经编双贾卡提花鞋面织物的计算机辅助设计

钟 君， 丛洪莲， 张燕婷， 张爱军

(江南大学 教育部针织技术工程研究中心, 江苏 无锡 214122)

经编双贾卡提花鞋面织物的计算机辅助设计

钟 君， 丛洪莲， 张燕婷， 张爱军

(江南大学 教育部针织技术工程研究中心, 江苏 无锡 214122)

为实现经编双贾卡提花鞋面织物的高效设计，在探讨双贾卡提花鞋面织物结构特征的基础上，深入分析了双贾卡提花鞋面织物的成形原理及贾卡提花原理，研究这类织物的计算机辅助设计模型，从理论上建立经编双贾卡提花鞋面织物的垫纱运动设计、贾卡意匠设计、贾卡梳垫纱效应设计以及穿经设计数学模型，用于指导计算机软件实现该类织物的工艺设计和产品开发。结合人体足部运动需求及生产实践，介绍了鞋面功能分区设计、贾卡意匠图设计及上机工艺设计方法，总结出该类织物的设计过程与生产方式，实现了经编双贾卡双色鞋面织物的快速、准确设计。

经编； 双贾卡； 鞋面织物； 成形原理； 计算机辅助设计

经编双贾卡提花织物是指在双针床双贾卡拉舍尔经编机上生产的经编双色提花织物。该类织物依靠贾卡偏移呈现效应丰富、层次分明的花型图案，以2把贾卡的相互配合实现前后片连接及视觉上的双色芝麻点提花效应，在鞋类市场具有广阔的应用前景，尤其是运动鞋面料。目前，国内外对经编鞋面织物的研究逐步深入，但主要集中在普通双针床间隔鞋面的开发研究[1]，单贾卡提花鞋面的工艺结构探讨[2]及计算机辅助设计[3]等方面，而对双贾卡鞋面织物的研发甚少，难以适应市场需求，因此亟需提供有效的双贾卡鞋面成形原理研究与计算机辅助设计方法。本文深入研究了经编双贾卡提花鞋面织物的成形原理，建立了这类织物的垫纱数码、贾卡意匠、贾卡垫纱效应及穿经设计数学模型，并提出了经编双贾卡提花鞋面织物的设计方法，对企业开发经编双贾卡提花鞋面织物有一定指导意义。

1 经编双贾卡提花鞋面织物结构特点

经编双贾卡提花鞋面织物层次分明，效应丰富，颜色清晰，具有双层结构。通过在前后针床穿入不同颜色的纱线及2把成圈贾卡梳贾卡针的偏移形成厚薄不一、双色效果明显的鞋面织物。图1(a)示出一款经编双贾卡提花鞋面织物的整体效果图,图中区域A～D分别呈现了鞋面不同层次及颜色的提花效应。图1(b)为区域A的放大图，其前片后片均为平纹组织；图1(c)为区域B的放大图，前片为网孔组织，后片为平纹组织；图1(d)为区域C的放大图，织物前片为平纹，后片纱线连接前片织物，形成双色效果；图1(e)为区域D的放大图，前片具有双色及网孔效应。这类织物克服了单贾卡鞋面颜色单调的缺点，双色效应突出，花型过渡自然，织物前后片均能形成丰富的花型效应。

2 经编双贾卡提花鞋面织物成形原理

2.1 成形原理

经编双贾卡提花织物由双针床双贾卡拉舍尔经编机编织而成，这类机型前后针床各配置1把贾卡梳栉，图2示出RDPJ4/2 (Rachel Double Piezo Jacquard4/2 ) 双贾卡经编机梳栉配置简图。经编双贾卡提花鞋面织物由前后2片织物组成，处于机前位置的1把满机号贾卡梳栉和1把或2把地梳在前针床垫纱成圈编织前片织物；处于机后位置的1把满机号贾卡梳栉和1把或2把地梳在后针床垫纱成圈形成后片织物；2把满机号贾卡梳处于机器中间位置，其中的1把或2把通过贾卡针的偏移选择性地在前后针床轮流垫纱成圈，实现前后片织物结构上的连接，并通过2把贾卡梳选用不同颜色或不同染色性能的纱线实现双色效果，形成花型丰富的双色提花鞋面织物。

2.2 贾卡提花原理

经编双贾卡双色提花工艺采用了成圈型贾卡三针技术，四把半机号配置的贾卡梳纱线满穿进行垫纱。前针床贾卡梳栉横移信息为1-0-1-1/1-2-1-1//,后针床贾卡横移信息为1-1-1-2/1-1-1-0//。双针床贾卡针在针前和针背垫纱时都能发生偏移，在机前位置观察，前针床贾卡针接收到偏移控制信号时，贾卡针向左偏移；后针床贾卡针接收到偏移信号时，贾卡针向右偏移[4]。

在经编CAD中，双针床贾卡织物1个意匠格代表织针在前后针床分别编织2个完整横列，因贾卡针在针前垫纱和针背垫纱时均能发生偏移，每把贾卡梳的偏移方式共有64种，2把贾卡梳的垫纱运动组合方式共有：64种×64种。根据双贾卡芝麻点提花布面成型原则，前贾卡梳编织情况主要分为以下2种状态：1)贾卡梳仅在前针床垫纱成圈，通过偏移形成薄厚不一的网孔组织；2)贾卡梳在前后针床均垫纱成圈，连接前后片织物并形成双色效果。目前经编CAD中，常用的双贾卡双色织物前贾卡梳垫纱效应如表1所示。

表1 常用贾卡垫纱效应Tab.1 Common jacquard lapping diagram

3 经编双贾卡提花鞋面织物设计模型

经编双贾卡双色提花织物的工艺设计取决于各地梳栉的垫纱运动、贾卡梳垫纱效应及穿经循环，而贾卡梳垫纱效应由贾卡梳基本垫纱数码及贾卡意匠信息决定，为实现计算机语言对该类织物辅助设计，需建立相关要素的数学模型。

3.1 垫纱运动的设计模型

经编双针床双贾卡拉舍尔机型的梳栉横移机构通常一般配置在机器右边，为了表示梳栉的垫纱运动情况，采用整数0，1，2，3，4,…,从右向左顺序标注在针间位置，数字代表织针垫纱位置，并沿织物成圈方向由下至上顺序记录各横列导纱针的针前垫纱情况[5]。

经编双针床双贾卡提花织物形成1个完整横列是指导纱针分别在前针床、后针床编织1个横列，因此该类织物1个横列的垫纱数码由4个自然数组成[6]。1块织物通常不止1把梳栉编织而成，因此所有梳栉垫纱数码的数学模型采用三维矩阵HMN4(a,b,4)表示，则第a把梳栉的垫纱数码用1个二维矩阵表示，如下所示：

式中：a∈{1,2,3，…，M},M梳栉数；b∈{1,2,3，…，N},N表示1个完整花型循环的线圈横列数；h(a，b,1)表示第a把梳栉编织第b横列时，导纱针在前针床针前垫纱起点处的针间编号，依次类推，h(a，b,4)表示第a把梳栉编织第b横列时，导纱针在后针床针前垫纱终点处的针间编号。

3.2 贾卡意匠图设计模型

贾卡花型设计一般通过意匠图表示，意匠图中不同的贾卡颜色代表织物不同的花纹信息，即贾卡针不同的偏移状态[7]。经编双贾卡双色织物由2把贾卡梳编织形成，所以贾卡意匠图采用三维矩阵SIJK(l，m，n)表示,则第l把贾卡梳栉的意匠信息可表示为

式中:l∈{1,2,3,…,I},I表示贾卡梳栉数；m∈{1,2,3，…，J}，n∈{1,2,3，…，K},因为1个贾卡意匠格代表2个纵向线圈，所以J表示花高的一半，K表示花宽；S(l，m，1)表示贾卡梳编织第1个纵行第2m-1及2m横列前后针床贾卡偏移信息;S(l，m，K)表示贾卡梳编织第K个纵行第2m-1及2m横列前后针床贾卡偏移信息。

3.3 贾卡梳垫纱效应设计模型

每枚贾卡导纱针最终垫纱运动情况是由贾卡梳栉的基本垫纱运动及贾卡导纱针的偏移情况结合而得到的[8]。经编双贾卡双色织物一次成形，其前后片、连接、分离部位的贾卡意匠信息均不同。综上，经编双贾卡双色成形织物贾卡梳的垫纱效应是由贾卡梳栉的垫纱运动和贾卡梳栉的意匠信息的叠加而得到，贾卡梳垫纱效应Z可表示为

3.4 穿经设计模型

穿经循环反映导纱梳栉中所穿纱线类型及纱线排列的情况，采用不同种类纱线或不同纱线排列方法会产生不一样的布面效果[9]。每个纵行的穿经情况采用字母A，B，C，D，…及*表示，其中A,B,C,D,…代表导纱梳中穿入不同种类、不同粗细或不同颜色的纱线，*表示空穿。对于具有M把梳栉的织物而言，穿经循环可用二维矩阵KML(i，j)表示，则第i把梳栉的穿经循环可用一维矩阵表示为

KiL=[ki1,ki2,ki3,kij, …,kiL]

所有梳栉的穿经循环可表示为

式中:i∈{1,2,3，…，M},M表示梳栉数；j∈{1,2,3，…，L},L表示一个完整花型循环的纵行数；kij表示第i把梳栉在第j纵行的穿经情况。

4 经编双贾卡提花鞋面织物设计方法

经编双贾卡提花鞋面织物的设计方法是指依据人体足部特征及运动需求对鞋面进行功能分区设计，然后借助工艺软件对鞋面进行贾卡意匠图等设计，选择适用该类鞋面生产的原料、组织结构等，用于上机织造。

4.1 鞋面功能分区设计

依据人体足部特征及运动鞋舒适性、美观性的需求，鞋面样板主要分为功能区和设计区[10]。功能区包括鞋面透气区、耐磨区、logo区等。透气区有助于运动过程中透气排湿、消除异味，常采用网孔组织；耐磨区对防止外物摩擦损伤、保护脚部有很大作用，通常选用厚度不同的相间组织；鞋面logo区用于设计品牌logo。设计区注重设计不同的层次效应、颜色的花型图案，达到美化鞋面的作用。图3示出一款鞋面的功能分区图，其中：A区域为透气区；B区域是鞋头耐磨区；C区域是鞋面logo区；D区域为鞋面平纹区；E区域是花型设计区。双贾卡鞋面可形成不同的层次效应，还能在鞋面的透气区、耐磨区、logo区、花型设计区等不同区域进行双色芝麻点提花，在提高鞋面美观性、时尚性的同时，实现前后表层织物结构的连接。

4.2 鞋面贾卡意匠图设计

鞋面贾卡意匠图设计是利用经编CAD对鞋面不同功能区进行贾卡组织设计，图4示出贾卡鞋面不同功能区的前后贾卡意匠组织。A区域前后贾卡均采用网孔组织，透气效果良好；B区域前贾卡采用红组织，后贾卡采用红组织及连接组织，提点组织分布比较密集，即达到耐磨效果又有双色提花效果；C区域前贾卡为红白相间组织，后贾卡除采用红白相间组织与前贾卡形成透孔外，同时进行了双色提花设计；D区域前贾卡采用红组织，后贾卡采用红组织及连接组织，连接组织分布比较稀疏；E区域前贾卡采用红组织，后贾卡采用红组织及可形成菱形小花纹的提花组织。每个区域对应的前后贾卡意匠组织循环如图5所示。

4.3 鞋面上机工艺设计实例

机型RDPJ4/2，机号E24，机速为300 r/min，栅状脱圈板隔距为2.5 mm，牵拉密度为12横列/cm。

GB1： 1-0-1-1/0-1-1-1//， 满穿， 165 dtex/36 f 涤纶DTY；

JB2.1：1-0-1-1/1-2-1-1//，一空一穿，165 dtex/36 f涤纶DTY；

JB2.2：1-0-1-1/1-2-1-1//，一穿一空，165 dtex/36 f涤纶DTY；

JB3.1：1-1-1-2/1-1-1-0//，一空一穿，155 dtex/48 f锦纶DTY；

JB3.2：1-1-1-2/1-1-1-0//，一穿一空，155 dtex/48 f锦纶DTY；

GB4: 0-0-0-1/1-1-1-0//，满穿， 155 dtex/48 f锦纶DTY。

在经编CAD中，根据经编机幅宽对鞋面进行排版设计，完成相关参数设置，导出上机所需机器文件，用于上机织造，最后对坯布进行水洗、预定型、染色、复定型、冲裁等后道工序，获得最终的成品鞋面。

5 结 语

1)在研究经编双贾卡双色提花鞋面结构特征的基础上,深入分析了经编双贾卡鞋面的成形原理，系统地建立了经编双贾卡提花鞋面织物的垫纱运动设计、贾卡意匠图设计、贾卡梳垫纱效应设计及穿经循环设计的数学矩阵模型，为 CAD 软件设计开发经编双贾卡双色提花鞋面提供了理论参考。

2)结合人体足部特征，在满足鞋面舒适性、美观性的基础上，利用CAD软件进行了鞋面功能分区设计、鞋面意匠图设计及上机工艺设计，规范了经编双贾卡双色提花成形鞋面的设计与工艺流程，为经编双贾卡提花鞋面织物的研发提供了有效的方法。

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[1] 魏赛男,姚继明,彭志远.鞋材用经编间隔织物的服用性能[J].上海纺织科技，2012(11):16-19. WEI Sainan, YAO Jiming, PENG Zhiyuan. Wearing properties of warp-knitted spacer fabrics for shoema-king[J]. Shanghai Textile Science and Technology, 2012(11):16-19.

[2] 张姿叶,蒋高明,丛洪莲,等.经编贾卡提花间隔织物编织工艺探讨[J].纺织导报,2010(2): 56, 58-60. ZHANG Ziye, JIANG Gaoming, CONG Honglian, et al. Knitting techniques of warp-knitted jacquard spacer fabrics [J]. China Textile Leader, 2010(2): 56, 58-60.

[3] 李欣欣,蒋高明,张爱军,等.经编提花间隔织物的计算机辅助设计[J].纺织学报,2015,36(2):105-110. LI Xinxin, JIANG Gaoming, ZHANG Aijun, et al. Computer-aided design of warp-knitted jacquard spacer fabrics [J]. Journal of Textile Research, 2015, 36(2): 105-110.

[4] 张燕婷.多梳贾卡双针床编织工艺研究[D].无锡:江南大学, 2012:8. ZHANG Yanting. Research on the knitting techniques of double-needle-bar multi-guide-bar jacquard mach-ines [D]. Wuxi: Jiangnan University, 2012:8.

[5] 蒋高明,顾璐英,董智佳,等.经编无缝筒形织物的计算机辅助设计[J].纺织学报,2011,32(1): 140-144. JIANG Gaoming, GU Luying, DONG Zhijia,et al. Computer-aided design for warp-knitted seamless tubular fabrics [J]. Journal of Textile Research, 2011, 32(1): 140-144.

[6] JIANG G M, FENG X W. A Simulation model of lace made on a multi-bar Rachel machine [J]. Fibers & Textiles in Eastern Europe, 2008, 16(2): 58-60.

[7] 蒋高明. 贾卡经编针织物 CAD 理论研究[J].针织工业, 2002(6): 27-29. JIANG Gaoming. A theoretical study on the CAD technique for jacquard warp-knitted fabric [J]. Knitting Industries, 2002(6): 27-29．

[8] 董智佳,蒋高明,吴志明,等.经编无底无缝织物成形原理与计算机辅助设计[J].纺织学报,2015,36(2):55-60. DONG Zhijia, JIANG Gaoming, WU Zhiming, et al. Forming principle and computer-aided design of warp knitted seamless fabric. [J]. Journal of Textile Research, 2015, 36(2):55-60.

[9] 张燕婷,蒋高明,丛洪莲,等.经编提花无缝成形织物的计算机设计与仿真[J].纺织学报,2013,34(1): 138-142． ZHANG Yanting, JIANG Gaoming, CONG Honglian, et al. Computer-aided design and simulation of warp knitted jacquard seamless shaping fabric [J]. Journal of Textile Research, 2013, 34(1): 138-142．

[10] 卢致文,蒋高明,丛洪莲,等.基于人体足部特征的鞋面样板设计及横编成形方法[J].纺织学报,2015,36(4):65-70. LU Zhiwen, JIANG Gaoming, CONG Honglian, et al. The design and flat knitting shaping method of shoe-upper pattern based on the human foot complex feature [J]. Journal of Textile Research, 2015, 36(4): 65-70.

Computer-aided design of warp-knitted double jacquard shoe-upper

ZHONG Jun, CONG Honglian, ZHANG Yanting, ZHANG Aijun

(Engineering Research Center for Knitting Technology, Ministry of Educaiton, Jiangnan University, Wuxi, Jiangsu 214122, China)

To realize high-efficiency design of warp-knitted double jacquard shoe-uppers, based on the analysis of double jacquard shoe-uppers′ structural features, this paper analyzed its forming and jacquard principles, and established the computer-aided design model of this fabric. A mathematic model was set up for describing chain notations，threading-in design，jacquard grid and jacquard chain effect to conduct computer software to design warp-knitted double jacquard shoe-upper. Combined with the sport requirements of human feet and production practices, the upper partition design and shoe jacquard pattern design and process design methods were introduced, and the design and process of this kind of fabric were summarized. The computer-aided design of double jacquard shoe-upper has been proved more rapid and accurate.

warp-knitted; double jacquard; shoe-upper; forming principle; computer-aided design

10.13475/j.fzxb.20151000606

2015-10-06

2016-07-01

中央高校基本科研业务费专项资金重点项目(JUSRP51404A)

钟君(1990—)，女，硕士生。主要研究方向为针织产品设计与开发。丛洪莲，通信作者，E-mail:cong-wkrc@163.com。

TS 941.26

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