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一体成形电脑袜机成圈机构：原理、技术与优化策略探究

一、引言

1.1研究背景与意义

在纺织产业的庞大体系中，织袜行业作为重要的分支，始终与人们的日常生活紧密相连。从袜子的生产规模来看，众多袜业生产基地蓬勃发展，如辽阳县小北河镇已成为全国第二大棉袜生产基地，2024年年产袜子达25亿双，年产值35亿元，产业规模持续扩张，产品更是远销海外。海宁袜业同样成绩斐然，2024年1-10月实现产值33.09亿元，同比增长13.6%，展现出强劲的发展态势。这些数据充分表明织袜行业在经济领域占据着不可或缺的地位。

随着时代的进步与科技的发展，消费者对于袜子的需求日益多样化。在款式方面，不再满足于传统样式，追求时尚新颖、个性化的设计，如带有独特图案、流行元素的袜子备受青睐；在功能上，除了基本的保暖、舒适，对袜子的抗菌、透气、防臭、弹性等性能提出了更高要求，运动袜需要良好的支撑和吸汗性，商务袜则注重质感和舒适度。同时，市场对于袜子的生产效率也有了更高期待，传统的生产方式难以满足日益增长的市场需求，这促使袜机制造技术必须不断革新。

一体成形电脑袜机正是在这样的背景下应运而生，它代表了袜机技术的前沿发展方向。这种袜机最大的优势在于能够在一台设备上同时完成袜子的成形编织与袜头的缝合，实现一步成形编织。与传统袜机相比，大大缩短了生产周期，提高了生产效率，减少了人工干预，降低了生产成本。以汉保利罗针织股份有限公司为例，其投入2800万实施技改，采用织缝翻一体机，一天能生产10万双袜子，订单已排到次年3月份，充分体现了先进袜机在生产效率上的巨大提升。

成圈机构作为一体成形电脑袜机的核心组成部分，其性能的优劣直接决定了袜机的工作效率、袜子的质量以及生产的稳定性。成圈过程涉及多个部件的协同运动，包括织针、沉降片、三角等，这些部件的精确配合对于形成均匀、稳定的线圈至关重要。如果成圈机构设计不合理，会导致线圈大小不一致、袜子出现瑕疵，影响产品质量；成圈速度过慢则会限制袜机的生产效率，无法满足市场需求；不稳定的成圈过程还可能导致设备故障频发，增加维护成本，降低生产的连续性。

深入研究一体成形电脑袜机的成圈机构，对于提升袜机性能具有不可忽视的重要意义。通过优化成圈机构的设计，可以提高成圈速度，使袜机在单位时间内生产更多的袜子，满足市场对于产量的需求。可以提升成圈的稳定性，减少次品率，提高产品质量，增强企业在市场中的竞争力。良好的成圈机构设计还能降低设备的能耗和磨损，延长设备的使用寿命，降低企业的运营成本。从行业发展的宏观角度来看，对成圈机构的研究有助于推动整个织袜行业的技术进步，促进产业升级，使我国的织袜行业在国际市场中占据更有利的地位。

1.2国内外研究现状

在国外，意大利、德国等纺织机械制造强国在一体成形电脑袜机成圈机构研究方面起步较早，积累了丰富的经验和技术成果。例如，意大利的圣东尼（Santoni）公司作为全球知名的袜机制造商，其研发的一体成形电脑袜机在市场上占据重要地位。该公司的成圈机构采用了先进的设计理念，通过优化织针、沉降片和三角等关键部件的结构和运动参数，实现了高效稳定的成圈过程。在成圈速度方面，能够达到较高的水平，满足大规模生产的需求；在成圈质量上，生产出的袜子线圈均匀、平整，产品质量可靠。德国的一些袜机制造企业也在成圈机构的研究中投入了大量资源，注重机械结构的精密设计和材料的选用，以提高成圈机构的耐磨性和可靠性，延长设备的使用寿命。

国内对于一体成形电脑袜机成圈机构的研究虽然起步相对较晚，但近年来随着纺织产业的快速发展和技术创新的推动，也取得了显著的进展。一些高校和科研机构，如浙江理工大学、东华大学等，在袜机成圈机构的理论研究和技术创新方面发挥了重要作用。通过对成圈工艺的深入研究，优化了成圈过程中的纱线张力控制和编织参数，提高了成圈的稳定性和产品质量。国内的袜机制造企业也加大了研发投入，积极引进国外先进技术，并在此基础上进行消化吸收和再创新。如绍兴的一些袜机企业，通过对成圈机构的不断改进，提高了袜机的性能和稳定性，部分产品已经达到了国际先进水平，在国内市场上占据了一定的份额。

然而，当前对于一体成形电脑袜机成圈机构的研究仍存在一些不足之处。在成圈机构的动力学分析方面，虽然已经有一些研究采用了有限元等方法对其进行分析，但分析的深度和广度还不够。对于成圈过程中复杂的力学现象，如纱线与各部件之间的摩擦力、部件之间的碰撞力等，研究还不够全面和深入，导致在实际应用中，成圈机构的设计优化缺乏足够的理论依据。在成圈机构的智能化控制方面，虽然已经有一些初步的研究成果，但与国际先进水平相比，仍存在较大差距。智能化控制能够根据不同的编织要求自动调整成圈参数，提高生产效率和产品质量，但目前国内的研究还处于起步阶段，在控制算法的