1 浙江省重大科技专项重点项目 可行性报告及经费概算

项目名称 双针筒高速电脑提花袜机的研制 承担单位 承担单位 填写日期 2007年4月2日

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一、项目可行性报告 （一）立项的背景和意义。 本项目重点研究、开发双针筒高速电脑提花袜机，替代引进设备，实现双针筒高速电脑提花袜机的国产化与产业化，大力提高我省织袜企业的国际市场竞争力，促进我省针织工业的跨越式发展。 我国袜业的历史可以上溯到商殷时代，从最初的手摇袜机，到今天的最具现代化特征的电脑袜机；从麻布、葛布、索绢，到现在的“钟纺化纤”、“杜邦丝”，袜子无论从原料、设备到织造工艺变化巨大，渗透着人类的智慧。 我国是袜类产品生产和出口大国，90%以上的高档袜类产品出口到欧美、日本、港澳台等20多个国家和地区，浙江是国内袜类产品的出口大省，共有各种新型袜机超过12万台，每年生产各种袜类产品约120亿双，占据全国袜类总产量的80%，在纺织业居于举足轻重的地位。随着经济的发展和工业化进程的加快，织袜行业自身存在的生产设备和生产工艺落后问题，使袜类产品的生产总量和产品结构性矛盾开始显现，袜类出口产品仍然未能摆脱以中低档产品为主的数量型出口格局。企业市场恶性竞争的窘境，制约了织袜行业和外贸业的进一步发展，袜类出口产品的结构调整和产品升级已迫在眉睫。 近年来国内针织企业从国外引进了不少先进的电脑袜机，国内也开始自行研制各种电脑袜机，但电脑袜机技术研究滞后，受现有的技术条件限制，国内所研制的电脑袜机绝大多数都为单针筒电脑袜机，无法生产高性能双针筒电脑袜机，双针筒高速电脑提花袜机基本全部依赖国外进口，致使双针筒高速电脑提花袜机在整个袜机市场中占有率不足1%，严重制约了高档产品、高附加值产品的生产发展，大大影响了我省袜类企业的出口创汇能力。双针筒高速电脑提花袜机可以一步法生产各种高档成形袜子，可生产袜子花色品种多、原料省、生产效率高，市场发展应用前景十分广阔。但是，双针筒高速电脑提花袜机价格昂贵，约需25~30万元/台，国内企业无法通过大量引进来解决双针筒高速电脑提花袜机的技术改造，因此国内加快自主的技术研发，生产双针筒高速电脑提花袜机，具有十分重要的意义。 双针筒高速电脑提花袜机的研发，能极大地提升我省袜类产品生产的技术水平，有效地提高袜类产品生产自动化控制化程度及计算机花型设计能力。使 3

袜机向全成形、多功能性和高效率方向发展。提高双针筒袜机在袜机产品中的比重，尤其重视双针筒高速电子提花袜机的研究与开发，这也是“十一五”中国针织业技术装备发展趋势所提出的具体要求，完全符合国家产业发展政策，将大大提高我国袜类企业的国际竞争力。 （二）国内外研究现状和发展趋势。 袜子生产起源于手工编织，英国人Willian Lee于1589年发明了世界上第一台手工针织机，用于机械织袜，1589年又制成可以生产较为精细丝袜的针织机。不久，法国人富尼埃（Fournier）在里昂开始生产丝袜，直至17世纪中叶才开始生产棉袜。传统生产中袜子的生产须经过三个工序加工而成，罗纹机完成袜子罗口的编织，袜机编织袜统、袜面、袜底，最后经缝合机将袜口缝合而成袜子，属于三步成形法。随着机械加工制造水平的提高，八十年代逐渐推出了各种半自动织袜机，随着电子技术在袜机上的广泛应用，九十年代初期出现了全自动电脑织袜机。受1975年德国Stoll公司在米兰国际纺机展览会上首台ANV型自动针织横机推出的影响，针织袜机专业生产厂家积极研发新型电脑袜机，电脑袜机功能日趋完善，新一代的全自动电脑提花袜机正在向多功能、自动化、高速化、智能化的方向发展。 国外的电子织袜机主要有意大利圣东尼、罗纳地、胜歌等公司的机型，代表了世界上袜机技术的最高水平，无论在机器的传动机构、提花袜类品种、产品质量及袜机效率上都有了新的突破，它们致力追求技术创新，不断地把电脑提花袜机技术推向新的高度，对世界袜机技术更新和袜类新产品的开发起到了积极的推动作用。 在诸多的国外电脑横机中，意大利罗纳地双针筒电脑提花袜机由于具有设计软件先进、功能齐全、易于操作；整机设计紧凑、结构轻巧、编织速度高；三角、针板、导轨等重要部件均采用特殊的耐磨材料，使用寿命长；电控系统稳定性好，保护功能强等特点，同时产品技术成熟、零配件有保证等原因，深受国内用户的喜爱，因而占据了国内较多的市场份额。 国内袜机的生产始于1958年，上海针织机械一厂仿造日本进口的绣花袜机，试制成功国产第一代51型单色吊线绣花袜机，以后又制成59型双色绣花袜机、59－4型双辊筒绣花袜机，先后在行业中推广应用，上海第七纺织机械 4

厂设计制造出纺织工业部定型产品503型提花圆袜机。80年代后期，行业从意大利、捷克、日本等国引进一批400～420针的超细针距的新型袜机，专门用于生产高弹丝短、中、长统无跟袜和连裤袜等时装化女用袜品，国内开始通过技术消化，研制新型袜机，国内在单针筒电脑丝袜机的研制方面取得了积极的研究成果。 国内双针筒电脑提花袜机的研发目前尚处于起步阶段，缺乏对双针筒电脑提花袜机技术深入地研究，双针筒电脑提花袜机的产品主要有北京的“亚隆” 双针筒电脑提花袜机，该产品为韩国富胜的合作企业，运用对引进设备的技术消化吸收，缺乏自主的研发创新技术。日本永田精机在绍兴的生产厂，主要生产Model D-211双路进线双针筒全电脑袜机，该产品的主要部件均在国外生产，零件在国内组装成整机。这些双针筒电脑提花袜机的结构设计不够合理，机械设计、加工精度不高，制约了编织速度的提高。国内现有的双针筒电脑提花袜机与国外同类产品相比，技术水平仍有较大差距。特别是系统可靠性不足，电控系统的可靠性一直是国内系统应用的大问题，控制系统技术落后，未能很好解决伺服电机的快速启动和运动的平稳性问题，功能开发仍有待于进一步提高。 国外的电脑提花袜机无论是硬件配置还是软件技术，都比国内电脑提花袜机更具有优势。国外的系统注重软件的专业化和系统的兼容性，对硬件的CAM、软件的集成化即CISM的开发具有相当的规模与实力，国外电脑提花袜机技术正朝着智能化、网络化方向发展。电脑花型图案设计系统与电脑编织程序控制在国外袜机上普遍应用，取消了传统的机械控制大滚筒及机械链条，减少了很多机械装置，改变花型款式简便快捷，无需任何机械调整工作，增强了袜品市场的适应性和竞争性。国外袜机可以显示出袜子生产过程中的全部工作状态参数；针筒回转由马达直接驱动，消除了复杂的齿轮与连杆运动，使袜机的传动机构向前推进一步，而其它编织机件也由微型气阀或电磁控制，简化了机构，传动准确可靠，减少了机械传动的磨损与噪声，袜机的速度显著提高。 电子选针，移圈技术在国外袜机上的应用较为突出，它利用上针盘上的哈夫针与针筒织针的不同心回转，产生相对运动，而将一只袜针上的线圈移至相邻的袜针上，形成网眼组织。且国外袜机装有自动分离及翻袜装置，及自动时间控制润滑循环，自动剪线，气流吸纱，自动落袜等技术。产品也从以前的平 5

面花型向具有立体结构花型产品，成形产品发展。 综上所述，双针筒电脑提花袜机是用于生产高档袜类产品的机电一体化设备，自动化控制程度和技术含量较高，体现了独特的竞争优势。针织业向技术密集型和产品深加工方向转移已成为针织工业发展的必然趋势。利用先进技术改造提升传统针织品产业，使传统产业优势得到进一步发挥，真正使织袜产业发展为技术密集型、资本密集型产业，已成为我省新一轮经济发展的极其紧迫的任务。加快现代纺织技术研究与传统纺织工艺生产的融合是现代纺织工业发展的必然，也是发展现代针织产业极为急迫的任务，双针筒电脑提花袜机市场应用前景广阔，研究意义重大。 （三）项目主要研究开发内容、技术关键及主要创新点。 本项目重点研究、开发双针筒高速电脑提花袜机，包括高性能机械结构和全自动控制系统两个部分。 1、项目研究开发内容 在机械结构研究方面： 机械结构及功能的研究及改进设计； 电子选针结构及机电转换部件的改进设计及实验研究； 零部件材质、制造、装配调试工艺的研究及改进。 在控制系统研究方面： 嵌入式硬件技术：包括ARM系统，数据信号处理（DSP）、现场可编程逻辑器件(FPGA)； 嵌入式系统集成一体化软件的研究开发； 花型开发CAD、CAM软件，花样编译器设计； 基于嵌入式技术的袜机工艺控制逻辑分析与研究； 袜机（电机）控制算法的研究与实现； 嵌入式人机接口界面设计； 控制系统故障诊断技术； 产品可靠性研究和验证； 2、技术关键 （1）袜机的机械结构的设计与优化 袜机由电脑控制系统和袜机机械主机两部分组成。织袜的各个程序（包括工序程序、密度程序、花型安排程序、导纱器程序、速度程序等）通过按键、鼠标操作电脑，通过一系列控制驱动装置使袜机各个机件按程序进入或退出工 6

作。在织袜过程中机件变换动作有：导纱器的升降运动、三角电磁阀控制、自停装置的动作、气流牵引装置等。 控制原理分析： 控制系统通过接受花型数据信号，将其转换为花型控制信号，在同步信号作用下控制织针运动，并根据花型信息及时调整各选针器的对应刀口状态，控制织针上升与否织出所需的花型。选针器将控制信号转换成机械动作，控制选针执行机构运动。花型编织控制流程如图所示：

袜机编织工艺过程示意图 袜机机械结构设计的技术关键是三角结构的设计，本项目拟ADAMS虚拟样机技术及计算机运动仿真，来提高袜机运动精度及高速运动的平稳性，同时提高袜机结构稳定性及抗振性。对于成圈系统编织三角部分还需作进一步的优化设计，使走针运动趋于更加稳定和合理。 针筒三角的结构如图所示：

针筒三角结构示意图