三維空心體織物預(yù)制件設(shè)計(jì)研究

朱紅　馬琴　孫宏

摘要：借鑒三維空心正方體折紙?jiān)砗统尚头椒ǎ謱臃謪^(qū)域設(shè)計(jì)了三維空心正方體織物結(jié)構(gòu)件，在普通提花織機(jī)上實(shí)現(xiàn)了三維空心正方體織物結(jié)構(gòu)預(yù)制件的一次成型織造。結(jié)果表明：采用正交結(jié)構(gòu)、角聯(lián)鎖編織結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)組織，合理設(shè)計(jì)不同層、不同區(qū)域織物組織結(jié)構(gòu)和各層間緯紗聯(lián)接路徑，可以完成空心正方體的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，達(dá)到特殊結(jié)構(gòu)件織物一次成型織造工藝要求，為特殊箱體造型織物預(yù)制件一次成型結(jié)構(gòu)提供設(shè)計(jì)方法和織造工藝技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：三維空心正方體;織物;結(jié)構(gòu)件;折紙?jiān)?層聯(lián)結(jié)構(gòu);緯紗路徑設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TB472文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1009265X（2022）03015010

The focuses on principle of folding threedimensional

boxed structure fabric developing

ZHU Hong MA Qin SUN Hong

Abstract： Referring to the principle of folding and forming method of threedimensional hollow cube， a threedimensional hollow cubeshaped fabric structural part is designed by layer and region. The onetime molding weaving of the threedimensional hollow cubeshaped fabric structural preform is realized on the ordinary jacquard loom. The results show that： based on orthogonal structure and angle interlocking woven structure， it is feasible to complete the overall structure design of the hollow cube by reasonably designing the fabric structure of different layers and different regions， and the weft connection path between layers， thereby meeting the onetime molding and weaving process requirements of special structure fabric， providing design methods and weaving technical support for the onetime molding structure of special boxshaped fabric preforms.

Key words： threedimensional hollow cube; fabric; structural parts; principle of folding; ?muftilayered structure; weft yarn path design

伴隨著各種新材料的不斷涌現(xiàn)，技術(shù)紡織品也向各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展延伸，產(chǎn)業(yè)用紡織品研發(fā)已轉(zhuǎn)向以配套產(chǎn)業(yè)應(yīng)用為目的整體方案設(shè)計(jì)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。三維織物結(jié)構(gòu)件制作具有一次成型的可設(shè)計(jì)性優(yōu)勢(shì)，織物結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定[1]，能夠較好地滿足工程場(chǎng)景應(yīng)用的技術(shù)需求;此類材料與高性能纖維組合設(shè)計(jì)，可制備出具有高強(qiáng)、高磨、耐沖擊等特性的紡織三維織物結(jié)構(gòu)復(fù)合骨架材料[25]，在汽車安全氣囊、醫(yī)用過(guò)濾材料、軍用通訊箱體等領(lǐng)域存在著大量的應(yīng)用需求。

復(fù)雜造型織物預(yù)制件設(shè)計(jì)和制作對(duì)設(shè)計(jì)技術(shù)和裝備要求較高，在研究了相關(guān)立體折紙?jiān)O(shè)計(jì)原理和方法[67]基礎(chǔ)上，通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化設(shè)計(jì)，結(jié)合普通織機(jī)織造工藝實(shí)施條件和加工特點(diǎn)，選用三維組織和層聯(lián)成型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[811]，可在普通提花織機(jī)上實(shí)現(xiàn)復(fù)雜造型織物的一次成型加工，這為一次成型織物預(yù)制件提供了一種新的設(shè)計(jì)思路，也提升了普通提花織機(jī)設(shè)備的使用價(jià)值，并且可以降低產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的設(shè)備投入成本。本文將以三維空心正方體和三維空心四棱錐體設(shè)計(jì)與制作為例，闡述分區(qū)域局部結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)和三維空心體結(jié)構(gòu)的分層設(shè)計(jì)方法，探索出三維空心正方體一次成型的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和研制方法;產(chǎn)品制作時(shí)，選用166.7 tex（1500 D）滌綸線，在普通提花織機(jī)上完成織造后，船型多層層聯(lián)結(jié)構(gòu)自然展開(kāi)后將形成三維空心正方體織物結(jié)構(gòu)預(yù)制件。

1三維空心正方體產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作

三維空心結(jié)構(gòu)織物預(yù)制件設(shè)計(jì)思路：a）借鑒應(yīng)用立體折紙?jiān)?，以三維空心正方體織物成型結(jié)構(gòu)預(yù)制件為設(shè)計(jì)目標(biāo)，運(yùn)用逆向工程設(shè)計(jì)方法[1214]，選用正交結(jié)構(gòu)和角聯(lián)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)組織，通過(guò)緯紗路徑設(shè)計(jì)局部層聯(lián)結(jié)構(gòu)，滿足空心正方體的層聯(lián)成型結(jié)構(gòu)要求，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)造型織物預(yù)制件的一次成型。b）整體設(shè)計(jì)的一次成型空心正方體結(jié)構(gòu)件四周沒(méi)有接縫，完成織造后，借助層聯(lián)結(jié)構(gòu)展開(kāi)即可成型;預(yù)制結(jié)構(gòu)件的形狀、大小均可根據(jù)工程場(chǎng)景技術(shù)使用要求柔性化調(diào)整設(shè)計(jì)。

1.1三維空心正方體結(jié)構(gòu)的層聯(lián)設(shè)計(jì)原理

與方法空心正方體折紙成型過(guò)程見(jiàn)圖1所示。按照?qǐng)D1中圖形序號(hào)（a）、（b）、（c）、（d）、（e）等步驟所示完成折疊;最后，將圖1（d）折紙?jiān)煨驼归_(kāi)形成正方體結(jié)構(gòu)，如圖1（e）所示。從圖1可以看出，空心正方體折紙形成過(guò)程是：以平面材料為原料，按照一定尺寸，沿箭頭和虛線示意，經(jīng)過(guò)多次、多層折疊后，形成層聯(lián)的預(yù)成型結(jié)構(gòu)，展開(kāi)后成型?？招牧⒎襟w成型折紙實(shí)驗(yàn)照片如圖2所示。

借鑒空心正方體折紙形成方法，可以進(jìn)行空心立方體織物件的衍生設(shè)計(jì)，得出三維空心結(jié)構(gòu)織物預(yù)制件設(shè)計(jì)原理：首先確定三維空心正方體外形尺寸，將三維空心正方體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為多層層聯(lián)式平面船型結(jié)構(gòu)，然后設(shè)計(jì)出預(yù)成型多層船型局部區(qū)域組織結(jié)構(gòu)，在提花織機(jī)上完成織造后，多層層聯(lián)結(jié)構(gòu)展開(kāi)后，形成四周無(wú)接縫空心立方體織物預(yù)制件。該設(shè)計(jì)方法可以運(yùn)用于不同外形的層聯(lián)預(yù)成型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，制作出更多三維異型結(jié)構(gòu)織物預(yù)制件。

1.2三維空心正方體織物預(yù)制件整體結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)1.2.1織物預(yù)成型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)在普通提花織機(jī)上研制成型，采用設(shè)計(jì)折紙空心體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化設(shè)計(jì)的方法，參照空心正方體展開(kāi)成型前的船型結(jié)構(gòu)，如圖1（d）所示，將正方體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為船型平面結(jié)構(gòu)，分層平鋪，應(yīng)用多層層聯(lián)織物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理，采取三維角聯(lián)組織和正交組織的組合使用，合理設(shè)計(jì)各層間的緯紗路徑，以確保實(shí)現(xiàn)分層分區(qū)完成織造加工。在織物下機(jī)后將其層聯(lián)結(jié)構(gòu)展開(kāi)，將多層織物按空心體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)還原成所需結(jié)構(gòu)預(yù)制件的立體形狀。設(shè)計(jì)時(shí)，將立體織物變形為特殊船型六邊形平面多層織物見(jiàn)圖3所示。圖3（b）所示是船型六邊形多層立方體織物CAD結(jié)構(gòu)模擬設(shè)計(jì)圖。設(shè)計(jì)時(shí)，首先將全部經(jīng)紗分為左右兩部分見(jiàn)圖3（a）所示，預(yù)設(shè)計(jì)確定緯紗順序與左右兩區(qū)分層交織的路徑;然后，將織物按折疊層聯(lián)結(jié)構(gòu)分區(qū)設(shè)計(jì)，并標(biāo)識(shí)不同區(qū)域序號(hào)見(jiàn)圖3（c）所示，層聯(lián)整體結(jié)構(gòu)按組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分為4層24個(gè)區(qū)。圖3（d）表示船型層聯(lián)織物展開(kāi)后由24個(gè)區(qū)分布形成的空心正方體結(jié)構(gòu)效果圖。

1.2.2織物預(yù)成型結(jié)構(gòu)層聯(lián)緯紗路徑設(shè)計(jì)

為滿足三維結(jié)構(gòu)預(yù)成型的船型層聯(lián)織物的結(jié)構(gòu)特殊性，依據(jù)織物分區(qū)設(shè)計(jì)結(jié)果，需要先設(shè)計(jì)織物緯紗的引緯順序和起始點(diǎn)位置（見(jiàn)圖4），以確保完成織物在特定位置的連接與分層結(jié)構(gòu)的獨(dú)立織造工藝設(shè)計(jì)。圖4中：①表示從右向左投入第一緯與第一層經(jīng)紗交織;②表示從左向中間投入第二緯與第二層交織;③表示從中間向左投入第三緯與第三層交織;④表示從左向右投入第四緯與第四層交織;⑤表示從右向中間投入第五緯與第三層交織;⑥表示從中間向右投入第六緯與第二層交織，以此類推，按照設(shè)計(jì)的緯紗引緯路徑完成織物左右兩區(qū)的特殊結(jié)構(gòu)織造。

1.2.3各區(qū)域織物組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)

在分析觀察船型織物平面結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，將織物從上向下分為四層，其中第二層和第三層又分為左右兩個(gè)不連接的相對(duì)獨(dú)立區(qū)域。而在轉(zhuǎn)化為船型平面織物結(jié)構(gòu)中，根據(jù)成型制造工藝將織物分為A、B、C 3個(gè)區(qū)域，如圖5所示。其中A區(qū)為倒三角形狀，B區(qū)為正方形狀，C區(qū)為正三角形狀?？椢锏腁、C區(qū)域每一層都采用角聯(lián)鎖組織結(jié)構(gòu)，便于緯紗路徑連續(xù)設(shè)計(jì)和織造后立方體的展開(kāi)成型;B區(qū)域每一層采用正交組織結(jié)構(gòu)，可以形成空心立方體穩(wěn)定的四周結(jié)構(gòu)。

采用角聯(lián)組織編織結(jié)構(gòu)和正交結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)組織，在設(shè)計(jì)好的區(qū)域中按成型結(jié)構(gòu)需求使用不同組織，按照緯紗的設(shè)計(jì)引緯順序和路徑完成織物的分區(qū)織造工藝。首先觀察預(yù)制件的A區(qū)結(jié)構(gòu)，先設(shè)計(jì)其A區(qū)的倒三角幾何形狀，結(jié)合層聯(lián)展開(kāi)前分區(qū)1-8區(qū)的結(jié)構(gòu)，即展開(kāi)后形成立方體底部區(qū)域，繪制出織物經(jīng)向結(jié)構(gòu)截面圖，如圖6所示。

圖6為織物倒三角區(qū)域的左右部分的經(jīng)向結(jié)構(gòu)截面圖，其中第1緯與1、2區(qū)經(jīng)紗交織后，開(kāi)始進(jìn)行左右區(qū)分別投緯，緯紗開(kāi)始織造織物的左半部分，確保左右兩部分織物不連接;第2緯與第3區(qū)經(jīng)紗交織;第3緯與第4區(qū)經(jīng)紗交織;第4緯與第5、6區(qū)經(jīng)紗交織。第5緯開(kāi)始織造織物的右半部分，第5緯與第7區(qū)經(jīng)紗交織;第6緯與第8區(qū)經(jīng)紗交織，依次完成緯紗織造循環(huán)，RW=24。

由圖6可得其基礎(chǔ)組織循環(huán)數(shù)為RJ=32，RW=24。根據(jù)紋織設(shè)計(jì)原理，結(jié)合織物結(jié)構(gòu)展開(kāi)成型的特殊要求，需要織造出A區(qū)的倒三角幾何形狀，因此，緯紗從第1緯投遞至第24緯后，隨著織物倒三角形斜線紋樣變化，第25緯處在織物左右區(qū)域各增加一組基礎(chǔ)組織循環(huán)經(jīng)紗數(shù)32根，分24次完成基礎(chǔ)組織經(jīng)紗數(shù)循環(huán)增加，直至全幅總經(jīng)紗數(shù)768根?？椢锟椩鞎r(shí)左右分區(qū)回緯，組織結(jié)構(gòu)也需要分區(qū)繪制完成。

因此，可根據(jù)上述織物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理，分別根據(jù)圖6左邊區(qū)域經(jīng)向結(jié)構(gòu)截面繪制出織物組織圖7（a），圖6右邊區(qū)域經(jīng)向結(jié)構(gòu)截面繪制出織物組織圖7（b）。

接下來(lái)，觀察并分析船型預(yù)制件的中間正方形結(jié)構(gòu)。先設(shè)計(jì)其9-16區(qū)的結(jié)構(gòu)，繪制出正方形區(qū)域9-16區(qū)的經(jīng)向截面圖，如圖8所示。

觀察圖8中織物正方形區(qū)域的左右部分，其中第1緯與9、10區(qū)經(jīng)紗交織后，開(kāi)始進(jìn)行左右區(qū)分別投緯，緯紗開(kāi)始織造織物的左半部分，確保左右兩部分織物不連接;第2緯與第11區(qū)經(jīng)紗交織;第3緯與第12區(qū)經(jīng)紗交織;第4緯與第13、14區(qū)經(jīng)紗交織。第5緯開(kāi)始織造織物的右半部分，第5緯與第15區(qū)經(jīng)紗交織;第6緯與第16區(qū)經(jīng)紗交織，依次完成緯紗織造循環(huán)，RW=12。

由圖8可得其基礎(chǔ)組織循環(huán)數(shù)為RJ=16，RW=12，B區(qū)域內(nèi)經(jīng)紗分為四層排列，每層192根，共768根。根據(jù)紋織設(shè)計(jì)原理，結(jié)合織物結(jié)構(gòu)展開(kāi)成型的特殊要求，需要織造出B區(qū)的正方形幾何形狀。因此，可根據(jù)上述織物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理，分別根據(jù)織物經(jīng)向截面圖8左邊區(qū)域經(jīng)向結(jié)構(gòu)截面繪制出織物組織圖9（a），右邊區(qū)域經(jīng)向結(jié)構(gòu)截面繪制出織物組織圖9（b）。

接下來(lái)，觀察并分析船型預(yù)制件的C區(qū)正三角形結(jié)構(gòu)。先設(shè)計(jì)17-24區(qū)的結(jié)構(gòu)，繪制出正方形區(qū)域17-24區(qū)的經(jīng)向截面圖，如圖10所示。

觀察圖10織物正三角區(qū)域的左右部分，其中第1緯與17、18區(qū)經(jīng)紗交織后，開(kāi)始進(jìn)行左右區(qū)分別投緯，緯紗開(kāi)始織造織物的左半部分，確保左右兩部分織物不連接;第2緯與第19區(qū)經(jīng)紗交織;第3緯與第20區(qū)經(jīng)紗交織;第4緯與第21、22區(qū)經(jīng)紗交織。第5緯開(kāi)始織造織物的右半部分，第5緯與第23區(qū)經(jīng)紗交織;第6緯與第24區(qū)經(jīng)紗交織，依次完成緯紗織造循環(huán)，RW=24。

由圖10可得其基礎(chǔ)組織循環(huán)數(shù)為RJ=32，RW=24。根據(jù)紋織設(shè)計(jì)原理，結(jié)合織物結(jié)構(gòu)展開(kāi)成型的特殊要求，需要織造出C區(qū)的正三角幾何形狀，因此，緯紗從第1緯投遞至第24緯后，隨著織物三角形斜線紋樣變化，第25緯處在織物左右區(qū)域各減少32根經(jīng)紗，分24次完成基礎(chǔ)組織經(jīng)紗數(shù)循環(huán)增加，直至從全幅總經(jīng)紗數(shù)768根減至32根?？椢锟椩鞎r(shí)左右分區(qū)回緯，組織結(jié)構(gòu)也需要分區(qū)繪制完成。因此，可根據(jù)上述織物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理，分別根據(jù)圖10左邊區(qū)域經(jīng)向結(jié)構(gòu)截面繪制出織物組織圖11（a），圖10右邊區(qū)域經(jīng)向結(jié)構(gòu)截面繪制出織物組織圖11（b）。

1.3三維空心正方體產(chǎn)品紋樣與意匠設(shè)計(jì)

空心正方體織物船型紋樣的平面設(shè)計(jì)尺寸，如圖12（a）所示?？招恼襟w織物成型結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)、寬、高為9 cm的正方體結(jié)構(gòu)如圖12（b）所示。

采用JCAD大提花設(shè)計(jì)軟件，繪制設(shè)計(jì)空心正方體織物船型平面紋樣，選用的普通提花機(jī)1408針，左邊空針288針，右邊空針352針，經(jīng)紗實(shí)際針數(shù)為768針，投緯總數(shù)為1152。

1.4三維空心正方體產(chǎn)品織造

a）上機(jī)工藝設(shè)計(jì)

使用提花織機(jī)為SGA598型半自動(dòng)大提花織樣機(jī)，織機(jī)裝造為單造雙把吊紋針，織機(jī)紋針數(shù)1408針，紗線穿法為順穿法，成品幅寬9.9 cm，上機(jī)經(jīng)密為778根/10cm，總經(jīng)根數(shù)為768根。上機(jī)緯密為640根/10cm，布身每筘齒經(jīng)紗穿入數(shù)12根，緯紗織縮率為11.1%，實(shí)際使用英制筘號(hào)為30。

b）織造關(guān)鍵技術(shù)

設(shè)計(jì)產(chǎn)品采用左右分區(qū)織造來(lái)實(shí)現(xiàn)這一特殊的六邊形船型多層層聯(lián)結(jié)構(gòu)，通過(guò)緯紗路徑設(shè)計(jì)，將多層、多區(qū)域經(jīng)紗整體結(jié)構(gòu)有規(guī)律低組合聯(lián)結(jié)。同時(shí)，按空心立方體織物件展開(kāi)成型要求，在織制織物船型三角區(qū)域時(shí)，在緯紗投入24緯后，經(jīng)紗有規(guī)律地增加或減少32根經(jīng)紗，使織物達(dá)到工藝設(shè)計(jì)預(yù)期的斜邊長(zhǎng)度和寬度，形成空心正方體結(jié)構(gòu)件預(yù)成型要求的多層層聯(lián)船型織物。由于是通過(guò)在織物邊緣處增加或者減少經(jīng)紗來(lái)達(dá)到傾斜角度，因此在下機(jī)后織物的兩側(cè)會(huì)出現(xiàn)毛邊，這就要求織物在織造時(shí)需要特別注意斜線處即邊緣處的光滑度。本次試樣制作采用了滌綸線，完成的織物件規(guī)格與預(yù)先設(shè)計(jì)參數(shù)基本一致。

下機(jī)后織物實(shí)際尺寸如圖13。下機(jī)后織物經(jīng)密為878根/10cm，第1、2區(qū)織物緯密為670根/10cm。第5、6區(qū)織物緯密為：655根/10cm。第3、4區(qū)織物緯密為655根/10cm。

2三維空心四棱錐體產(chǎn)品設(shè)計(jì)

根據(jù)三維空心正方體織物預(yù)制件的設(shè)計(jì)與制作方法，可以衍生設(shè)計(jì)出三維空心四棱錐體預(yù)制件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)方法如下所述。

2.1三維空心四棱錐體的平面結(jié)構(gòu)劃分

按照四棱錐體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，把四棱錐體的平面結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為平面方形，按照組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和緯紗路徑劃分出4個(gè)組織結(jié)構(gòu)區(qū)域，同樣，可以運(yùn)用層聯(lián)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)其在普通提花織機(jī)上的設(shè)計(jì)和一次成型織造，四棱錐體的平面分區(qū)圖見(jiàn)圖14。圖14中，第1區(qū)為第一層織物和第二層織物、第三層織物和第四層織物的連接區(qū);第4區(qū)為第一層織物與第四層織物的接結(jié)區(qū)，第2、3區(qū)為主體成型區(qū)，其中第一區(qū)中的連接方式為第一層織物與第二層織物接結(jié);第2區(qū)為第一層織物與第四層織物接結(jié);第3區(qū)由四層織物構(gòu)成。

3.2三維空心四棱錐體產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在不同區(qū)區(qū)域織物的織造過(guò)程中，需要考慮不同區(qū)域的投緯方式?？椢镌诘?區(qū)，緯紗不涉及分段投緯工藝，因此不需要考慮其緯紗的特殊引緯路徑;織物在第2區(qū)、第3區(qū)、第4區(qū)的平面織造過(guò)程中存在不同的緯紗引緯和緯紗路徑，以實(shí)現(xiàn)其特殊結(jié)構(gòu)的織造?？椢镌诘?、3區(qū)的緯紗路徑如圖15所示，其中：①表示緯紗從右向左投入與第一層經(jīng)紗交織;②表示緯紗從左向右投入與第4層交織;③表示緯紗從右向左投入在第3區(qū)與第三層經(jīng)紗交織;④表示緯紗從左向右投入在第3區(qū)與第二層經(jīng)紗交織。

織物在第4區(qū)的緯紗路徑如圖16所示，其中：①表示緯紗從右向左投入與第一層經(jīng)紗交織并與第二層經(jīng)紗接結(jié);②表示緯紗從左向右投入與第4層交織;③表示緯紗從右向左投入與第三層經(jīng)紗交織并與第四層經(jīng)紗接結(jié);④表示緯紗從左向右投入與第二層經(jīng)紗交織。

3.3三維空心四棱錐體產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

a）織物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)織物平面結(jié)構(gòu)分區(qū)圖和織物緯紗路徑實(shí)際，按工藝設(shè)計(jì)需求，采用角聯(lián)鎖編織結(jié)構(gòu)和正交結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)組織，將織物分為四層，按照緯紗的投緯路徑設(shè)計(jì)完成織物的分區(qū)織造工藝?？椢锝Y(jié)構(gòu)件分區(qū)域的經(jīng)向截面圖如圖17所示，其中圖17（a）為織物第1區(qū)的經(jīng)向截面圖;圖17（b）為織物第2區(qū)（左）和第3區(qū)（右）的經(jīng)向截面圖;圖17（c）為織物第4區(qū)的經(jīng)向截面圖。

b）織物組織設(shè)計(jì)

結(jié)合織物的分區(qū)圖、緯紗路徑設(shè)計(jì)和織物經(jīng)向截面圖，可以設(shè)計(jì)出各區(qū)域基礎(chǔ)循環(huán)組織，實(shí)現(xiàn)織物的特殊結(jié)構(gòu)要求。其中：在織造織物1區(qū)時(shí)結(jié)合圖17（a）的織物經(jīng)向截面圖設(shè)計(jì)基礎(chǔ)組織，其基礎(chǔ)組織為RJ=32、RW=8，組織圖如圖18（a）所示，將織物的第一層和第四層連接。在織造織物第2區(qū)時(shí)結(jié)合圖17（b）左邊的織物經(jīng)向截面圖設(shè)計(jì)基礎(chǔ)組織，其基礎(chǔ)組織為RJ=32、RW=16，組織圖如圖18（b）所示，隨著紋樣的變化，織物經(jīng)紗按照緯紗投減16后遞增32;在織造織物第3區(qū)時(shí)結(jié)合圖17（b）右邊的織物經(jīng)向截面圖設(shè)計(jì)基礎(chǔ)組織，其基礎(chǔ)組織為RJ=32、RW=16，組織圖如圖18（c）所示，織物經(jīng)紗按照緯紗投遞16經(jīng)紗遞增32;在織造織物第4區(qū)時(shí)結(jié)合圖17（c）的織物經(jīng)向截面圖設(shè)計(jì)基礎(chǔ)組織，其基礎(chǔ)組織為RJ=32、RW=16，組織圖如圖18（d）所示，將織物的第一層和第二層連接、第三層和第四層連接。

3.4三維空心四棱錐體產(chǎn)品紋樣與意匠設(shè)計(jì)

紋樣的平面設(shè)計(jì)尺寸根據(jù)立體結(jié)構(gòu)的尺寸大小要求設(shè)計(jì)，JACD大提花設(shè)計(jì)軟件中設(shè)計(jì)的紋樣，軟件設(shè)計(jì)中織物參數(shù)設(shè)計(jì)為1408×448，紋樣設(shè)計(jì)中為使織物組織結(jié)構(gòu)循環(huán)，經(jīng)紗設(shè)計(jì)針數(shù)為768針，左邊空針288針，右邊空針352針。

3.5三維空心四棱錐體產(chǎn)品織造

a）上機(jī)工藝設(shè)計(jì)

成品幅寬9.9 cm，上機(jī)經(jīng)密為778根/10cm，總經(jīng)根數(shù)為770根，為了紗線循環(huán)與組織結(jié)構(gòu)循環(huán)匹配，則取768根。上機(jī)緯密為450根/10cm，布身每筘齒經(jīng)紗穿入數(shù)12根，緯紗織縮率為11.1%，實(shí)際使用英制筘號(hào)為30。

b）織造技術(shù)關(guān)鍵

織造時(shí)利用緯紗將同層不同區(qū)域按織物實(shí)際要求連接起來(lái)，并結(jié)合不同部位的分區(qū)織造來(lái)實(shí)現(xiàn)這一特殊結(jié)構(gòu)。同時(shí)，在三角區(qū)域處按照基礎(chǔ)組織的經(jīng)緯紗線循環(huán)數(shù)，在緯紗投入16緯后，經(jīng)紗有規(guī)律地增加或減少32根經(jīng)紗，達(dá)到成型展開(kāi)要求斜邊長(zhǎng)度度與寬度。由于是通過(guò)在織物邊緣處增加或者減少經(jīng)紗來(lái)達(dá)到傾斜角度，因此在下機(jī)后織物的兩側(cè)會(huì)出現(xiàn)毛邊，這就要求織物在織造時(shí)需要特別注意斜線處即邊緣處的光滑度。

3結(jié)論

研究表明，借鑒三維立方體折紙?jiān)?，合理轉(zhuǎn)化三維結(jié)構(gòu)織物件預(yù)成船型形狀，在船型不同區(qū)域三角區(qū)域選擇角聯(lián)鎖組織結(jié)構(gòu)，正方形區(qū)域選擇正交組織結(jié)構(gòu)，通過(guò)合理的緯紗路徑設(shè)計(jì)，在織造第二層、第三層時(shí)可以實(shí)現(xiàn)左右區(qū)域不連接結(jié)構(gòu)，形成三維空心正方體的中間空隙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);并在普通提花機(jī)上實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品一次成型織造，基本達(dá)到了預(yù)期的三維空心正方體設(shè)計(jì)制作實(shí)物規(guī)格。借鑒三維空心正方體的設(shè)計(jì)原理和制作方法，可衍生設(shè)計(jì)出三維空心四棱錐體結(jié)構(gòu)。以此類推，該設(shè)計(jì)方法可以廣泛應(yīng)用于特殊三維空心箱體織物預(yù)制件結(jié)構(gòu)，在普通提花織機(jī)上可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜造型織物的一次成型加工，這為一次成型三維結(jié)構(gòu)織物預(yù)制件提供了一種新的設(shè)計(jì)方法。研制時(shí)發(fā)現(xiàn)，可以在織造增減經(jīng)紗時(shí)，增加鉤針鎖邊輔助裝置，可進(jìn)一步完善三維空心體異形件制造技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量。

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收稿日期：20210709網(wǎng)絡(luò)出版日期：20210827

基金項(xiàng)目：常州市生態(tài)紡織技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目（CM20183003）

作者簡(jiǎn)介：朱紅（1966-），女，河南南陽(yáng)人，教授，工學(xué)碩士，主要從事紡織新材料和三維結(jié)構(gòu)織物預(yù)制件設(shè)計(jì)方面的研究。