e r ea n a l y s e di n t h i sp a p e r , a n dt h ei m p a c to ft h ew o r k i n ga c c u r a c yo fn a r r o w i n gp i c k e ra n dw i d e n i n gp i c k e r w e r ea l s or e s e a r c h e d m e a n w h i l e ，t h ep a p e rs t u d i e dt h ei n s t a n t a n e o u sf o r c eo ft h en e e d l e sa n d c a i ni nt h ew i d e n i n gp r o c e s s ，f o u n do u tt h ec o n d i t i o no ft h en e e d l e sa n dc a m ss t a b i l i t y m o v e m e n t , i no r d e rt oi m p r o v et h ep e r f o r m a n c eo ft h ek n i t t i n gs e c t o r ( 5 ) a f t e ra n a l y s i n gt h ep r i n c i p l eo ft h eh e e la n dt o e ss h a p e - f o r m i n ga n dt h et e c h n o l o g y o ff a s h i o n e dk n i t t i n g ，f i r s t l yp r o p o s e dt h eh e e l sm a t h e m a t i c a lm o d e l i n gu s i n gn u r b sc u r v e ， a n de x p l o r e dt h ep r o c e s st ob u i l dt h es p h e r ek n i t t e dm a t h e m a t i c a lm o d e l i n g a c c o r d i n gt of l a t g r a p h i c sa n d 。t h r e e - d i m e n s i o n a ls t r u c t u r a lr e l a t i o n s h i p ，a n dc o m b i n e d 、柝mt h et h e o r yo f n a r r o w i n ga n dw i d e n i n gp r o c e s s ，a n df i n a l l yd e d u c e dt h ec o r r e s p o n d i n gr o wn u m b e ro fk n i t t i n g n e e d l e st ow o r k 、i t l lt h ee x p r e s s i o no ft h er e l a t i o n s h i p ( 6 ) a c c o r d i n gt ot h es t r u c t u r a lc h a r a c t e r i s t i c so f t h ea i r f l o ws t r e t c h - c o n v e y o rd e v i c e d i d r e s e a r c ha n ds i m u l a t i o no nt h e a i r f l o wf i e l d , a n da n a l y s e dt h ep r i n c i p l eo ft h em e c h a n i s mo f s t r e t c ht e n s i o n t h r o u g ht h es t u d yo fa i r f l o wf l u i do ft h eu - p u l l ，p r i n c i p l eo fa i r f l o ws t r e t c h , a n dr e l a t e de x p e r i m e n t sr e s e a r c hr e s u l t ，a n a l y s e dt h ec h a n g e sr e l a t i o n s h i pt h a tp u l l i n ga i r c o n v e y o ra n da i r f l o wf i e l dp a r a m e t e r sc h a n g e sh a di n f l u e n c e so nt h es i z eo ft r a c t i o nf o r c e s k e y w o r d s ：c o m p u t e rh o s i e r ym a c h i n e ；y a mf e e d i n gm e c h a n i s m ；s t i t c h f o r m i n gm e c h a n i s m ； s h a p e f o r m e dk n i t t i n g ；a i r f l o ws t r e t c h 浙江理工大学硕士学位论文 目录 摘要i a b s t r a c t i i i 目录i 第一章绪论1 1 1 研究背景1 1 1国外电脑袜机编织技术的发展状况2 1 2国内电脑袜机编织技术的发展状况2 1 4 论文研究的目的和意义3 1 5 论文研究的主要内容3 第二章电脑袜机的基本结构与技术特征分析5 2 1电脑袜机的基本结构5 2 1 1 电脑袜机的基本构造5 2 1 2 电脑袜机的控制功能- 6 2 1 3 主要成圈编织机件及其配置6 2 1 4 选针机构及选针原理7 2 2电脑袜机的技术特征分析8 2 3 ，j 、! ；占9 第三章喂纱机构结构与性能的研究1 0 3 1 袜机给纱机构的特点分析1 0 3 1 1 袜机垫纱工艺条件的分析1 0 3 1 2 丝袜垫纱的工艺要求1 l 3 2 普通纱线的喂纱过程建模分析1 2 3 2 1 喂纱过程中纱线张力分析1 3 3 2 2 成圈时线圈张力分析1 3 3 3 弹性氨纶纱喂纱机构研究与分析15 3 3 1k t f 组成结构和基本原理分析1 5 3 3 2k t f 控制原理1 8 浙江理工人学硕十学位论文 3 3 3k r f 控制力学模型1 9 3 3 4k t f 纱线张力波动建模与分析2 1 3 4 小结2 4 第四章成圈机构结构和性能的研究2 5 4 1 电脑袜机成圈过程2 5 4 2 电脑袜机成圈系统工艺的研究与分析2 6 4 2 1 电脑袜机三角走针轨迹及各工艺参数的分析2 6 4 2 2 织针成圈运动受力分析3 1 4 3 小结3 6 第五章袜机收放针成形机构结构和性能的研究3 7 5 1 织袜成形编织过程分析3 7 5 1 1 袜头和袜跟的基本结构3 7 5 1 2 成形编织过程分析3 7 5 2 袜跟数学建模分析4 2 5 2 1 袜跟线圈结构的n u r b s 模型分析4 2 5 2 2 收放针过程的数学表述4 5 5 2 3 袜跟球体模型4 6 5 3 袜跟( 头) 编织工艺的研究4 7 5 3 1 袜跟( 头) 编织工艺过程4 7 5 3 2 挑针、揿针工艺分析4 9 5 3 3 揿针过程中织针与三角的动态受力分析5 3 5 4 小结5 6 第六章牵拉机构结构和性能的研究5 7 6 1 袜机流体张力牵拉机构的工艺要求5 7 6 2 袜机气流张力牵拉机构的结构特点5 7 6 3 流体张力牵拉气流输送装置结构与原理分析5 8 6 4 流体张力牵拉气流输送装置气流流场的分析6 0 6 4 1 流场建模条件及过程分析6 0 6 4 2 气流流场分析6 l 6 5 实验设计和实验结果6 3 浙江理工大学硕士学位论文 6 5 1 实验方案设计6 3 6 5 2 实验条件和参数6 4 6 5 3 实验过程和结果“ 6 6 小结6 5 第七章结论和展望6 6 7 1 结论6 6 7 2 展望6 7 参考文献6 8 j l 炙谢7 1 在读期间发表论文情况7 2 m 浙江理工大学硕七学位论文 1 1 研究背景 第一章绪论 近年来，我国纺织业取得了前所未有的快速发展，纺织品产量已超过世界三分之一， 出口量已达世界四分之一，尤其是针织产业，经过近几年的快速发展，成为了纺织行业的 重点产业之一，也是全球范围内最具优势的产业。 在此期间，我国纺织机械行业为纺织工业提供大量装备的同时，行业自身也取得了快 速发展。随着纺织机械行业结构调整步伐的加快，技术进步明显，我国纺织设备在参与国 际市场竞争中，竞争能力不断提高，特别是针织机械有了长足的进步，无论是从自主创新 能力、技术开发水平、产品研发能力等也都有了极大的提甜1 1 。 纺织机械出口增长的同时，进口总额也持续增长。我国纺织工业的产业升级，促进了 纺织行业对设备的更新改造需求，我国纺织企业对进口设备的需求一路攀升，尤其是全自 动电脑袜机【2 1 。由于我省织袜产业的快速发展，全自动电脑袜机的需求和所占的份额不断 扩大，每年进口的电脑袜机达数千台。 我国是袜类产品生产和出口大国，9 0 以上的高档袜类产品出口到欧美、日本、港澳 台等2 0 多个国家和地区，浙江是国内袜类产品的出口大省，共有各种新型袜机超过1 2 万台，每年生产各种袜类产品约1 2 0 亿双，占据全国袜类总产量的8 0 0 a ，在纺织业居于 举足轻重的地位。中国袜业的生产区域主要集中在浙江( 义乌、诸暨、海宁) 、广东南海和 吉林的辽源三地。其中，义乌、诸暨市仍然是中国最大的袜子产销基地，以部分一线品牌 为代表的袜子企业始终保持着8 0 以上的国内市场占有率1 3 】。 我国袜业历史可以上溯到商殷时代，从最初的手摇袜机，到今天的最具现代化特征的 电脑袜机；从麻布、葛布、索绢，到现在的“钟纺化纤”、“杜邦丝”，袜子无论从原料、产 品到工艺都蕴藏着巨大的变化，设备由手摇袜机发展到全自动电脑袜机织造的飞跃，无一 不渗透着人类的文化智慧的结晶。 1 8 世纪开始有了手摇机素袜、手工提花袜，利用手摇织袜机摇出了一片新天地。1 9 世纪电动袜机替代了操作时必须“手摇、口数、脚踏”的手摇机。1 9 世纪7 0 年代随着针织 原料晴纶、氯纶、粘棉、腈棉等原料出现，袜品也逐渐多样化、彩色化。1 5 世纪到1 9 世 纪初，由于织袜设备进化，使袜子起到一个量的变化，不仅使人们有袜子可穿。而且可以 挑选适合季节性的袜子。 1 浙江理工大学硕士学位论文 随着社会的发展，现代高新技术在针织工业上的应用，织袜设备逐步实现了机电一体 化和智能化，人们不仅仅满足于袜品的款式、花色，更多地追求时尚舒适。新型针织原料 的不断涌现和对原有原料的改性处理以及针织物后整理加工技术的提高，促进了新型袜子 产品的开发，花色品种日益繁多，产品结构发生了显著变化。通过技术创新，提高产品档 次，增加产品的技术附加值，赢得市场竞争优势，是织袜业快速发展的坚实基础。 1 1国外电脑袜机编织技术的发展状况 ， 袜子生产起源于手工编织，英国人w i l l i a nl e e 于1 5 8 9 年发明了世界上第一台手工针 织机，用于机械织袜，1 5 8 9 年又制成可以生产较为精细丝袜的针织机。不久，法国人富 尼埃( f o u r n i e r ) 在里昂开始生产丝袜，直至1 7 世纪中叶才开始生产棉袜。传统生产中， 袜子加工须经过三个工序而成，罗纹机完成袜子的罗口编织，袜机编织袜统、袜面、袜底， 最后经缝合机将袜口缝合而成袜子，即三步成形法。随着机械加工制造水平的提高，八十 年代逐渐推出了各种半自动织袜机，随着电子技术在袜机上的广泛应用，九十年代初期出 现了全自动电脑织袜机。受1 9 7 5 年德国s t o l l 公司在米兰国际纺机展览会上首台a n v 型 自动针织横机推出的影响，针织袜机专业生产厂家积极研发新型电脑袜机，电脑袜机功能 日趋完善，新一代的全自动电脑提花袜机正在向多功能、自动化、高速化、智能化的方向 发展。 国外的电脑织袜机主要有意大利圣东尼、罗纳地、胜歌等公司的产品【4 】，代表了世界 上袜机技术的最高水平，无论在机器的传动机构、提花袜类品种、产品质量及袜机效率上 都有了新的突破，它们致力追求技术创新，不断地把电脑提花袜机技术推向新的高度，对 世界袜机技术发展和袜类新产品的开发起到了积极的推动作用。 国外袜机企业不懈地进行技术革新和产品升级，不断提将电脑袜机研制技术推向新的 高度，设备不断的朝着小筒径、细针距、高智能化、高速化高机号和全成形方向发展，不 断提升电脑袜机编织功能和编织效犁5 】【6 】。 在诸多的国外电脑袜机中，意大利罗纳地( l o n a t i ) 公司的电脑织袜机由于具有设 计软件先进、功能齐全、易于操作；整机设计紧凑、结构轻巧、编织速度高；三角、针板、 导轨等重要部件均采用特殊的耐磨材料，使用寿命长；电控系统稳定性好，保护功能强等 特点，同时产品技术成熟、零配件有保证等原因，深受国内用户的喜爱，因而占据了国内 较多的市场份额。 1 2国内电脑袜机编织技术的发展状况 国内袜机的生产始于1 9 5 8 年，上海针织机械一厂仿造日本进口的绣花袜机，试制成 2 浙江理丁大学硕士学位论文 功国产第一代5 1 型单色吊线绣花袜机，以后又制成5 9 型双色绣花袜机、5 9 4 型双辊筒 绣花袜机，先后在行业中推广应用，上海第七纺织机械厂设计制造出纺织工业部定型产品 5 0 3 型提花圆袜机。8 0 年代后期，国内从意大利、捷克、日本等国引进细针距的新型袜机， 专门用于生产高弹丝短、中、长统无跟袜和连裤袜等时装化女用袜品【7 1 。 国内电脑袜机的生产企业主要有绍兴的金隆、金浩、海森等袜机制造企业，其中绍兴 金隆机械制造有限公司的电脑织袜机开发研制时间最早，生产技术最为成熟，国内市场的 占有率已超过2 0 以上【8 】【9 】。 国内开始通过技术消化吸收，研制新型袜机，在电脑织袜机的研制方面取得了一些研 究成果【1 0 1 。但与i 副 1 - 先进电脑袜机相比，仍有较大差距，尤其在机器精度、稳定性、故 障率、产品质量方面仍然存在不少问题【l l 】。因为缺乏对有关电脑袜机关键机构的原理、 结构、工艺的研究与分析，严重影响了电脑袜机技术的发展，制约了电脑袜机研制开发水 平的提高。 1 4 论文研究的目的和意义 国内的电脑袜机制造与工艺技术，主要是通过技术消化获取，研制新型袜机，并在电 脑袜机研制方面取得了积极的研究成果。但目前大都停留在实物样机技术仿制阶段。 由于电脑袜机结构和工艺的复杂性，国内很少有关于电脑袜机原理及工艺技术的理论 ：研究，特别是缺乏有效地理论分析方法与手段。本文拟采用理论分析与实验相结合的方法 对屯脑袜机的原理和成形编织工艺进行深入、系统地分析与研究，以提高对电脑袜机和织 袜技术领域的认识水平。 1 5 论文研究的主要内容 通过对电脑袜机结构、原理与工艺的理论研究与分析，深入分析电脑袜机各主要机构 的原理和编织技术，着重分析成圈机构编织工艺技术、袜子成形编织工艺及关键成圈机件 的运动和动态受力情况，研究电脑袜机喂纱机构、气流牵拉机构控制方式和工艺条件，在 电脑织袜技术领域进行工艺有益的技术工艺研究与探索。主要内容如下： ( 1 ) 查阅国内外关于袜机研究方面的技术文献、设计专利、书籍等资料，系统地研究 国内外电脑袜机的结构、工作原理及织袜编织工艺，为电脑袜机结构与工艺的深入研究与 分析提供必要基础。 ( 2 ) 通过对电脑袜机喂纱机构的研究，要掌握电脑袜机不同纱线在喂纱不同编织条件 下精确的纱线喂送方式，特别是对弹性氨纶纱线喂纱装置进行深入的理论分析，寻求氨纶 弹性纱线张力波动对喂送准确性的影响，为喂纱工艺优化提供理论基础，确保电脑袜机高 浙江理工大学硕士学位论文 速编织的送纱要求。 ( 3 ) 着重对电脑袜机的成圈编织机构及走针轨迹进行研究与分析，研究成圈编织机 构织针走针编织和受力情况，通过对织针走针要求的分析，得到不同走针情况下织针动程 要求和与三角的运动配合要求。 ( 4 ) 深入分析收放针成形机构原理与成形编织工艺技术，研究挑针器和揿针器工作 的准确性对袜跟、袜头成形编织的影响；尝试运用n u r b s 曲线进行袜跟数学模型的建模， 探索球形针织物数学模型的建模过程，揭示推导相应的编织横列数与参加工作织针的关 系；研究揿针过程中织针与三角的瞬态冲击受力分析；寻求了揿针过程中织针与三角与运 动稳定性判断条件，提高了成形编织机构的性能。 ( 5 ) 研究电脑袜机气流牵拉原理，流体张力牵拉气流输送装置结构特点与原理分析， 进行气流流场的研究与分析，及u 型运输管道流场分析，研究流体张力拉制作用机理， 揭示气流流场参数变化与袜子牵拉张力的变化规律，达到精确有效地控制丝袜编织牵拉张 力目的。 4 浙江理工大学硕士学位论文 第二章电脑袜机的基本结构与技术特征分析 2 1电脑袜机的基本结构 2 1 1 电脑袜机的基本构造 电脑袜机主要由传动机构、导纱机构、成圈机构、控制机构以及辅助牵拉等机构组成， 可实现高速多路成形编织，及气流牵拉输送和多项具有自动保护、自停功能，整机自动化 程度高，操作控制简便。电脑袜机整体结构如图2 1 所示： 喂纱机构 机构 图2 1 电脑袜机结构图 它由电脑控制系统和袜机主机两部分组成。织袜的各个程序( 包括工序程序、密度程 序、花型安排程序、导纱器程序、速度程序等) 通过按键、鼠标或花型存储器传送给电脑， 经花型设计、花型数据和控制命令转换后，传送给控制装置，驱动袜机上的成圈机件，进 行袜子编织。其工作流程如图2 2 所示： 与传统的机械式袜机相比，电脑袜机用电脑控制系统取代了机械控制系统，取消了链 条、推盘、花盘、控制滚筒、编花滚筒等机械设施，使袜机的机械更趋简单合理，且便于 调整编织工艺、翻改品种。 5 浙江理工大学硕十学位论文 2 1 2 电脑袜机的控制功能 图2 2 电脑袜机工作原理图 袜机电脑控制系统的主要功能包括：( 1 ) 电子选针；( 2 ) 传动控制；( 3 ) 工序控制； ( 4 ) 密度控制；( 5 ) 故障检测； 除上述功能外，袜机电脑系统还可进行开机前的预热控制、加油吸风控制、品种产量 控制等。 2 1 3 主要成圈编织机件及其配置 主要成圈编织机件如图2 3 所示，主要有： 图2 3 成圈编织机件图 6 飞；藿j m 浙江理1 二大学硕士学位论文 ( 1 ) 袜针插在针筒针槽中，与沉降片交错排列，每一枚袜针下方插有提花片，提 花片选针刀片的控制，引导织针进入工作位置。 ( 2 ) 沉降片插在沉降片槽中，与针筒片槽相错排列，配合袜针进行成圈。 ( 3 ) 哈夫针电脑袜机采用单片式哈夫针，哈夫针槽与针筒片槽相错排列。哈夫针 仅在编织袜口的起口与扎口时进入工作。 ( 4 ) 提花片为金属薄片，提花片底部共2 2 挡齿，由下向上第l 4 档，留齿固定， 受无脚刀控制，用来控制编织袜口起口、扎口及袜子的集圈网眼部段。第5 2 0 档仅留一 齿，提花片齿排成矿或，形，受相对应的1 6 把电磁选针刀片的控制，用于选针提花。 电脑袜机三角选针及三角系统如图2 4 所示。 1 9 f 1 c 5 c 4 c 3c 2 2 1 4 选针机构及选针原理 图2 4 电脑袜机三角系统图 电脑袜机采用4 路喂纱系统。每一路备有一电磁选针装置。选针机构及选针原理如图 2 5 所示。电磁选针刀片共1 6 把，每把选针刀片受电磁装置控制，可摆至高、低两种位置。 当选针刀片摆至低位时，进入工作，可将同档留齿提花片打进针槽，使其片踵不沿提花三 角上升，其上方袜针被选起织花，双稳态电磁装置由计算机预先设计好的程序控制，可进 行单针选针，因此设计花型不受花宽不受花宽和花高的限制，在总针数范围内可随意设计。 7 冬象瑟瑟釜蚕一 浙江理工大学硕士学位论文 2 2 电脑袜机的技术特征分析 图2 5 选针机构及选针原理图 目前国外电脑织袜机技术正朝着智能化、网络化方向发展，且微电子技术的应用较为 普遍，如全功能控制，整体编织和电子提花选针等技术的应用。主要应用的新技术有： ( 1 ) 袜机线圈长度控制技术 新型电脑袜机弯纱三角采用电脑程序控制，通过步进电机来无级调节弯纱深度，可在 任一位置改变袜子织物密度【1 2 l 。使袜子更好的符合脚的外形，满足人体对袜品舒适性要 求，穿着更加舒服。 ( 2 ) 多路挑、揿针技术 电脑袜机袜跟( 头) 成形编织需要挑揿针配合完成，普通电脑袜机一般采用双挑单揿 和双挑双揿技术，而国外先进电脑袜机在挑揿针器设计中采用4 路挑针”设置，可缩短袜 跟( 头) 成形编织的时间，进一步提高袜头、跟成形编织效率 4 1 。 ( 3 ) 单针筒罗纹袜口编织技术 单针筒袜机由于机构设计的局限性，袜口成形编织只能采用双层袜口和假罗纹袜口， 而单针筒罗纹袜口编织技术解决了这一技术难题【1 3 】。单针筒罗纹袜1 ：3 编织技术吸收双面 圆纬机编织技术，结合袜机构造在针盘( 或上盘) 配置织针，即可编织真罗纹袜口，这一 技术拓展了单针筒袜机的功能，使单针筒袜机可生产出双针筒袜品。 ( 4 ) 弹性氨纶纱线喂纱技术 采用弹性氨纶纱线喂纱技术，以恒张力积极式送纱，在不同纱线喂纱、不同编织条件 下实现精确的纱线喂送，实时控制和调整纱线张力，保持纱线编织张力的始终一致【1 4 1 。 8 浙江理工大学硕士学位论文 ( 5 ) 变针距技术 变针距技术是电脑袜机的技术突破，针距的更改、选针位置的调整以及针数的变更可 通过操作台键盘完成。变针距技术可以满足一机多用，大大提高电脑袜机的功能特性【1 5 】。 ( 6 ) 全成形编织技术 全成形编织技术是未来袜机发展的趋势，但目前全成形编织技术仍是袜机成形编织技 术难题，未能广泛应用。普通电脑袜机采用“二步法”成形编织，即编织形成的袜子需下机 缝合袜头1 6 1 ，而全成形袜机针盘上安装自动缝头机构，使袜机成为“一步法，全成形袜机， 大大提高生产效率1 7 1 1 1 8 1 。单程式织袜机新工艺有所突破，这在意大利马泰克公司和胜歌 公司展出的单针筒和双针筒袜机上都有所体现，目前该设备的成本较高，还未普及推广 1 1 9 0 ( 7 ) 无缝内衣圆机编织技术 无缝内衣针织机是在电脑基础上演变发展而成。主要生产厂家是意大利圣东尼公司和 意大利胜歌公司，针筒筒径主要为1 3 1 5 英寸，机号1 6 针 - 3 4 针英寸。该机器适用 范围广，具有电子单针选针和移圈等功能，可编织罗纹、凹凸提花、集圈、移圈等花型的 无缝内衣系列、游泳衣系列、运动服系列、医疗服装及外衣系列。 2 3 小结 本章主要分析了电脑袜机的工作原理和主要机构及电脑袜机的主要技术特征，着重分 析了电脑袜机主成圈机件及选针结构，为后面的理论分析研究提供基础。 9 浙江理工大学硕士学位论文 第三章喂纱机构结构与性能的研究 电脑袜机在不同结构和花色组织编织时，线圈横列中线圈长度是不同的，纱线送纱应 随不同横列编织而变化，普通纱线喂纱常采用消极式喂纱方式，而弹性纱线喂纱必须采取 积极式弹性氨纶纱输纱装置( k t f ) 2 0 l 。由于编织过程中，纱线张力波动较大，喂纱工艺 的是否准确将直接影响到袜品编织质量。目前国内对于弹性氨纶纱输纱装置缺乏相应研 究，k t f 输纱技一直被国外所垄断，由于织袜工艺的复杂性，使弹性纱线喂纱技术成为 电脑袜机研发的一大技术难题，因此，本章重点对这一技术进行探索性研究与分析。 3 1 袜机给纱机构的特点分析 根据织袜工艺要求，在编织提花组织产生花色效应时，喂纱机构的工艺要求为： ( 1 ) 纱线从筒子上以一致的张力不间断地进行喂给，必须连续均匀地送入编织区域； ( 2 ) 各成圈系统之间的给纱比应保持一致，送入各成圈区域的纱线张力宜小些，且 要保持均匀一致； ( 3 ) 垫纱纵角不得过小或过大，导纱孔不能离针钩太远，否则会造成垫纱困难或“漏 针”现象。发现纱疵、断头和缺纱应迅速停机； ( 4 ) 当产品品种发生变化时，给纱量也应该相应的变化，且调整要方便。 3 1 1 袜机垫纱工艺条件的分析 在织袜编织过程中，退圈完成时织针开始沿弯纱三角下降，纱线将垫放针钩内，导纱 器位置应符合垫纱工艺要求，才能保证正确地垫纱。图 3 1 为纱线垫放在舌针上的情况。 从导纱器引出的纱线1 在针平面上投影线3 与握持线 2 _ 2 之间的夹角p 称为垫纱纵角。纱线1 在水平面上的 投影线4 与片颚线2 _ 2 之间的夹角a 称为垫纱横角。在 实际生产中，是通过调节导纱器的高低h ，前后( 径向进 出) b 和左右m ，以得到合适的垫纱纵角d 与横角0 【。 由图3 1 可见： 1 0 图3 1 织针垫纱 2 垫纱纵角p 过大时，易使针从纱线旁边滑过，未钩任纱线，造成漏针。b 角过小时， 在闭口阶段针舌可能将垫入的纱线夹持住，使纱线发生断裂。 3 1 2 丝袜垫纱的工艺要求 丝袜机编织时，曲于要利用所垫纱线的颜色或粗细不同显示出花色效应，编织过程中 的必须要求绣花线包覆在地纱线圈的外面，技术关键是要确保地纱与绣花线在垫入针钩、 套圈、成圈等关键工艺点时的相对位置关系，并严格控制垫纱角( 口、) 及对应不同阶 段地纱与绣花线编织张力( t 口、t p ) 。图3 2 表示了地纱与绣花线在成圈过程的不同阶段 时的位置关系，途中1 为绣花线，2 为地纱。在垫纱时，地纱在绣花线的下面，同时绣花 线靠近针杆。在套圈及成圈时，地纱与绣花线应在同一水平面上且需保持地纱靠近针钩， 绣花线靠近针杆。 图3 2 成圈时地纱与绣花线相对位置示意图 普通纱线喂纱常采用消极式喂纱方式，给纱机构喂纱方式是纱线在张力作用下退绕， 依次经过导纱钩、张力器、导纱钩、挑线弹簧后进入针钩和沉降片。根据袜机喂纱原理， 其喂纱力学模型如图3 4 所示： f - 图3 4 喂纱及纱线编织示葸图 编织系统中各织针水平距离为，喂纱轮和导纱孔之间的纱线长为厶，导纱孔和第一 枚织针间的纱线长为厶，织针与沉降片之间的纱线长如图分别为厶、厶、厶、厶，喂纱 轮和导纱孔间的纱线张力为互，导纱孔和第一枚织针间的纱线张力e ，各枚织针间的纱 线张力分别为e 、e 、e ，喂纱轮内的纱线张力为疋，袜机转速为，喂纱轮的 转速为，织针相对针槽的运动速度分别为。、：。 浙江理工大学硕士学位论文 3 2 1 喂纱过程中纱线张力分析 在上述喂纱系统模型中，导纱孔与第一枚织针之间的距离可以调节，织针与沉降片之 间的距离根据机号不同而定。 假定纱线在小拉力小伸长范围内为弹性体，伸长与拉力之间的关系为： f = e * e 3 - ( 1 ) 其中f 为纱线所受到的拉力，为纱线的拉伸伸长率，e 为纱线的弹性系数。 纱线受拉后的总长公式为： z = m ( p a )3 一( 2 ) 其中，为纱线的伸长，m 为纱线的质量，p 为纱线的密度，彳为纱线截面面积。 纱线在未被拉伸时，其他长度与质量的关系为： m o = p 0 4 t o 则，当纱线拉伸后，有以下关系式： r p a = ( p o a o ) 水f 1 2 西, 3 - ( 3 ) 设定单根线圈长度为四个，则喂纱轮的送纱速度与圆机的运转速度之间的关系式 为：。 = 4 v m 3 一( 4 ) 纱线在经过导纱孔和织针针钩时，与纱线相接触的区域设为圆型，其摩擦系数为t ， 则在针钩两侧的纱线张力关系为： 鼻+ l = z ：l ：p 掣3 - ( 5 ) 式中口为纱线的垫纱角度。 3 2 2 成圈时线圈张力分析 成圈时，纱线在针钩两侧的受力可以用式3 一( 5 ) 来确定，但在纱线与针钩接触的区域， 纱线张力的变化属于非线性问题，! 如图3 5 所示) 。求解这部分纱线的张力变化，需要建 立纱线张力变化动态平衡方程。 浙江理工大学硕士学位论文 织针针钩截面 五= 互矿雌聂= f , e 一蜩 图3 5 针钩两侧纱线张力图 l v n l h 图3