全成形针织服装三维款式向二维样板转化方法

2022-11-01路丽莎蒋高明

纺织学报 2022年10期

路丽莎，蒋高明

(江南大学针织技术教育部工程研究中心，江苏无锡 214122)

全成形针织服装是以三维形式进行编织的，下机后无需或只需经过少量的缝合就可穿着，不仅节约了成本也提高了生产效率[1]。全成形针织服装样板设计过程复杂，这是因为全成形针织服装样板是以二维形式进行设计的，但需表示成三维编织过程；另外，全成形针织服装在样板设计过程中还需考虑各部件样板间的连接方式。

全成形针织服装既可在四针床电脑横机上编织，也可在双针床电脑横机上编织，二者区别就是前者可实现满针编织，而后者只能实现隔针编织[1]。目前国内外学者对全成形技术的研究主要集中在以下3个方面。1)关于工时的研究。全成形编织技术最显著的优点之一就是提高了生产效率，通过编织实践发现全成形毛衫的生产效率比普通毛衫的生产效率可提高 40% 以上[2-3]。这些研究对学习全成形技术有重要的参考价值，但还处于基础研究阶段。2)关于局部工艺的研究。对于全成形针织服装来讲，某局部工艺的实现往往有多种方法，然而不同的方法会对编织效率、织物性能等造成不同的影响。例如，对于肩袖造型，可从重视编织效率和重视轮廓2个方面进行研究。其中，重视编织效率的方法对轮廓精度要求不高，可弱化各部位间编织比例的设定，而重视轮廓的编织方式则需要精确设定各部位间的编织比例[4-5]。再比如，对于腋下拼角，有多种编织工艺，但是不同类型的编织工艺会对服装的外观、编织效率、强度及舒适性等造成影响[6]。这些研究能为我们高效率地编织出符合需求的服装提供理论参考，但是还不能为二维样版设计提供思路。3)关于某些具体款式的研究。毛衫的款式是丰富多样的，在使用全成形技术编织时，不同的款式需要的编织技巧也不同。在相对较早的研究中主要是对一些基本款式如套衫、开衫、背心等的编织方法进行的研究[7-9]。之后，在此基础上，对连衣裙、孕妇装、西服等结构较复杂的款式也进行了相继研究[10-12]，这些研究在款式上有所拓展，但其方法适用范围比较小，超出当前款式之后可能就不再适用。

综上，目前关于全成形针织服装三维款式向二维样板转化方法的研究还比较少。服装的款式是千变万化的，在实际生产中不可能对每种款式都进行实际编织验证，因此必须探讨全成形针织服装样板设计的一般规律，从而为更多款式的实现提供理论基础。基于此，本文深入探讨了全成形针织服装的编织原理，并在此基础上研究了不同类型服装三维款式向二维样板转化的原理和方法，最后通过实际编织对提出的原理和方法进行了验证，旨在为开发出更多款式造型的服装提供思路。

1 三维款式向二维样板转化原理

1.1 三维款式向二维样板转化理论依据

全成形针织服装是直接在电脑横机上进行编织的，在从三维款式向二维样板转化时必须符合电脑横机的工作原理。也就是说，如果转化出的二维样板不能用于实际编织，那么就是无效的转化，需要重新进行转化。如果一件服装无法转化成符合电脑横机工作原理的二维样板，表明该款式不可使用全成形技术进行编织。这与成形技术不同，因为成形技术是将服装的每个部件分开后以片状的形式进行编织，之后再通过人工套口或缝合工艺将各部件连接起来；因此，任意类型的款式都可用成形技术编织。

对于电脑横机而言，不管是双针床电脑横机还是四针床电脑横机，都是分为前针床和后针床2个部分。其中四针床电脑横机的前针床包括前上针床和前下针床2个部分，后针床包括后上针床和后下针床2个部分，上针床不能单独用于编织，只是用于形成反面线圈或者辅助下针床翻针等；因此，一个筒状织物可轻易地在电脑横机上实现编织，其中一侧在前针床编织，另一侧在后针床编织。另外，由于织物是以筒状形式进行编织，还必须保证前后针床上的线圈数是相等的，否则会造成线圈的断裂。这就表明三维服装可直接在电脑横机上编织时必须同时满足2个条件：一是仅有前后2层的筒状结构；二是前后2层的幅宽要相等；因此，不论哪种类型的服装，在从三维款式向二维样板转化时，必须遵循上述规律。

此外，由于全成形针织服装是以整件形式进行编织的，在编织过程中服装的前后片与机器上的前后片不一定相对应。也就是说前片不一定是在前针床进行编织，后片也不一定在后针床进行编织，这也是全成形针织服装特有的编织模式，因此，全成形针织服装的三维款式向二维样板转化本质也可看成是根据服装的前后片重新确定电脑横机上编织的前后片的过程。

1.2 三维款式向二维样板转化数学模型

在分析了全成形针织服装三维款式向二维样板转化的理论依据之后，可得出该过程转化的数学模型。图1示出了三维款式向二维样板转化的示意图。其中：图1(a)表示空间三维物体即三维款式，P1和P2为该物体同一水平面上和同一竖直面上不同的2点；图1(b)表示P1和P2所在曲面沿母线AB和CD展为平面α和β，其中平面α和β表示在电脑横机上编织时的前片和后片；图1(c)表示平面α和β合并成平面γ即二维样板。

图1 三维款式向二维样板转化示意图

由图1可看出，对于全成形服装来讲，二维样板同时包含了前后片的信息。从图1(a)～(b)的转化过程中包含2个部分的计算：一是基于曲面展平面的原理将三维服装尺寸转化成二维纸样尺寸；二是将二维纸样尺寸转化成二维针织样板尺寸。

其中，三维服装尺寸转二维纸样尺寸的计算方式如下：

G2=G3/2

(1)

L2=L3

(2)

式中：G2为二维纸样的横向尺寸，cm；G3为三维款式的横向维度，cm，如胸围、腰围等；L2为二维纸样的纵向尺寸，cm；L3为三维款式的纵向长度，cm，如衣长、袖长等。

从二维纸样尺寸到二维针织样板尺寸的计算方式如下：

W2=G2×w/10

(3)

C2=L2×c/10

(4)

式中：W2为二维样板的横向针数；w为横密，纵行/(10 cm)；C2为二维样板纵向的行数；c为纵密，横列/(10 cm)。

在了解了三维款式向二维样板的转化规律及计算方法之后，可将图1(c)中的二维样板表示成如下数学模型：

(5)

式中：C为二维样板的总行数；W为二维样板最宽位置处的针数；pij为位于第i行、第j列位置处的线圈。由于服装轮廓是不规则的几何体，因此，当pij0时，表示在轮廓内；当pij=0时，表示在轮廓外。

另外，从图1(c)可知pij是一个复合点，即同时包含了前片、后片等其他的信息，因此其y坐标是一个集合，如下所示。

p={p1,p2,…,pk},k>0

(6)

式中：p为pij的y坐标；k表示在pij位置总共有的服装层数，当k取1时，表示该位置只有1层，如V领套衫的领窝处只有后片1层；当k取2时，表示该位置有 2层，如大身位置处有前片和后片2层。根据上述分析可知，只有二维样板每个位置最多只包含2层的时候才可直接在电脑横机上进行编织，因此在从三维款式向二维样板转化的过程中必须保证0

1.3 三维款式向二维样板转化流程

对于全成形针织服装来讲，尽管是以整件形式进行编织的，但在转化过程中也是先独立地对每个部件进行转化，然后再将各部件进行组合，最后得到用于工艺设计的二维样板。图2示出了全成形针织服装三维款式向二维样板转化的流程图。

图2 三维款式向二维样板转化流程图

图中：过程①表示将整件服装拆分成部件；过程②表示划分每个部件前后片；过程③表示将不同部件前后片组合成电脑横机上编织时前后片的过程即生成整体前后片；过程④表示将整体前后片合并成二维样板。

2 三维款式向二维样板转化方法

从上述分析可知，只有当服装每个部位至多有2层，并且在同一行上前后2层幅宽相等时才可直接在电脑横机上进行编织，因此，对于不同类型的服装，当其层数不同时，转化的方式也不同。通常情况下，根据服装的层数可将服装划分为3种类型，即双层结构，三层结构和四层结构。双层结构是指在三维状态下服装的每个部位最多只包含前后片2层的造型，如图3(a)所示；三层结构是指在三维状态下服装的某些部位(如口袋、门襟等部位)包含有3层的造型，如图3(b)所示；四层结构是指在三维状态下服装的某些部位(如翻领部分)包含有4层的造型，如图3(c)所示。

图3 全成形针织服装款式类型

2.1 双层结构的转化

对于双层结构来讲，由于每个部位至多只有前后片2层，满足上文中提到的可直接在电脑横机上编织的第1个条件。这类服装在从三维款式向二维样板转化的过程中不需要考虑层数带来的影响，但需要考虑前后片的幅宽是否相等。

2.1.1 前后片等宽

前后片等宽是指具有前后片相等幅宽的造型。对于这类型的服装，同时满足直接在电脑横机上编织的2个条件。在转化的过程中只需以服装左右两侧的侧缝线作为分界线来确定在电脑横机上编织的前后片即可。由于服装是从下摆开始向领窝处进行的编织，因此，称为纵向编织。图4示出了前后片等宽造型纵向编织时三维款式向二维样板的转化过程。表1示出了依据式(1)～(4)计算出的纵向编织时三维款式与二维样板主要部位尺寸转化对应关系。

图4 纵向编织前后片等宽三维款式向二维样板转化过程

表1 纵向编织前后片等宽造型三维款式与二维样板尺寸转化对应关系

此外，全成形针织服装还可采用横向编织方法进行编织，所谓横向编织是将服装旋转后先从一侧袖子开始编织，然后再编织衣身和另一侧袖子[13]。图5示出了图4(a)中的款式采用横向编织时二维样板的转化过程。从图5可知，当采用横向编织时，衣身二维样板的纵横向尺寸与三维款式衣身的纵横向尺寸会发生交换，这样，在计算二维样板的针数和行数时就需要根据三维款式的纵向尺寸和横向尺寸来进行计算。表2示出了依据式(1)～(4)计算出的横向编织时三维款式与二维样板主要部位尺寸转化对应关系。

图5 横向编织前后片等宽三维款式向二维样板转化过程

由图5、表2可看出，对于前后片等宽造型来讲，不管是纵向编织还是横向编织，服装的前后片与电脑横机上的前后片相同。

表2 横向编织前后片等宽造型三维款式与二维样板尺寸转化对应关系

2.1.2 前后片不等宽

前后片不等宽是指某个或者多个部件的前后片幅宽不相等的造型，如衣身或者衣领的前后片不等宽。对于这类型的服装，不满足直接在电脑横机上编织的第2个条件。在从三维款式向二维样板的转化过程中要保证转化后的二维样板的前后片幅宽相等。根据对称原理以及整体编织的特点可知，当以服装的前后中心线作为分界线确定上机编织过程中的前后片时，可保证二维样板的前后片幅宽相等。图6示出了前后片不等宽造型的三维款式向二维样板的转化过程。表3示出了依据式(1)～(4)计算出的前后片不等宽造型的三维款式与二维样板主要部位尺寸转化对应关系。

图6 前后片不等宽造型三维款式向二维样板转化过程

由图6、表3可看出，对于前后片不等宽造型来讲，服装的前后片与电脑横机上的前后片不相同。

表3 前后片不等宽造型三维款式与二维样板尺寸转化

2.2 三层结构的转化

对于三层结构的服装来讲，根据上文可知，不满足直接在电脑横机上编织的第1个条件，因此，这类服装在从三维款式向二维样板转化时要保证转化后的二维样板每个部位最多包含2层，也就是保证公式(6)中的0

2.2.1 无袖转化

对于无袖类的三层结构，如果有门襟存在，可沿着门襟展开，也可沿着侧缝展开。如果没有门襟，只能从侧缝处展开。这样就能使带有门襟、口袋等三层结构的服装转化成双层结构。图7示出了无袖类服装三维款式向二维样板转化过程。

图7 无袖造型三维款式向二维样板转化过程

图7(b)为沿着门襟展开后生成的二维样板；图7(c)为沿着侧缝展开后生成的二维样板，并从前片开始编织；图7(d)为沿着侧缝展开后生成的二维样板，并从后片开始进行编织。需要注意的是在侧缝处展开时需要进行少量的后道缝合，当然也可通过装拉链或者纽扣来代替缝合。另外，还需注意从侧缝处展开时，由于前后片是分开进行编织的，可实现前后片不同工艺的编织，如前片采用平针组织，后片采用提花组织。而从门襟处展开时无法实现这样的效果，在实际中可根据具体需要进行选择。表4示出了依据式(1)～(4)计算出的无袖三层结构的三维款式与二维样板主要部位尺寸转化对应关系。

表4 无袖造型三维款式与二维样板尺寸转化对应关系

2.2.2 有袖转化

对于带袖的三层结构，无法像图7中展示的方法进行转化，因此必须重新考虑转化的方案。对于这类型的服装，通常有2种解决方案：一是从后中分开，单独对左右部分进行编织；二是将衣身与袖子分开后单独进行编织。对于第1种方法，很好地解决了门襟处重叠的问题，尽管此时前后片的幅宽不相等，但此时是通过C形编织而不是通过筒状编织实现的[14]。图8示出了带袖三层结构的三维款式向二维样板转化过程。图8(c)中大身二维样板设计方法参考图7中的方法即可。表5示出了依据式(1)～(4)计算出的带袖三层结构的三维款式与二维样板主要部位尺寸转化对应关系。另外，如果衣身是3层结构，且没有门襟但是有袖子，只能通过隔针工艺来实现，而无法通过满针工艺来实现。本文不讨论隔针工艺的实现方法。

图8 有袖造型三维款式向二维样板转化过程

表5 有袖造型三维款式与二维样板尺寸转化对应关系

2.3 四层结构的转化

对于四层结构的款式来讲，不满足直接在电脑横机上编织的第1个条件，因此也需要对其进行转化，使其每个部位至少包含有2层。对于这类型的服装，需要将外层造型向上或者向下翻转使其与衣身成为1个筒状进行编织。图9示出了四层结构的三维款式向二维样板转化过程。另外，要注意四层结构里外层的翻折点有一定的限制，一般只设计在领部、腰部等结构明显的部位，否则不能实现一次性编织。表6示出了依据式(1)～(4)计算出的四层结构的三维款式与二维样板主要部位尺寸转化对应关系。

图9 四层结构三维款式向二维样板转化过程

表6 四层结构三维款式与二维样板尺寸转化对应关

从上述可知，三层结构的造型在从三维款式向二维样板转化过程最为复杂，而双层结构以及四层结构的转化过程则相对简单。

3 全成形针织服装编织实践

为验证上述方法的正确性,本文选取双层结构、三层结构以及四层结构中的5个典型款式按照上文方法在SDS-ONE APEX3设计系统(岛精)中进行二维样板设计实践。之后，根据生成的二维样板设置相应的工艺后在电脑横机(MACH2XS153-12G)上进行了编织实践。

对于前后等宽双层结构，以图3(a)中的款式为例进行验证。根据2.1.1节中介绍的方法可知，该款式二维样板中的前后片与三维款式中的前后片相同，但由于该款式形成的是纵向条纹，通过横向编织更容易实现；因此，该款式采用图5中的方法进行样板设计，在编织过程中，分为5个部分进行，即右袖、以肩线为分界线的衣身右半部分、领窝处的衣身中间部分、以肩线为分界线的衣身左半部分以及左袖。其中，袖子部分采用筒状编织模式、肩部衣身采用 C形编织模式、领窝处衣身采用片状编织模式。前二者采用1把纱嘴进行编织，后者采用2把纱嘴分别对前后片进行编织。另外，要注意，在开始编织右袖的时候要在衣身处加入废纱，这是为了在接下来编织衣身的时候能够增加拉力。图10(a)为前后等宽双层结构编织实物图。

图10 不同结构全成形针织服装编织实物图

对于前后不等宽双层结构，以图6中的三维款式和二维样板为例进行验证。对于该样板来讲，有2个特点，一是袖窿位于样板中间以开洞的方式形成，二是前片的垂褶量与前片的宽度有关，前片幅宽越宽，形成的垂褶量就越多，图10(b)为前后不等宽双层结构编织实物图。

对于无袖三层结构，采用图7中的三维款式和二维样板进行验证。根据2.2.1节中介绍可知，该款式的二维样板设计方法有3种。这3种样板有 2个共同点：一是既可在前床编织也可在后床编织；二是在同一行上有2种不同的编织模式即片状编织和筒状编织，其中大身采用片状编织，口袋采用筒状编织。对于口袋处的工艺，当采用图7(b)和(c)中的方式进行编织时,是先编织袋底部分，然后再编织袋口部分，而采用图7(d)中的方式编织时，是先编织袋口部分，再编织袋底部分。不管采用哪种方式，都需要在口袋位置进行起针编织。对于起针工艺，通常有多次起针和一次性起针2种方式。多次起针就是单独对每一根空针挂线圈直到起针处的所有空针都被挂上线圈。这样起针的线圈比较密实，布面效果也比较好，但缺点就是效率比较低。一次性起针是在所需起针的空针上通过一次性编织集圈来实现，这样起针的线圈比较疏松，布面效果也没有前者好，但优点是编织效率高，在实际中可通过实际情况进行选择。另外，还需注意当先执行袋底编织时，袋口处需要通过拷针工艺来实现。由于口袋的工艺正面与大身的工艺正面是相同的，所以当在后床编织大身时，尽管口袋是在前床起针的，但是袋口是在后床通过拷针工艺形成的。同理，当在前床编织大身时，口袋起针位置与袋口形成正好与后床的相反。当先编织袋口时，在起底的过程中要编织分离纱，这样当编织完后，只需抽调分离纱即可形成袋口，而袋底的形成就是直接把袋口所在针床的线圈翻到大身所在的针床即可。图10(c)为无袖三层结构编织实物图。

对于有袖子的三层结构，采用图8(a)、(b)中的款式和二维样板进行验证。对于这种款式，由于左右部分是对称的，在实际中只需设计一侧，另一侧根据翻转得到。其中，翻转的方式有2种：一种是左右对称翻转；另一种是交换前后针床织片。当采用前者编织时，由于左右侧的编织方向相反，当编织完其中一侧时，需要重新安排纱嘴才可进行另一侧的编织；当采用后者编织时，需要交换前后片定义的色码信息，但是左右侧的编织方向相同，当编织完其中一侧时，不需要重新安排纱嘴就可以进行另一侧的编织。图10(d)为有袖三层结构编织实物图。

对于四层结构，以图9中的款式为例进行验证。对于该款式，编织比较简单，整体上采用筒状的编织模式，但要注意领口不宜过深，否则在编织过程中会有难度。图10(e)为四层结构编织实物图。