基于SPSS回归模型的经向波形织物成形工艺

朱 红

(常州纺织服装职业技术学院 常州市新型纺织材料重点实验室，江苏 常州，213164)

基于SPSS回归模型的经向波形织物成形工艺

朱 红

(常州纺织服装职业技术学院 常州市新型纺织材料重点实验室，江苏 常州，213164)

为优化经向波形织物的设计制作工艺，提高织物经向波形曲线的波形设计的准确性，通过织机的关键部件包括钢筘、打纬机构等改进设计，设计正交试验方案，研制系列波形织物，并测试其波形外观效应等相关参数，运用SPSS多重线性回归分析，探讨了钢筘、打纬机构及织物纬密等对波形效应的显著性影响，得出影响因素与波宽、波窄、波高之间的回归方程，为织物经向波形曲线的波形设计提供支持。

经向波形织物；花式钢筘；钢筘位移；SPSS

传统机织物结构中，经纬纱呈现有规律的平行排列，经纬纱交织方式为垂直相交。近年来，一种外观新颖的织物——波形织物应运而生，通过数字控制式钢筘移动式打纬系统，与花式钢筘及织物纬密设计等工艺结合使用，有效改变了机织物经直纬平的规则外观。织物中经纬纱的经直纬平的排列变化为经向有规律的曲线形排列，使织物经向呈现波浪形的外观[1]，即经向波形织物。

经向波形织物不仅外观独特新颖，还能与其他织物组织配合使用，如管状组织、凸条组织、纱罗和提花组织等[2-3]。织物经纬密度的变化与组织、色纱排列、织物结构等共同变化，可以形成更加丰富多彩的织物外观，拓展纺织品应用性能和产业化发展空间。

1 经向波形织物的形成原理和方法

经向波形织物的经向外观呈现出有规律的弧形或波浪形曲线，其形成原理是通过改变织物经纬纱交织过程中经纱在织物中的排列位置。即每一纬引入时，钢筘在筘座架的带动下有规律地上升或下降，经纱在斜向排列的钢筘筘片带动下产生向左或向右的位移。在与纬纱交织后固定位置并保持一定的位移，钢筘筘片倾斜角随每一纬引入时的筘座移动而变化，使得经纱位置变化呈现出规律性递增或递减，从而在布面上形成规律性的经向弧形曲线。

1.1 小样织机关键部件设计及改造技术

选用半自动小样织机，波形织物织造控制关键部件打纬机构设计和改进方法如图1所示：在筘座1和筘座支架2下端设置铰接，其铰接点设置在滑套3上，滑套3内设有螺孔，滑套3与丝杆4啮合，同时丝杆4旁平行设置导向杆6，导向杆6上滑动套接导向套7，导向套7与滑套固定连接；丝杆4通过一对相互啮合的圆锥齿轮8与伺服电机5连接，且两者间设有变速组件9。

1)织机在工作时，根据所设计波形织物的波宽、波高等参数，选用花式筘片排列钢筘，预先设置好每纬的钢筘位移量。

图1 半自动小样织机波形织物织造控制关键部件示意Fig.1 Key components of wave forming by semi-automatic sample waving machine

2)根据设定好的计算机程序控制，实现每纬的微量升降移动的精确控制。伺服电机5通过变速组件9、圆锥齿轮8将扭矩传递至丝杆4，使得与其啮合的滑套3做上下直线移动，同时通过导向杆6与导向套7的配合，精确限定滑套3的移动，从而使得筘座支架2的铰接点做上下方向的移动。

3)根据波形织物结构调整钢筘位置。在滑套移动的上、中、下3个位置设置传感器，传感器向伺服电机发出正反方向转动信号，在每纬引入之前，滑套3回复到原始位置，当筘座支架2带动筘座1和钢筘上升到上点或下降至下点时，下一个运动自动转为下降运动或上升运动；每次的升降量可以实现动态变化，根据织物设计的图案变化进行控制，最终形成外观新颖的经向波形织物。

1.2 花式钢筘设计及制作

普通钢筘筘片呈平行排列，花式钢筘中部分筘片以一定的倾斜角排列或全部筘片按一定规律倾角排列，如图2所示。钢筘筘片采用斜排或斜直交错的排列方式，利用花式钢筘与织机丝杆和滑套的运动配合，打纬过程钢筘发生上下移动，实现织造时织物经纱的动态波形变化，完成经向波形织物的制作。

图2 花式钢筘结构及照片示意Fig.2 Structure and photo of the special reeds

1.3 经向波形织物外观特征分析

经向波形织物外观肌理特征：经向呈现有规律性的波形曲线，曲线边缘轮廓清晰，曲线形状优雅美观，曲线流畅不间断，波形规律性明显，波高、波宽比例的设计接近黄金分割比，以满足审美需求。

制作的单层与三层经向波形织物实物照片如图3所示。由图3可见，经纱向左或向右呈现渐变位移而形成波形曲线排列，织物局部出现细微的经密和纬密疏密变化，经纬纱交织后织物波形排列秩序明显。

图3 单层与三层经向波形织物实物照片Fig.3 Photos of single and three layers of warp-direction wave fabrics

2 经向波形织物的设计与研制

2.1 基于正交试验的波形织物设计方案

经、纬纱均采用棉纱(14.5 tex×2)，根据正交试验设计原理，采用拟水平法，通过分析确定影响波形织物效应的主要因素有：筘号、花式钢筘筘片排列方式、打纬机构控制的钢筘位移量和织物纬密。因此，选择花式钢筘筘号及其筘片排列方式、织物纬密、钢筘位移量3个自变量，确定3因素6水平的因素水平如表1所示。分析织物经向波形效应及其影响因素之间所存在的线性关系或非线性关系，从而分析判定其对织物波形曲线的变化规律，进一步对经向波形织物的曲线工艺设计及其表征方法进行优化分析研究。

表1 因素水平Tab.1 The factors and levels

根据表1参照3因素7水平正交表，制定波形织物设计方案，如表2所示。表2中每个因素的水平一共出现14次，其他的5水平出现了7次。3个因素分别是花式钢筘筘号及筘片排列方式、织物纬密、每纬钢筘位移量，各个因素水平变化值见表1。每个因素中的1.0代表该因素的水平1，每个因素中的2.0代表该因素的水平2，依此类推。

表2 波形织物试样及数据测试Tab.2 Data test of warp-direction wave fabrics

2.2 试样研制及其波形效应参数的测试

在小样织机关键机构改造的基础上，根据正交试验表研制波形织物试样49只，其波形效应如图4所示。经向波形织物曲线是由形成织物波形的波宽、波窄和1个完整波形循环的高度(长度)构成，测试其波形织物外观波宽、波窄、波高参数(表2)。

图4 经向波形织物波形效应示意Fig.4 The structure of warp-direction wave fabrics

3 基于SPSS的波形织物效应分析

SPSS软件具有完整的数据输入、编辑、统计分析、报表、图形制作等功能，其数据分析结果清晰直观，试验结合所研制的波形织物利用SPSS软件建立多重线性回归模型[4]。将表2中的数据输入到SPSS Data Editor中[5-6]，分别进行方差分析和多重线性回归分析。

3.1 波形效应影响因素研究

波形织物波形效应的参数主要有波宽、波窄、波高，其影响因素主要有筘号、花式钢筘筘片排列方式、打纬机构控制的钢筘位移量和织物纬密等，利用SPSS中方差分析探讨其影响波形效应的显著性。

3.1.1 波高分析

各个主体因素对波高的影响分析如表3所示，校正模型中F＝4.768，对应的p＝0.000，说明模型显著，可以进行方差分析。筘号X1的F＝2.619，对应的p＝0.042，由于p＝0.042，小于0.05(α＝0.05)，说明筘号对波高有显著影响。同样纬密X2的F＝0.520，对应的p＝0.759，说明钢筘的筘齿排列及筘号对波高影响不显著。钢筘位移X3的F＝11.164，对应的p＝0.000，说明钢筘位移对波高有显著影响。因此，筘号、钢筘位移是影响波高的重要因素。

表3 波高方差分析结果Tab.3 Variance analysis of wave height

3.1.2 波宽分析

各个主体因素对波高的影响分析如表4。从表4可以看出，校正模型中F＝13.072，对应的p＝0.000，说明模型显著。筘号的F＝37.318，对应的p＝0.000，说明筘号对波宽有显著影响。同样的纬密的F＝1.398，对应的p＝0.251，说明钢筘对波宽无显著影响。钢筘位移的F＝0.499，对应的p＝0.775，说明钢筘位移对波宽无显著影响。因此，筘号是影响波宽的主要因素。

表4 波宽方差分析结果Tab.4 Variance analysis of wave width

3.1.3 波窄分析

各个主体因素对波窄的影响分析如表5。从表5可以看出，校正模型中F＝10.330，对应的p＝0.000，说明模型显著。筘号的F＝28.205，对应的p＝0.000，说明钢筘筘号对波窄有显著影响。同样的纬密的F＝0.479，对应的p＝0.789，说明钢筘对波窄无显著影响。钢筘位移的F＝2.306，对应的p＝0.067，说明钢筘位移对波窄无显著影响。因此，对波窄而言钢筘筘号是主要因素。

表5 波窄方差分析结果Tab.5 Variance analysis of wave narrow

3.2 波形效应与影响因素相关性研究

3.2.1 波形织物波幅变量的回归分析

波形织物的每一个波形均由波宽、波窄和波高构成。为了研究波宽和波窄与各个因素的变化规律，定义一个波幅变量y1，令这个变量等于波宽减去波窄，然后利用SPSS分析变量y1与筘号x1、纬密x2、钢筘x3的关系。得到波幅变量y1与筘号x1、纬密x2、钢筘x3的多元回归方程为：

系统分析这个模型的多重判定系数R＝0.730，R2＝0.553，修正判定系数R2＝0.502。模型的显著性检验F＝17.127，对应的p＝0.000，说明模型具有很好的显著性。结果显示：经向波形织物波形设计时，应充分考虑筘号选用、纬密设计与波宽、波窄的相互影响关系，准确完成波形织物的设计与制作。

3.2.2 波形织物波高回归分析

利用SPSS分析波高变量y2与筘号x1、纬密x2、钢筘x3的关系，得到波高y2的多元回归方程为：

这个模型多重判定系数R＝0.385，R2＝0.143，修正判定系数R2＝0.091。模型的显著性检验F＝2.608，对应的p＝0.063，由于p＝0.063，大于0.05，说明该模型不够显著，也就是说波高y2与筘号x1、纬密x2、钢筘x3间不是多元线性关系，应考虑非线性关系进行分析。

4 结 论

通过一系列试验，对经向波形织物基本参数与工艺因素的关系进行了系统分析。方差分析和回归分析结果表明：织物经向波形设计制作过程中，花式钢筘筘号及其筘片排列方式、织物纬密、钢筘位移量等因素对经向外观波形效应及波高、波宽、波窄具有重要的影响。花式钢筘筘号及其筘片排列方式、钢筘位移量对经向波形的波高有显著影响，花式钢筘筘号及其筘片排列方式对经向波形的波宽、波窄有显著影响。

研究过程中发现，由于花式钢筘筘号及其筘片排列方式产生的经纱张力变化情况比较复杂，在部分产品(图3)表面引起起皱和布面不平整现象，另外纬向织缩率对经向波形产生的修正，对织物波形成形也有一定影响，还有待进一步分析探讨。

[1] 张国辉.弧形织物的生产原理[J].上海纺织科技，2010，38(2)：2-4.

[2] 张国辉，郭其生.弧形织物与局部管状织物的生产[J].棉纺织技术，2006，34(1)：33-34.

[3] 张国辉.经向弧形与纱罗联合织物的生产[J].毛纺科技，2006(2)：28-31.

[4] 冯力.回归分析方法原理及SPSS实际操作[M].北京：中国金融出版社，2004：20-53.

[5] 卢纹岱.SPSS统计分析[M].北京：电子工业出版社，2000：284-339.

[6] 郝拉娣，张娴，刘琳.科技论文中正交试验结果分析方法的使用[J].编辑学报，2007，19(5)：340-341.

Study of warp-direction wave fabric forming technology based on the SPSS model

ZHU Hong
(Changzhou Key Laboratory of New Textile Material, Changzhou Textile Garment Institute, Changzhou 213164, China)

To optimize the design and process of the warp-direction wave fabric, and improve the veracity of the warp-direction wave curve, the key assemblies such as the reeds and weft beating frameworks were improved.A series of wave fabrics were designed with orthogonal experiment, and the wave parameters were also tested.Based on the SPSS model, the influences of the reeds, the weft beating frameworks and weft densities on the effect of wave were analyzed. The regression equation among the influence factor, the wave width and the wave height were also reached, which can provide reference for the design of the warp-direction wave fabric.

Wave of warp direction; Special reeds; Moving of reed; SPSS

TS105.11

A

1001-7003(2011)11-0018-04

2011-08-30

江苏省教育厅高校科研成果产业化推进资助项目(2011-58)

朱红(1966－ )，女，副教授，主要从事纺织品设计及其产业化研究。