三維機(jī)織物在多綜眼織機(jī)上的提綜規(guī)律

中圖分類號(hào)：TS105 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1009-265X（2025）06-0027-09

三維機(jī)織物是由兩個(gè)或兩個(gè)以上系統(tǒng)的紗線相互交織而成[1]，由其制備的三維機(jī)織復(fù)合材料具有抗分層性能優(yōu)良[2-3]、損傷容限大等優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于軍工、國(guó)防等領(lǐng)域[4-5]。在織造過(guò)程中，三維機(jī)織物通常被壓縮成多層平面結(jié)構(gòu)，然后通過(guò)二維機(jī)織技術(shù)制造出來(lái)[6。但普通二維織機(jī)每引人1根緯紗就需要開(kāi)1次口，紗線在開(kāi)口過(guò)程中會(huì)反復(fù)彎曲，紗線間以及紗線與機(jī)構(gòu)之間產(chǎn)生大量摩擦，導(dǎo)致經(jīng)紗受到損傷，織物性能下降[7-8]

多綜眼織機(jī)將每根綜絲上的綜眼增加到2個(gè)及以上，結(jié)合多動(dòng)程提綜和多梭口引緯技術(shù)，大幅提高織造效率，減少紗線間的摩擦，同時(shí)顯著提升織物的厚度和結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，并在一定程度上改善緯紗的排列狀態(tài)[9]。國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)多綜眼織機(jī)進(jìn)行了大量深入的研究[10-11]。目前多綜眼織機(jī)在穿綜過(guò)程中，大多仍遵循單綜眼織機(jī)的穿綜原則，即將所有浮沉規(guī)律相同的經(jīng)紗依次穿人同頁(yè)綜框的綜絲內(nèi)[12-13]。然而，這種做法在多層織物織造過(guò)程中存在明顯弊端，即任何參數(shù)的改變都可能對(duì)提綜順序、引緯根數(shù)及引緯順序產(chǎn)生顯著影響。胡慧娜等[1]和胡雨等[14]提出可以將浮沉規(guī)律相同的經(jīng)紗合理地分布在不同綜框的綜眼內(nèi)，這一提議雖然為改善多綜眼織機(jī)的應(yīng)用提供了新思路，但尚未對(duì)三維機(jī)織物在多綜眼織機(jī)上的穿綜原則和提綜規(guī)律進(jìn)行明確且系統(tǒng)的總結(jié)。

為克服上述研究的不足，本文根據(jù)三維機(jī)織物紗線交織和提綜規(guī)律，將綜框進(jìn)行分區(qū)處理，即將相同起伏規(guī)律的紗線所在的綜框劃分為同一區(qū)域。在此基礎(chǔ)上，本文對(duì)不同結(jié)構(gòu)的多層織物提綜規(guī)律和引緯規(guī)律進(jìn)行總結(jié)，提出新型提綜規(guī)律和引緯規(guī)律圖，并在實(shí)際多綜眼織機(jī)上分別織造11層緯紗的貫穿正交結(jié)構(gòu)和正交角連鎖結(jié)構(gòu)織物，以驗(yàn)證理論的可行性，以期為復(fù)雜多層三維機(jī)織物在多綜眼織機(jī)上的織造工藝提供有益參考，

多綜眼織機(jī)織造原理

多綜眼織機(jī)包含5大核心運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)：1）送經(jīng)機(jī)構(gòu)：采用立體式筒子架供紗，搭配圓盤式張力裝置，達(dá)到靈活供紗、調(diào)節(jié)張力的目的；2）開(kāi)口機(jī)構(gòu)：采用多綜眼綜絲開(kāi)口一次可以形成多個(gè)梭口，減少了綜框的數(shù)量，提高了織機(jī)的開(kāi)口效率；3）引緯機(jī)構(gòu)：通過(guò)編程控制多個(gè)引緯機(jī)構(gòu)同時(shí)協(xié)同工作，保證了更復(fù)雜的引緯動(dòng)作和更高的織造效率;4）打緯機(jī)構(gòu)：采用高度與綜絲眼齊平的大重量鋼笳，在保證平行打緯的同時(shí)，減少鋼笳的震動(dòng)；5）卷取機(jī)構(gòu)：通過(guò)間歇式卷曲方式實(shí)現(xiàn)織物的卷取和輸出，

5大運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)協(xié)同工作，經(jīng)紗從筒子架上引出，按照一定規(guī)律穿過(guò)多綜眼綜絲，再穿過(guò)鋼笳。綜框上下運(yùn)動(dòng)形成多個(gè)梭口，緯紗同時(shí)引緯，鋼笳將緯紗推人織物，最后由卷取機(jī)構(gòu)將織物送出。通過(guò)改變經(jīng)紗在綜絲眼上的分布以及改變綜框的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，可以織造出不同的組織結(jié)構(gòu)，在減少綜框的基礎(chǔ)上，也滿足了高厚度的要求。

2 多綜眼織機(jī)上機(jī)工藝設(shè)計(jì)規(guī)律總結(jié)

根據(jù)經(jīng)紗起伏規(guī)律將三維機(jī)織物分為4種類型：貫穿正交機(jī)織物、層間正交機(jī)織物、正交角連鎖機(jī)織物和層間角連鎖機(jī)織物。圖1為以上4種結(jié)構(gòu)的一個(gè)最小循環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。

2.1 經(jīng)紗編號(hào)

由于不同起伏規(guī)律的經(jīng)紗在織造過(guò)程中所需經(jīng)過(guò)的路徑長(zhǎng)度和彎曲次數(shù)不同，其送經(jīng)量自然也會(huì)有所差異。為了避免因送經(jīng)量不匹配而導(dǎo)致的交織混亂或紗線張力不均，必須將送經(jīng)量相同的經(jīng)紗歸類存放于同一區(qū)域內(nèi)。這不僅可簡(jiǎn)化織造過(guò)程中的送經(jīng)控制，還能顯著提高織物的整體均勻性和穩(wěn)定性[14]

首先要對(duì)經(jīng)紗進(jìn)行編號(hào)，編號(hào)時(shí)應(yīng)注意將起伏規(guī)律相同的經(jīng)紗歸為1組。所有起伏規(guī)律相同的經(jīng)紗必須遵循由上至下編號(hào)依次增大的原則。若存在綁定紗，則應(yīng)從綁定紗開(kāi)始編號(hào)。完成綁定紗的編號(hào)后，對(duì)位于第1根緯紗上方的經(jīng)紗進(jìn)行編號(hào)，與之起伏規(guī)律相同的經(jīng)紗應(yīng)延續(xù)其編號(hào)序列。襯經(jīng)紗（即用于填充或支撐織物結(jié)構(gòu)的輔助紗線）放在所有其他經(jīng)紗編號(hào)完成之后進(jìn)行。圖2為某一具體結(jié)構(gòu)經(jīng)紗編號(hào)示意圖。

2.2 多綜眼織機(jī)穿綜原則

穿綜的基本原則是將具有不同起伏規(guī)律的紗線分配到不同綜框中，并對(duì)綜框進(jìn)行分區(qū)。穿綜時(shí)若存在綁定紗，則將綁定紗優(yōu)先穿入一區(qū)和二區(qū)，兩根綁定紗的穿入順序需嚴(yán)格控制，即編號(hào)較小的綁定紗應(yīng)首先穿入一區(qū)第1根綜絲的第1個(gè)綜眼，而編號(hào)較大的綁定紗則穿人二區(qū)第1根綜絲的最后1個(gè)綜眼。之后按照紗線的起伏規(guī)律對(duì)剩余的經(jīng)紗進(jìn)行分區(qū)，將與除綁定紗外由上往下數(shù)第1根經(jīng)紗起伏規(guī)律相同的經(jīng)紗歸入三區(qū)，起伏規(guī)律不同的經(jīng)紗則依次分配到四區(qū)及后續(xù)區(qū)域。若無(wú)綁定紗，則將與除綁定紗外由上往下數(shù)第1根經(jīng)紗起伏規(guī)律相同的經(jīng)紗歸入一區(qū)，而將起伏規(guī)律不同的經(jīng)紗則依次分配到二區(qū)及后續(xù)區(qū)域。

在穿綜過(guò)程中，應(yīng)從經(jīng)紗編號(hào)最小的1根開(kāi)始引入，各紗線首先穿入各區(qū)第1根綜絲的第1個(gè)綜絲眼中。當(dāng)所有綜絲的第1根綜絲眼都被穿滿后，再?gòu)牡?根綜絲的第2個(gè)綜絲眼開(kāi)始穿入下1根紗線，直至所有紗線都按照預(yù)定規(guī)律穿入相應(yīng)的綜絲眼中。此過(guò)程必須確保各區(qū)每根綜絲使用的綜絲眼數(shù)量一致，以保持織造過(guò)程的平衡和穩(wěn)定。此外還需注意，除綁定紗所在區(qū)外，其他區(qū)域所使用的綜絲眼數(shù)應(yīng)大于1，綜絲眼數(shù)與綜絲數(shù)的乘積應(yīng)等于各區(qū)紗線的總根數(shù)，以確保所有紗線都能被準(zhǔn)確無(wú)誤地穿入綜絲眼中。圖3以11層緯紗層間正交結(jié)構(gòu)為例，展示了綜框分區(qū)示意以及實(shí)際織造時(shí)的穿綜位置，

3 多綜眼織機(jī)上機(jī)織造規(guī)律總結(jié)

在多綜眼織機(jī)上，綜絲提升1個(gè)綜眼高度記為1個(gè)動(dòng)程。由于多綜眼織機(jī)動(dòng)程大于等于1，因此將綜平位置設(shè)定為0位置，每提升1個(gè)動(dòng)程則遞增標(biāo)記。以3綜眼綜絲為例，動(dòng)程位置簡(jiǎn)單展示如圖4所示。多緯紗引入時(shí)，由于劍桿位置固定，僅知引緯數(shù)無(wú)法確定經(jīng)緯相對(duì)位置，故引入引緯順序圖直觀展示每次綜框運(yùn)動(dòng)的打人緯紗序號(hào)及數(shù)量，使織造過(guò)程一目了然。下面以緯紗層數(shù)為11層為例，分析和總結(jié)各結(jié)構(gòu)的提綜規(guī)律。

3.1 貫穿正交結(jié)構(gòu)

貫穿正交結(jié)構(gòu)由2根綁定紗和填芯經(jīng)組成。如圖5（a）所示：經(jīng)紗1和2為綁定紗，經(jīng)紗3-12為填芯經(jīng)，故將其分為3個(gè)區(qū)。假設(shè)含有 ?_m 根經(jīng)紗， 2x 根緯紗。穿綜時(shí)，將第1根經(jīng)紗穿在一區(qū)的第1個(gè)綜眼上，第2根經(jīng)紗穿在二區(qū)的最后1個(gè)綜眼上，第3根至第 m 根經(jīng)紗在三區(qū)以 a 行 b 列的形式排列（ Δ_a 為綜絲眼數(shù)， b 為綜框數(shù)）。提綜時(shí)一區(qū)綜框提升1個(gè)動(dòng)程，引入第1根緯紗；二區(qū)的綜框下降1個(gè)動(dòng)程，三區(qū)的第1列綜框順序提升1個(gè)動(dòng)程，引入 Δ_a 根緯紗；三區(qū)按照綜框順序依次提升1列綜框，每列綜框提升1個(gè)動(dòng)程，引入 α_a 根緯紗，重復(fù)此過(guò)程直至三區(qū)的全部綜框提升；綜框恢復(fù)綜平位置；一區(qū)的綜框下降 （a+1） 動(dòng)程，二區(qū)的綜框提升 （a+1） 個(gè)動(dòng)程，引人第 （x+1） 根緯紗；三區(qū)按照綜框順序依次提升1列綜框，每列綜框提升1個(gè)動(dòng)程，引入 Δ_a 根緯紗；重復(fù)此過(guò)程直至三區(qū)的全部綜框提升。除引入第1根與第 （x+1） 根緯紗時(shí)以外，引入第 n 根與第 （n+b） ，（n+2b），…，（n+（a-1）b） 根緯紗時(shí)綜框位置相同。其中 x 表示沿厚度方向的緯紗總層數(shù)， n 表示緯紗序號(hào)（ 1

3.2 層間正交結(jié)構(gòu)

層間正交結(jié)構(gòu)含有2種不同起伏規(guī)律的經(jīng)紗和1種填芯經(jīng)。如圖8（a）所示：經(jīng)紗1—10與11—20起伏規(guī)律不同，經(jīng)紗21一30為填芯經(jīng)，故將其分3個(gè)區(qū)。假設(shè)含有 m 根經(jīng)紗， 2x 根緯紗。提綜時(shí)，一區(qū)的第1列綜框提升1個(gè)動(dòng)程，引入1根緯紗；一區(qū)第2列綜框提升1個(gè)動(dòng)程，三區(qū)的第1列綜框提升1個(gè)動(dòng)程，引入 Δ_a 根緯紗；三個(gè)區(qū)按照各區(qū)綜框順序各提升1列綜框，每個(gè)綜框提升1個(gè)動(dòng)程，并重復(fù)此過(guò)程直至綜框位置變換 b/3 次，每次引入 α_a 根緯紗;綜框恢復(fù)綜平位置；二區(qū)第1列綜框提升1個(gè)動(dòng)

程，引入1根緯紗；二區(qū)第2列綜框提升1個(gè)動(dòng)程，三區(qū)第1列綜框提升1個(gè)動(dòng)程，引入 α_a 根緯紗；3個(gè)區(qū)按照各區(qū)綜框順序各提升1列綜框，每列綜框提升1個(gè)動(dòng)程，并重復(fù)此過(guò)程直至綜框位置變換 b/3 次，每次引入 Δ_a 根緯紗。引入第 n 根緯紗與第 （n+b/3），（n+2b/3），…，（n+（a-1）b/3） 根緯紗時(shí)綜框位置相同。圖8一圖10展示了緯紗層數(shù)為11的層間正交結(jié)構(gòu)上機(jī)工藝示意圖。

3.3 正交角連鎖結(jié)構(gòu)（淺/深交彎聯(lián)結(jié)構(gòu)）

正交角連鎖只含有2種起伏規(guī)律不同的經(jīng)紗如圖11（a）所示：經(jīng)紗1—10與11—20，起伏規(guī)律不同，故將其分為兩個(gè)區(qū)。假設(shè)含有 ?_m 根經(jīng)紗， 2x 根緯紗。提綜時(shí)，一區(qū)按照綜框順序逐次提升1列綜框，每次提升1個(gè)動(dòng)程，引入1根緯紗，重復(fù)此過(guò)程直至綜框位置變換 D 次（ D 為接結(jié)深度）；一區(qū)、二區(qū)按照綜框順序逐次提升的1列綜框，每次提升1個(gè)動(dòng)程，引入 Δ_a 根緯紗，重復(fù)此過(guò)程直至綜框位置變化b/2次；綜框恢復(fù)綜平位置；二區(qū)按照綜框順序逐次提升1列綜框，每次提升1個(gè)動(dòng)程，引入1根緯紗，重復(fù)此過(guò)程直至綜框位置變換 D 次（ D 為接結(jié)深度）；一區(qū)、二區(qū)按照綜框順序逐次提起1列綜框，每次提升1個(gè)動(dòng)程，引入 Ψ_a 根緯紗，重復(fù)此過(guò)程直至綜框位置變化 b/2 次。引入第 n 根緯紗與第 （n+b/2） ， （n+2b/2） ，…，（ 根緯紗時(shí)綜框位置相同。圖11一圖13展示了緯紗層數(shù)為11的層間正交角連鎖結(jié)構(gòu)上機(jī)工藝示意圖。

3.4 層間角連鎖結(jié)構(gòu)（淺交直聯(lián)結(jié)構(gòu)）

層間角連鎖結(jié)構(gòu)含有2種起伏規(guī)律不同的經(jīng)紗和2根綁定紗。如圖14（a）所示：經(jīng)紗1和2為綁定紗，經(jīng)紗3-12與13-22起伏規(guī)律相反，故將其分

4個(gè)區(qū)。假設(shè)含有 m 根經(jīng)紗， 4x 根緯紗。提綜時(shí)，一區(qū)的綜框提升1個(gè)動(dòng)程，單獨(dú)引入1根緯紗；三區(qū)、四區(qū)按照綜框順序各提升1列綜框，每列綜框提升1個(gè)動(dòng)程，每次引入 α_a 根緯紗，重復(fù)此過(guò)程直至綜框位置改變 b/2 次；綜框恢復(fù)綜平位置;四區(qū)第1列綜框提升1個(gè)動(dòng)程，單獨(dú)引入1根緯紗；一區(qū)、四區(qū)按照綜框順序各提升1列綜框，每個(gè)綜框提升1個(gè)動(dòng)程，每次引入 Ψ_a 根緯紗；二區(qū)、三區(qū)和四區(qū)按照綜框順序各提升1列綜框，每列綜框提升1個(gè)動(dòng)程，每次引入 Φ_a 根緯紗，重復(fù)此過(guò)程直至綜框位置改變 b/2 次；綜框恢復(fù)綜平位置；一區(qū)第1列綜框提升1個(gè)動(dòng)程，單獨(dú)引入1根緯紗；三區(qū)、四區(qū)按照綜框順序各提升1列綜框，每列綜框提升1個(gè)動(dòng)程，每次引入 Ω_a 根緯紗，重復(fù)此過(guò)程直至綜框位置改變 b/2 次;綜框恢復(fù)綜平位置；三區(qū)第1列綜框提升1個(gè)動(dòng)程，

單獨(dú)引入1根緯紗；一區(qū)、三區(qū)按照綜框順序各提升1列綜框，每列綜框提升1個(gè)動(dòng)程，每次引入 α_a 根緯紗；二區(qū)、三區(qū)和四區(qū)按照綜框順序各提升1列綜框，每列綜框提升1個(gè)動(dòng)程，每次引入 Δ_a 根緯紗，重復(fù)此過(guò)程直至綜框位置改變 b/2 次。引入第n 根緯紗與第 （n+b/2） ?），（n+2b/2），…，（n+（a-1）b/2） 根緯紗時(shí)綜框位置相同。圖14—圖16展示了緯紗層數(shù)為11的層間角連鎖結(jié)構(gòu)上機(jī)工藝示意圖。

4.1 原材料及其設(shè)備

經(jīng)緯紗選用800tex的玄武巖長(zhǎng)絲，在SGA598型全自動(dòng)三維多綜眼劍桿小樣織機(jī)織造兩種結(jié)構(gòu)（貫穿正交結(jié)構(gòu)和正交角連鎖結(jié)構(gòu)）做驗(yàn)證。

4.2 織造參數(shù)

織造參數(shù)見(jiàn)表1。

4.3 織造流程

實(shí)驗(yàn)所用全自動(dòng)三維多綜眼劍桿小樣織機(jī)最大能織造幅寬為 50cm 、厚度為 6mm 的織物。織造時(shí)采用筒子架送經(jīng)，首先按照織造參數(shù)將所用全部經(jīng)紗穿入相應(yīng)的綜絲和鋼笳。在穿綜時(shí)，每列綜框的第1根綜絲按照?qǐng)D5（b）和圖11（b）的位置穿入相應(yīng)的位置（見(jiàn)圖17）；而后每列綜框應(yīng)按照第1根綜絲的穿綜位置穿入相應(yīng)綜絲；穿綜結(jié)束后將1個(gè)最小循環(huán)單元的經(jīng)紗穿入同1笳隙。最后將紋板圖輸入織機(jī)控制系統(tǒng)，并按圖6和圖12的引緯圖進(jìn)行引緯。

4. 4 織造結(jié)果

通過(guò)對(duì)多綜眼織機(jī)的試織，成功織出了符合設(shè)計(jì)的“貫穿正交”和“正交角聯(lián)鎖”結(jié)構(gòu)的織物?？椢锞唧w參數(shù)如表2所示，實(shí)物如圖18所示。整個(gè)提綜過(guò)程與上述過(guò)程完全吻合。

5 結(jié)論

本文根據(jù)織物經(jīng)向截面圖中經(jīng)紗起伏規(guī)律提出三維機(jī)織物在多綜眼織機(jī)上的分區(qū)穿綜理論，該理論核心在于對(duì)織機(jī)的綜框進(jìn)行科學(xué)合理的分區(qū)，并將不同起伏規(guī)律的紗線穿入相應(yīng)的分區(qū)。依據(jù)該理論進(jìn)一步將織物的組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行了參數(shù)化處理，研究了貫穿正交、層間正交、正交角聯(lián)鎖和層間角聯(lián)鎖4種結(jié)構(gòu)的三維機(jī)織物在多綜眼織機(jī)上的分區(qū)穿綜、提綜和引緯規(guī)律，系統(tǒng)性地表達(dá)了不同織物結(jié)構(gòu)在上機(jī)織造時(shí)的上機(jī)工藝圖，最后通過(guò)在多綜眼織機(jī)上試織小樣驗(yàn)證了理論的可行性，為三維機(jī)織物在多綜眼織機(jī)的上機(jī)織造提供有益指導(dǎo)。

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Abstract：With the rapid advancement of materials science and technology，the requirements for composite material performance have become increasingly stringent. The integration of modern textile technology and resin technology has given riseto textile composites.Furthermore，advancements in three-dimensional textile technology have provided powerful technical support for creating high-performance compositeswith rational structures and exceptional overall performance.This effectivelyaddreses the shortcomings of traditional laminated composites in terms of impact resistanceandinterlayer strength，leading totheir widespread applications in fieldssuch as aerospace，shipbuilding，automotive，construction，and warehousing.Among the numerous reinforcing materials， the 3D woven fabric has garnered attention in recent years due to its wide application prospects and significant development potential.Its flexible design allws for the customization of weft or warp cross-sections according to different needs.Traditional two-dimensional weaving techniques and equipment require an opening to be formed each time weft yarns are introduced，which leads to repeated bending of the yarns during the processThis results in significant friction between yarns as well as between yarnsand mechanisms，causing warp damage，yarn breakage，and the formation of pilson the fabric surface.Although the advent of multi-eyelet looms has greatly alleviated these issues and improved weaving efficiency，their complex processes and high application thresholds have， to a certain extent， limited product diversity and flexibility.

To facilitate the easy operation of multi-eyelet looms and enable flexible adjustment of parameters and free setting of layers，so as to promote the widespread application of the looms，this paper conducts an in-depth exploration of their weaving principles.Initially，three-dimensional woven fabricsare classified into four major categories：through-thickness orthogonal woven fabrics，interlayer orthogonal woven fabrics，orthogonal angleinterlock fabrics，and interlayer angle interlocking fabrics.Aiming to streamline the weaving process，we introduce an inovative dividual drawing technique.This approach involves threading yarn with the same fluctuation laws onto the same set of heald frames and categorizing these frames into the same zone.This threading method not only makesthe weaving process more orderly but also significantly reduces the complexity of operations.Based on this dividual drawing method，we further investigate theprinciples underlying warp numbering.Additionaly， we systematically organize and summarize the rules pertaining to heald lifting and weft insertion.

Through this comprehensive study，we have gained a deeper comprehension of the structural characteristics of 3D woven fabrics，enabling multi-eyelet loms to handle various structures and parameters with greater ease while significantly simplifying the technological requirements in the weaving process.Looking ahead，we are firmly convincedthat3D woven fabrics willexhibit their remarkable performance ina broader arrayof fields，and significantlycontribute to the sustainable progressof society.Atthesame time，we also anticipate that multi-eyelet looms will gain wider promotion and application due to their simplicity and eficiency.

KeyWords： 3D woven fabrics; multi-eyelet loom; lifting rule; dividual drawing; warp numbering