（纺织工程专业论文）三维纬编针织物在电脑横机上的编织工艺及其力学性能研究[纺织工程专业优秀论文].pdf

三维纬编针织物在电脑横机上的编织工艺 及其力学性能研究 摘要 n 三维织物是在传统平面织物的基础上于近3 0 年发展起来的一种 ，一j 三维多向立体结构织物。现已广泛应用于航空航天、汽车工业、土木 工程、建筑、医药与体育等许多领域。而当前纬编三维针织物有两种 类型：三维纬编叠层针织物和三维全成形针织物。但三维叠层织物的 研究以及在电脑横机上如何编织三维纬编针织物国内还没有人进行 较为全面的编织研究。本课题的主要工作就是探讨研究三维纬编针织 物在电脑横机上的编织工艺及其力学性能。) i 论文首先阐述了三维纬编针织物的概念及其分类，并着重介绍了 其应用情况，同时对电脑横机的特点和三维成形可能性作了详尽的解 释，另外也简单提及了s t o l l 电脑横机的花型设计步骤。 在电脑横机上编织三维叠层织物，作者主要研究了两种织物的编 织工艺，即由交叉线或织物层将两片独立织物连接起来的结构，而且 共用了三个例子来探讨研究它们的编织工艺，主要涉及以下几个方 面：织物组织种类的选择，不同横列间的t i 列方式，导纱器的选择及 排列，诸多编织工艺参数的选择，织物的外观表面特点，影响编织可 靠性和产品结构与性能的因素，以及相应的工艺优化方法等。接着作 者还就如何在电脑横机上编织三面夹层织物进行了研讨。 ， l 探讨研究三维全成形织物在电脑横机上的编织工艺部分中，首先 介绍了三维全成形的横机编织原理和方法。三维全成形织物编织的关 键是把三维结构转化为二维图样，并根据展开的二二维图形准确确定收 放针过程，使编织的织物完全符合所希望的几何形状。所以作者利用 了其最有效、应用也最多的一种成形编织方法一一收放针方法进行了 几种全成形织物的编织工艺研究。这些全成形织物有筒管状针织物、 盒形针织物和球形针织物，并对每种织物的编织特点以及工艺优化方 面作了详尽的分析，尤其对提高织物均匀性方面提出了较为可行的改 善方法。 作者还研究了三维叠层织物两种最主要的力学性能一一拉伸性 能和顶破性能，通过大量的测试得到并分析了三维叠层织物的拉伸性 能和顶破性能特点，以及影响织物这两种力学性能的因素。同时，还 就编织工艺中不同大小的循环单元对织物力学性能的影响进行了探 讨和分析。这些研究将有助于今后进一步改进生产工艺，提高织物性 能。 最后，作者作了一些总结，并指出了需要进一步深入和完善的研 究工作吖 ， ， 关键词：电脑横机、叠层针织物、鼍删针织物、编织工艺、 拉伸性能 s t u d yo nt h ek n i t t i n gt e c h n i q u e so f t h r e e d i m e n s i o n a lw e f tk n i t t e df a b r i c so nc o m p u t e r i z e d f l a tk n i t t i n gm a c h i n ea n dt h e i rm e c h a n i c a lp e r f o r m a n c e s a b s t r a c t 3 d ( t h r e e - d i m e n s i o n a l ) f a b r i c i sak i n do f3 dm u l t i - o r i e n t a t i o ns t r u c t u r e d e v e l o p e d f o ro v er t h i r t yy e a r s b a s e do nc o n v e n t i o n a lf a b r i c s t o d a y ，t h e a p p l i c a t i o n so f3 df a b r i c s a r et a k i n gp l a c ei n a e r o s p a c e ，a u t o m o b i l ei n d u s t r y ， c i v i l e n g i n e e r i n g ，c o n s t r u c t i o n ，m e d i c i n e a n ds p o r t se t c n o w ，t h et y p e so f3 d w e f tk n i t t e df a b r i c si n c l u d e3 ds a n d w i c hk n i t t e df a b r i c sa n d3 ds h a p e dk n i t t e d f a b r i c s h o w e v e r ，t h es t u d yo f3 dw e f tk n i t t e ds a n d w i c hf a b r i c sa n dt h ek n i t t i n g t e c h n i q u e o f3 dw e f tk n i t t e df a b r i c so n c o m p u t e r i z e d f l a t k n i t t i n g m a c h i n e h a s n tb e e nd o n er o u n d l yi nc h i n a s ot h em a i nt a s ko ft h es u b j e c tist os t u d yt h e k n i t t i n gt e c h n i q u e s o f3 dw e f tk n i t t e df a b r i c so n c o m p u t e r i z e d f l a t k n i t t i n g m a c h i n ea n dt h e i rm e c h a n i c a lp e r f o r m a n c e s t h i st h e s i s f i r s t l yp r e s e n t st h ec o n c e p ta n dt h et y p e so f3 dw e f tk n i t t e d f a b r i c sa n de m p h a s i z e st h e i r a p p l i c a t i o n s m e a n w h i i e ，t h e c h a r a c t e r is t i c so f c o m p u t e r i z e df l a tk n i t t i n gm a c h i n ea n dt h ef e a s i b i l i t yo ft h ek n i t t i n g3 df a br i c a r ea l s od e s c r i b e da n de x p l a i n e d i na d d i t i o n ，t h ep r o c e s so f d e s i g n i n gp a t t e r no n s t o l l c o m p u t e r i z e df l a tk n i t t i n gm a c h i n ei si n t r o d u c e d o nt h e k n i t t i n gt e c h n i q u e o f3 dw e f tk n i t t e ds a n d w i c h f a b r i c so n c o m p u t e r i z e d f l a t k n i t t i n gm a c h i n e ，t w ok i n d s o ff a b r i c s ，i et w o p i e c e o f i n d e p e n d e n tf a b r i c sc o n n e c t e db yc r o s st h r e a d sa n dt w op i e c eo fi n d e p e n d e n t f a b r i c sc o n n e c t e db yf a b r i cl a y e r s ，a r es t u d i e d t h r e ee x a m p l e sa r ei l l u s t r a t e dt o s t u d yt h ek n i t t i n gt e c h n i q u e s ，w h i c hi n c l u d eaf e wa s p e c t sa sf o l l o w s ：t h et y p e s o ft h ef a b r i cs t r u c t u r e s ，t h ec o l l o c a t i o no fd i f f e r e n c er o w s ，t h es e l e c t i o no ft h e y a r nf e e d s ，t h es e t - u po ft h et e c h n i q u ep a r a m e t e r se t c t h ea p p e a r a n c eo ft h e f a b r i c sa n dt h ef a c t o r so fe f f e c t i n gt h ef a b r i c a p p e a r a n c ea n dp er f o r m a n c e sa r e a n a l y z e d ，a n dh o wt ok n i tt h et r i p l ef a c e ds a n d w i c hs t r u c t u r ei sa l s oe x p l o r e d i nt h e p a r t o fs t u d yo nt h e k n i t t i n gt e c h n i q u eo f3 dw e f tk n i t t e ds h a p e d f a b r i c so n c o m p u t e r i z e d f l a t k n i t t i n gm a c h i n e ，t h ep r i n c i p l ea n dm e t h o do f k n i t t i n g3 ds h a p e df a b r i c s o nt h ef l a tk n i t t i n gm a c h i n ea r ei n t r o d u c e d f ir s t l y t h em a i nt e c h n i q u eo fk n i t t i n g3 ds h a p e df a b r i c sc o n s i s t si nt r a n s f e r r i n gt h e3 d t h e o r e t i c a lf o r mi n t o 2 d p a t t er n ，a n dd e t e r m i n i n g t h e f a s h i o n i n go p e r a t i o n ( i n c r e a s i n g o r d e c r e a s i n g t h en u m b e ro fk n i t t i n gn e e d l e s ) a c c o r d i n g t o2 d p a t t e r n s s ob yt h e s et e c h n i q u e sw ed i s c u s sa n ds t u d yt h ek n i t t i n gaf e w k i n dso f 3 dw e f tk n i t t e ds h a p e df a b r i c si n c l u d i n gt u b u l a rf o r m so ff a b r i c s ，b o xf o r m so f f a b r i c sa n d s p h e r i c a l f o r m so ff a b r i c st h e k n i t t i n g c h a r a c t er i s t i ca n dt h e t e c h n i q u eo p t i m i z a t i o n o fe a c hf a b r i ca r e a n a l y z e dt h o r o u g h l y e s p e c i a l l y ，a t e c h n i q u eis a d v a n c e dt oi m p r o v et h ea p p e a r a n c ea n i f o r m i t yo ft h ef a b r i c s i nt h er e s e a r c ho nt h em e c h a n i c a lp e r f o r m a n c e so f3 dw e f tk n i t t e ds a n d w i c h f a b r i c s ，t h et w om o s tm e c h a n i c a lp e r f o r m a n c e s ，t h et e n s i l ep e r f o r m a n c ea n dt h e b u r s tp e r f o r m a n c e ，a r es t u d i e d b yl a r g en u m b e r so ft e s t i n g ，w eg e ta n da n a l y z e t h ec h a r a c t e r i s t i co ft h et w om e c h a n i c a lp e r f o r m a n c e s t h ef a c t o r sa f f e c t i n gt h e p e r f o r m a n c e sa r ea l s oa n a l y z e d a tt h es a m et i m e ，t h ei n f l u e n c eo ft h es i z eo f s t r u c t u r ec y c l eu n i to nm e c h a n i c a lp e r f o r m a n c e si sd i s c u s s e d t h ew o r kw i l lb e h e l p f u lt oi m p r o v i n gb o t ht h ek n i t t i n gt e c h n i q u e sa n dt h ef a b r i cp e r f o r m a n c e si n t h ef u t u r es t u d y a tt h ee n do ft h i st h e s is ，w ed r a ws o m ec o n c l u s i o n sa n dp o i n ts o m et a s ki n m o r er e s e a r e h z h a n gc h u a n d e ( t e x t i l ee n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db y ：p r o f e s s o rl o n gh a i r u ，w a n gw e n z u k e y w o r d ：c o m p u t e r i z e df l a tk n i t t i n gm a c h i n e ，s a n d w i c hk n i t t e d f a b r i c s s h a p e dk n i t t e df a b r i c s ，k n i t t i n gt e c h n i q u e s ，t e n s i l ep e r f o r m a n c e 第一章绪言 第一章绪论 1 1 三维织物的基本概念及应用 三维织物是在传统平面织物的基础上于近3 0 年发展起来的一种 三维多向立体结构织物。这种织物主要是为适应产业工程的应用需要 条件下而发展起来的，尤其在增强复合材料方面的应用。三维织物的 发展可追溯到1 9 世纪，当时有些多层结构的织物被用作橡皮传送带。 但是，三维纺织复合材料在工程上的应用始于上世纪6 0 年代，当时 用来制作航空飞机的零部件与其它结构，以使能在极高温度的环境条 ，、 件下经( 剧起多向应力作用。今天，这种结构与高性能纤维结合所开发 的性能优异的先进复合材料己广泛应用于航空航天、汽车工业、土木 工程、建筑、医药与体育等许多领域，成为当代新材料领域研究与开 发的方向之一【1 1 1 2 】。 三维针织物是三维织物的一种，简单说就是采用针织技术来织造 的三维织物，因此三维针织物包括经编三维针织物和纬编三维针织 物。本课题将主要进行纬编三维织物的编织研究。当前纬编三维针织 物有两种类型：三维纬编叠层织物和三维全成形针织物。 ( 1 ) 三维纬编叠层织物 三维纬编叠层织物是三维纺织品的一种，在该制品中两片独立的 织物结构通过纱线或织物层结合在一起。这种织物也称为双面织物， 一般用来制作天鹅绒织物。在这类织物中交叉线连接起来的三维叠层 结构可被切割分成两块天鹅绒织物 3 1 1 4 1 。 当用作增强复合材料时，整体化的三维纺织叠层结构复合材料具 有高冲击力、高抗脱层强度、高硬度、高强度、低重量。近年来，三 维叠层织物一直用作泡沫层压制品的替代品，用在汽车上尤其多 5 1 。 ( 2 ) 三维纬编全成形织物 三维全成形织物是按照立体产品设计方法设计并编织的具有一定 厚度和所要求形状的针织结构材料，可形成球体、盒体、锥体、管状、 第一章绪南 三通等各种结构形状。这种织物可以作为复合材料基材加强物或一些 小型成型构件，如缆线支持物等。 现在各国都在开发不同的三维纺织工艺，应用于产业用纺织品领 域，如美国、法国、日本、德国的三维织物大多采用机织或编织技术， 而采用针织技术尤其是横机生产的仍然比较少。长期以来，用横机编 织产业用织物被认为是不适宜的，因为其成本高且类似结构也能在其 它针织机上编织，但新一代电脑横机改变了这一观念，它展示了一种 新的三维结构发展趋势c q ”。利用电脑横机生产产业用针织物的， 目的在于【8 】 9 ： 1 能够编织具有特定工程要求和弹性要求的织物结构，延伸性的 大小可根据使用要求通过针织密度和结构组合来控制。 2 能够生产适用于最终用途的成形产品，免去了裁剪带来的浪费 和损耗。 3 能够生产三维全成形结构。由于免去裁缝工序，所以不存在缝 线对结构性能的影响。 1 2 课题的目的和意义 长期以来，产业用纺织品一直被认为是一类高模量、低变形、尺 寸十分稳定并由延伸性小的高强纤维织成的纺织产品。然而，即使承 认针织结构能满足某些产品最终用途，用横机来编织产业用布仍然被 认为是不适宜的。新一代电脑横机展示了一种新结构的发展趋势。尤 其是它的三维编织技术为针织行业开发产业用纺织品带来了新的机 遇和挑战。但目前国内的电脑横机主要作传统用途来用，即用来生产 套衫及其它外衣，而用来进行编织三维织物还比较少。一是国内在这 方面的技术还不完善，专业技术人员较少；二是由于技术复杂，编织 困难，对机器损伤程度也较大。三是由于成本较高，基本还没有产业 化。而且目前在电脑横机三维编织技术方面进行的开发和研究仍局限 于三维结构的设计与编织方法，而对于产业用三维横机织物结构及性 能的特殊要求和产品的设计、生产标准等有待于更深一步的探讨研 究。 第一章绪言 目前，国外在纬编三维织物的编织方面进行的研究中，对三维叠 层织物的编织，讨论的是有关针织编织技术，即如何编织能使其具有 三维结构；而在三维全成形织物的编织讨论中最多的是如何把三维结 构转换为二维图样，如何收放针，以及连结织物层的织物种类等方面 的内容较多。而在这些织物的具体编织上，比如组织上的选择、不同 横列间的排列、导纱器的选择等具体设计以及诸多工艺参数的选择上 几乎没有提及。而根据所需要的编织技术，大多数三维叠层织物只能 在电脑横机上进行编织。只有德国s t o l l 公司在宣传其电脑横机的优 良性能时，提到了几种编织三维纬编织物的可能性和部分样品。在国 内这方面的研究中，研究最多的是如何在手摇横机上编织三维全成型 织物，而三维叠层织物的研究以及在电脑横机上如何编织三维纬编织 物还没有人进行较为全面的编织研究，而据了解，在国内的电脑横机 中还没有电脑横机用来编织三维纬编织物。 本课题拟将在s t o l l 电脑横机c m s 系列机上利用高强涤纶等原料 编织三维纬编产业用织物，探讨三维叠层和全成形纬编针织物的结构 和编织工艺，并进一步探讨和研究提高织物三维结构均匀性和尺寸稳 定性的技术方法，通过测试与分析织物的力学性能来改进和提高织物 性能，以开发出性能更加优良、用途更加广泛的横机三维产业用针织 物。 1 3 现代电脑横机的特点与三维成形可能性 横机是一种双针床纬编针织机，传统上用来生产套衫及其它外 衣。从2 0 世纪7 0 年代起电子技术在横机上逐渐获得了广泛的应用， 电子选针技术、电子程序控制和花型准备系统日益完善，在新一代电 脑横机上从产品设计到编织，从送纱张力、换纱、花型变化、组织变 化、线圈长度变化到牵拉张力都实现了电脑自动化控制。尤其是电子 单针选针技术与新的成圈机件压脚或握持沉降片的使用，使得真正的 三维编织成为可能。电脑横机产品也开始由传统的服用领域向产业用 品方面拓展j 。 - 3 - 第一章绪言 ( 1 ) 电子选针技术的完善 目前越来越多的横机采用无需机械驱动的、无触点的脉冲发生器， 可以消除由触点产生的磨损和噪声，也可在整个编织宽度上达到更加 一致的精度。电子单针选针已具备多功位编织技术，且在无方向移圈 时具有分针功能。 三位编织技术使同一横列中可同时有成圈一集圈一浮线三种编织 状态，并且各系统独立。新型的电脑横机上还出现了所谓的五位编织 技术，它是在原有的三位编织状态下发展为长线圈成圈一短线圈成圈 一长线圈集圈一短线圈集圈一浮线五位编织。同时移圈技术已由单向 移圈发展为可同时前后移圈，由受圈一接圈一移圈发展为受圈一接长 线圈一接短线圈一移圈的四位移圈技术，织物的组织变化量将以几何 级数增加。移圈时采用分针技术，避免了孔洞出现，产生较好的花型 立体感。 ( 2 ) 线圈长度控制和动态密度的实现 在水平较高的电脑横机上，线圈长度控制几乎达到了随心所欲的 程度。可将影响线圈长度的因素分为以下三种。 1 由电脑控制织针下降元件的位置，使在一个横列中的线圈具有 相同的成圈长度，叫做静态线圈控制。 2 在一个编织横列中改变成圈长度可控程序，能使线圈变松或变 紧，叫做动态线圈控制。 3 有可能精确到每一针来形成较长的线圈，这种线圈长度选择叫 做选择性成圈控制，可以和静态线圈控制动态成圈控制组合使用。 ( 3 ) 握持沉降片技术的采用1 2 】 沉降片技术的采用是继在电脑横机上使用压脚技术后的又一大进 步。压脚和沉降片两者都起牵拉握持线圈的作用，但压脚作用是一段 区域，而沉降片配置在每一针旁边，能很好地控制每一针上的旧线圈 和新纱线，这样可以产生三维效应的立体织物，同时利于开袋等全成 形编织。当前不少新机型上都配置了沉降片，但配置方式各异，如图 1 一l 所示。德国s t o l l 公司的机器上配置的是可控沉降片，其片踵受 第一章绪言 机头上的一个三角轨道控制。而u n i v e r s a l 公司的机器上安装垂直沉 降片，进入工作时，可封闭针床口，起牵拉握持作用；退出时，织针 进行垫纱。空下的针床可以安装其它辅助机件或留下足够的空间使用 导纱器。 图1 一卜a 可控沉降片 图1 1 一b 垂直沉降片 图1 1 沉降片技术示意图 总之，具有握持牵拉沉降片、高级的电脑控制、工艺技术和创造 力已经成为促进三维成形织物开发的因素。编织物的形状和尺寸变化 有极大的范围。电脑横机的以上特点为生产三维织物提供了可能性。 1 4 横机三维编织技术的应用及其前景 1 4 1 横机三维编织技术的应用 电脑针织横机为三维产业用织物的生产提供了新的可能性，利用 横机生产的三维叠层织物和三维中空成形织物不仅可以作为增强材 料用于前景广阔的复合材料领域，还可以直接应用于汽车装饰等产业 领域 1o 川1 川2 1 。 ( 1 ) 复合材料领域 2 1 1 8 】【1 3 l 针织线圈结构本身的柔曲性使得它能适用于三维模塑部件的加 第一章绪高 固骨架材料，甚至可以说其固有的柔曲性可以控制和可调及工程化， 以至在模塑和拉伸后，线圈达到某一极限值，可以改善所需材料的强 度稳定性等机械特性。横机三维成形织物所具有的这种模塑性织物结 构适合于制成拉伸大的模压成型复合材料，该结构复合材料具有良好 的抗冲击和能量吸收性能。 纺织结构复合材料预制件的成型主要是通过基体浸渍于预制件 而实现的。一般包括以下几种方法：( 1 ) 树脂传递模塑( r t p ) ：( 2 ) 结构 反应注射模塑( s r m ) ；( 3 ) 树脂模非熔法( r f i ) 。他们都是以浸渍为基 础的成型工艺，其中r t m 成型技术使用最为广泛，该技术是将成型好 的、具有一定形状的预制件放在与之匹配的模具内，然后将模具密封， 模具上有注料孔与树脂料罐相连，有排气孔与真空泵相连，用压力泵 将树脂注入模具中。使树脂浸透整个预制件，同时将模具中的空气排 出。在此过程中需将模具抽成真空。树脂浸满后，将模具注料孔和排 气孔封好，并对已注入树脂的预制件进行加热加压固化。 r t m 固化成型工艺对热固性树脂为基体的复合材料的成型较为合 适，而对于热塑性树脂作为基体的预制件的成型，往往由于树脂粘度 大、流动性小而浸渍困难或不能均匀浸渍。 碳化硅纤维编织的汽车发动机部件是横机三维编织在复合材料 领域的一个成功的应用实例，它是一个r o l l s r o y c e 汽车的喷气式引 擎发动机的固定部件。横机三维织物还可用于编织各种形状的柔性复 合材料管材。 当然，作为一种增强材料，横机产品在机械性能上有较低强度和 低模量的弊病。与其它纺织结构增强材料相比，横机织物在生产模塑 性成型复合材料方面具有优势；而机织物和经编衬纬及多轴向织物在 生产刚性骨架增强材料方面具有优势。 ( 2 ) 汽车装饰领域及其它 近年来电脑横机生产的汽车座椅套及其它各种成形装饰材料日 益引人注目1 8 】。这种全成形三维装饰织物可直接与要求的形状相吻 合，既避免了原料的浪费，又省去了缝纫工序，同时还可以充分利用 6 第一章绪意 电脑横机强大的编织功能实现其它针织机很难编织的组织结构与花 型，具有良好的经济效益和应用前景。 1 4 2 横机三维编织技术的发展前景 新一代电脑横机三维编织技术展示了一种新结构的发展趋势，为 针织行业开发产业用纺织品带来了新的机遇与挑战。随着电脑横机的 不断发展和完善，在电脑横机上可以更加方便地编织各种成形三维织 物，并不断开发新的用途。 目前在电脑横机三维编织技术方面所进行的开发和研究仍局限 于三维结构的设计与编织方法，而对于横机三维编织结构在复合材料 应用中的进一步的成型工艺及其性能的理论研究、产业用三维横机织 物结构的特殊要求和产品的设计、生产标准等都有待于更深一步的探 讨和研究，以开发出性能更加优良、用途更加广泛的横机三维产业用 织物。 1 4 3 横机的优点 横机上编织产业用纺织品具有其它机器所没有的特点，尤其编织 一定宽度和宽度变化的成形织物。 横机的特点可概括如下几点【1 4 】 1 5 】【16 】： 1 当用贵价材料时，避免了裁剪的浪费。 2 不需剪裁就可编成两维或立体织物，并可编织成能放插入物的 条环、孔眼和管子状结构。 3 一个织片上可组合多种编织类型和结构。 4 纬纱可圈需要垫入。 5 取消了织物的缝合( 例如编织盒子) 。 6 改善织物的弯曲或悬垂性。当嵌花引入成形织物时，生产出高 质量的纺织品。 7 可根据不同花型选用不同材料。 8 可利用全成形编织生产间隔织物、托垫织物、衬里或过滤织物。 9 编织网状织物等等。 第一章绪言 1 5s t o l l 电脑横机简介 电脑横机的型号规格很多，而我国引进较多的是德国斯托尔 ( s t o l ) 公司的c m s 系列电脑横机。 德国s t o l l 公司制造的c m s 系列电脑针织横机显示了针织结构与 设计技术同引用的传统概念的完美结合。新型的舌针和牵拉沉降片扩 大了编织设计的范围。尽管三角系统的性能无比先进，但其结构却非 常简单。 1 5 1c m s 系列屏幕式控制全自动电脑针织横机的主要编织机件 及其三角系统 ( 1 ) 舌针作为新一代电脑横机，c m s 系列首次选用具有弹性负载 针舌的舌针。这种舌针与普通舌针相比，针舌销带有弹簧，在闭口和 开口最大位置有一段弹性运动。在退圈时，当旧线圈打开针舌，处于 针舌上时，整个针舌沉入针舌槽里，旧线圈不受扩张作用，以减少退 圈时的纱线张力。当线圈从针舌脱下时，针舌由于弹簧作用自动上抬， 回到开启位置，避免旧线圈或松弛的大线圈套到针舌上，同时这种结 构也可以在生产多列集圈时，确保所有纱线停在针舌下并关闭针舌。 当脱圈后，针舌处于半开启位置，这种位置能很容易地进入送圈织针 的移圈簧中接受线圈，并能方便地打开针舌而无需其它机件帮助。这 种舌针对减少疵点、提高产品质量十分有益【 】。 ( 2 ) 沉降片沉降片位于针床齿口部分的沉降片槽中，并配冒在两 枚针中间，如图卜1 一a 。两个针床上的沉降片相对排列。当织针上升 退圈时，两针床上的沉降片闭合，握持住旧线圈的沉降弧，防止旧线 圈上浮。这种形式的沉降片可起到牵拉和握持的作用，其作用和效果 比早期的压脚要好。对于在空针上起头、成形产品编织以及连续多次 集圈或不编织而形成的立体花型的编织十分有益。 ( 3 ) 三角系统机头内可安装1 至多个编织系统，对于四个以上系 统，机头可以分成两个或合并为一个。前者可用于同时编织两片衣片。 每个系统的工作是独立的，且工作与否取决于编织工艺和程序设计。 1 5 2 机器控制台：触摸式控制，全中文操作系统 第一章绪言 ( 1 ) 触摸控制技术- - t c 1 8 】 先进的触摸控制：目前s t o l l 公司所有c m s 系列横机均采用世界 上最先进的触摸控制技术。屏幕显示采用国际通用的图形标志来表示 各个菜单，屏幕还清晰地显示当前的编织状态。 ( 2 ) 先进的图案设计系统【1 9 】 2 0 其s i r i x 全自动花样设计系统应用了亲和性极高的视窗界面操作 系统，其图样程序使用操作人员的语言。对于全成形编织，s i r i x 程 序更容易编制生产全成形针织衣片的程序。只将衣片形状放在已有的 图样上，可以使用s i r i x 程序库中的形状，也可以自己创制。 s t o l l 电脑横机编织三维织物的一个主要特点是可以方便地生 产锥形织物和半球顶的圆柱形织物，而无需裁剪缝纫。 1 5 3 在s i r i x 花型系统中，完成一个花型设计的步骤 ( 1 ) 开始 首先建立一个新文件包( 本身会包含很多子文件) 并修改默认的 文件包名为你的文件包名，然后把此文件包图标拖到桌面上的j s a 程 序图标上，接着按照你的要求设定此花型的宽度和高度，此时程序会 自动打开一个能够进行画图编辑具体花型的窗口，此窗口不妨称为 j a c q u a r d 窗口。 ( 2 ) 画图 在打开的画j a c q u a r d 画图窗口中，根据要求选择适当的画图方 式和花型图标及颜色画出适合你的要求的花型图，此时这张图称为0 号图。 ( 3 ) 在j a c q u a r d 窗口的主菜单t e c h n i q u e ( 工艺) 中调出子菜单 j s a ( 4 ) 机器设置 在调出子菜单j s a 后会出现一个有关机器设置的对话框。此对话 框中的有关机器设置主要有机型、机号、选针区域、起头罗纹程序的 选择，还有是否采用f f 全成形编织( 这里指毛衫全成形，与三维全成 形是不同的概念) ，是否需要设置文件，纱线的引入方式以及编织程 第一章绪高 序的种类等等。同样要根据要求和条件进行合理的设置。设置完毕后， 会在窗口左侧出现一个新的设置步骤执行框。 ( 5 ) 顺序执行各设置步骤 在设置步骤执行框中，主要有六个步骤，分别为c o n t r o li in e s 、 f f 、y a r l 3c a r r i e r 、p r o c e s sp a t t e r n 、m o d u l 、s i l 3 t r a l 。 i 执行“c 0 n t r o l1 i n e s ” 单击c o n t r o ll i n e s 图标后，会在窗口的花型图部分的左侧多出 2 i 列宽度的控制列，此时可在前7 列进行色纱的修改设置，包括色纱 的种类数和排列。这步后的花型图称为1 号图。 2 执行“f f ” 这一步为可选执行部分，如果在机器设置中选中了f u l ly f a s h i o n ，则需要执行此步，否则，则没必要也不能执行。若需执行 f f ，就要执行相关的很多复杂步骤，由于本课题几乎不需此步，也就 不在此赘述了。如果不执行这一步，花型图则由l 号图变为2 号图。 3 执行“y a r nc a r r ie r ” 在做y a r nc a r r ie r 步骤后，在窗口画图区域的左下角出现很形 象的导纱器基本位置的设置，此时可根据要求和机器现有配置进行修 改导纱器的基本位置。另外，会在控制列的第2 1 列出现每一横列机 头运行方向的图标。这一步后的花型图成为3 号图。 4 执行“p r o c e s sp a t t e r n ” 执行这步后，会在控制列的第1 0 列和12 列分别出现代表弯纱深 度和编织类型的字母，这里也可以进行修改和设定，若在机器设置这 步中选取了“u s es e t u p f i le ”( 设置文件) ，则还需在步骤执行框上 面的s e t u p 图标进行具体设置。此时的花型图为4 号图。 5 执行“m o d u l ”模块处理 在完全执行完这步后，花型图将扩展，将一些花型模块进行分解 处理，这一步后的花型图为5 号图，这张图会真正详细地体现机器的 具体编织方式和编织过程，是真正的花型编织图，在这张图上可以进 行修改花型，所做的修改也是机器的真实编织情况，因此在此张图上 第一章绪言 的修改最直接，也最容易被体现。 6 执行“s i n t r a l ” 执行这一步是为了生成相应的编织程序，以便读取到电脑横机 上让机器按程序进行编织。这里生成的程序可以根据具体情况进行适 当的修改。 ( 6 ) 检验所生成的“s i n t r a l ”程序的可行性 把已经完成的花型文件包或相应程序文件的图标用鼠标拖动到 ”s i n t r a l c h e c k ”程序检验的图标上进行检验并模拟编织，如果模拟 成功，则可以把此文件包拷贝到横机上进行编织。若模拟错误，则必 须根据错误提示对花型的设计进行修改，甚至另作花型，直至模拟成 功。 本课题所用编织设备为一台c m s 3 0 3 型电脑横机，c m s 3 0 3 型属于 基础型级别，作为起步机型，最大工作宽度为1 2 7 0 m m ，机号为e 12 。 如图1 2 所示。 图卜2c m s 3 0 3 t c 型s t o l l 电脑横机 苎三童三丝垦星堡塑盟塑望三兰! ! 翌 第二章三维叠层织物的编织工艺研究 叠层织物是三维纺织品的一种，也称为间隔织物或双面织物，由 两片独立的织物结构通过纱线层或织物层结合在一起。目前三维叠层 织物主要用机织与经编技术进行制造。在横机上通过调节针床的间距 和组织结构也可方便地织制这类产品，不仅可以制造双面夹层结构， 也可以生产三面夹层织物。当用电子针织横机来生产这类织物时，可 以考虑两种类型的产品，即由交叉线或织物层将两层独立织物连接起 来的结构【1 】【2 1 。 下面对几种三维叠层织物在电脑横机上的编织工艺进行了介绍、 分析和探讨，主要涉及下列几个方面：织物组织种类的选择，不同横 列间的排列方式，导纱器的选择及排列，诸多编织工艺参数的选择， 织物的外观表面特点，影响编织可靠性和产品结构与性能的因素，以 及相应的优化工艺方法等。 每种织物均分别采用普通腈纶毛纱和高强涤纶进行编织。这两种 纱线的各种性能如表2 1 所示，这些指标是通过多次测试或计算并取 其平均值而得来的。 表2 1 腈纶毛纱和高强涤纶的主要性能指标 细度断裂强力比强度断裂伸长率 腈纶毛纱 3 9 2 ( d t e x )3 3 5 6 ( c n )0 8 6 ( c n d t e x ) 16 8 高强涤纶 11 2 0 ( d t e x ) 7 2 1 4 ( n ) 6 4 4 ( c n d t e x ) 2 0 0 4 2 1 由交叉线连接两片独立织物的结构 先来看一个简单的例子，如图2 1 所示，所示部分为一个组织循 环。图中f b 指前针床织针，b b 指后针床织针。这种织物由前后两针 床上编织而成的两块独立平针织物通过集圈弧线而连接在一起制成 三维叠层结构。在针织过程3 与4 中，当集圈弧线在所有的针上针织 时可以获得最大的密度【3 】【2 1 1 。 第二章三维叠层织物的编织工艺研究 图2 - 1 叠层织物的制作，通过交叉线将两层织物连接起来 其针织过程如下：在前后针床上分别轮流编织一个单面横列， 然后在两针床上按l x l 编织集圈两次，编织集圈时，第一次参加编 织的织针可为前针床的奇数针和后针床的偶数针，第二次则反之。 由上图知，在针织过程中，各横列编织步骤并不十分复杂，按过 程顺序编织即可。但在电脑横机上，进行设计时却要考虑诸多因素， 主要是根据电脑花型设计系统的要求来进行相应的选择。 在s t o l l 花型设计系统s i r i x 中，单面编织符号有两种，如吲 和吲，若用第一种符号，假如上一横列对应的织针只是在后针床编 织，则在编织这一横列前需要把上一横列在后针床编织的线圈先翻到 前针床的相应织针上，然后再进行前针床编织，所以多了一个翻针( 移 圈1 过程；而采用第二种符号编织并不需要翻针动作，所以本例只能 采用第二种单面编织线圈符号。同样集圈符号也要采用不翻针的集圈 编织，但集圈符号只有翻针的一种，因此这儿在j a c q u a r d1 号图上 不得不采用翻针的集圈，这样在4 号图上会多出机器翻针的动作，而 4 号图的符号真正反映了机器的实际编织动作，为了不发生翻针过程， 所以必须在4 号图上把有翻针符号的横列去掉。 由以上分析知，在编织平针组织时，纱线轮流在前后针床编织， 所以编织平针部分的导纱器可以是一把，也可是两把，当要求织物在 正反两面有不同颜色或效果时，要选两把导纱器以在前后针床的线圈 采用不同的纱线，作者这里选用两把导纱器来编织平针部分。当编织 集圈部分时，只需要一把导纱器即可，这里可选用用来织平针部分的 一把导纱器，因此本例共用两把导纱器。织物组织中的平针线圈要用 不翻针线圈，而集圈需要在4 号图上才能改成不翻针集圈。 因此，在设计本例花型中，其花型设计的一个编织循环意匠图如 第二章三维叠层织物的编织工艺研究 图2 2 所示 图2 - 2 a 控制列图2 - 2 b 组织循环意匠图 图2 2 a 为组织图的控制列，与图2 - 2 一b 行行对应，控制列中左 起第l 列为色纱种类，这里有两种，第2 列为牵拉w m 值控制，第3 列为弯纱深度大小n p 值，第4 列为机头方向。 具体编织相应参数如表2 2 所示： 表2 - 2 织物的牵拉值和弯纱深度值 牵拉w m 值弯纱深度n p 值 z + hi 2 o3 o 前针床 1 1 11 0 0 辅助牵拉值w + 为2后针床 1 1 o 1 0 0 用这种方法织成的叠层织物线圈排列紧密，织物较厚实，厚度可 达到3 m m 以上，这种织物外观平整比较光滑，尤其用高强涤纶编织 时，织物表面甚至有光泽感；两层独立的平针织物由于被集圈紧密连 接在一起，所以两层之间空隙很小，叠层效果不明显，看上去像一块 紧密厚实的织物。 分析与讨论； 编织工艺参数的选取直接影响成形织物的可编性与成品率。 1 织物牵拉力与弯纱深度n p 值对成形的影响 在编织本种织物时，因为所有的选针持圈时间都比较短，只是在 编织集圈的两横列中织针没有进行脱圈，所以织针所持线圈受到的积 累牵拉力不会太大，编织过程较为顺利，不大会出现线圈被过度拉伸 甚至断裂的现象。但主牵拉w m 的值也不宜过大，另外，可让辅助牵 拉退出工作，以防辅助牵拉辊加剧纤维损伤。 第二章三维叠层织物的编织工艺研究 编织时的牵拉值还直接影响弯纱深度n p 值的选取。牵拉力较小 的情况下，n p 值过大，线圈长度过大，线圈容易浮在针床口，从针 钩处脱出使织物脱散。n p 值过小，当采用拉伸与弯曲刚度都较高的 纱线( 如高强涤纶) 时，线圈退圈、脱圈困难，织针容易受损伤；当采 用弯曲刚度较低的纱线( 如腈纶纱) 时，过小的线圈长度容易使纱线发 生断裂。因此n p 值的选取以线圈不能从针钩上直接脱出而线圈的退 圈阻力又较小为宜。 2 纱线性能对织物成形的影响 纱线的拉伸性能对成形织物质量的影晌也很大，纱线的拉伸弹性 变形和拉伸弹性回复率越大，成形织物的外观质量也越好，因为拉伸 弹性变形较大的纤维和纱线在一定拉伸力的作用下产生较大的拉伸 变形，从而喂纱量较小；如果纱线的拉伸弹性回复率较大，当外力去 除后，产生的拉伸变形能够大部分回缩，线圈收紧，织物表面不宜形 成明显的拉长线圈。另外纤维的柔曲性对织物的质量也有一定影响， 纤维的柔曲性一般以断裂前弯曲半径的大小来表示，弯曲半径越小柔 曲性就越好，纱线的成圈性能也就越好，织物可编织的较为紧密。在 实验中，由于高强涤纶柔性较差，弯曲受力时容易发生部分纤维断裂， 在编织过程中，线圈受力稍大或受力时间稍长都会可能使纤维发生严 重断裂，织物表面线圈被拉长的现象比较严重。纱线的摩擦性能也会 影响织物的成圈性能，织物摩擦系数大，退圈和脱圈时纱线与织针以 及纱线之间的摩擦力就大，纱线的转移也困难，所以成圈时就会对织 针和纱线的损伤就厉害，并且影响成圈的顺利性，从而影