專(zhuān)利名稱(chēng)：一種曲線(xiàn)式變截面臺(tái)階板的三維編織方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種曲線(xiàn)式變截面臺(tái)階板的三維編織方法，屬于紡織科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
三維編織技術(shù)集合了設(shè)計(jì)靈活性、形狀多樣性、結(jié)構(gòu)整體性和綜合品質(zhì)優(yōu)異性等諸多特點(diǎn)，能夠凈尺寸整體編織異型構(gòu)件，大大減少后續(xù)加工引入的材料損傷，保證力學(xué)性能的穩(wěn)定與可靠，可滿(mǎn)足航空航天、國(guó)防軍工等眾多領(lǐng)域?qū)?fù)合材料復(fù)雜形狀和綜合性能的整體要求，具有極其廣闊的應(yīng)用前景。目前諸如工字型、口字型、L型、T型等直線(xiàn)型異型構(gòu)件的三維整體編織技術(shù)已較為成熟；但在實(shí)際應(yīng)用中，大量復(fù)合材料是曲線(xiàn)式變截面臺(tái)階板，如飛機(jī)機(jī)翼蓋板，現(xiàn)有的三維編織技術(shù)還無(wú)法實(shí)現(xiàn)這類(lèi)構(gòu)件的整體成型。目前，制備這類(lèi)套體織物的方法主要有1、鋪層裁剪法，即采用平面織物，通過(guò)鋪層與裁剪工序制備曲線(xiàn)式異型構(gòu)件；其缺點(diǎn)在于裁剪時(shí)各層織物間的尺寸精確性和一致性不易控制，鋪層導(dǎo)致的層狀結(jié)構(gòu)使織物的層間整體性較差，極易產(chǎn)生分層破壞，所制備復(fù)合材料的沖擊韌性和損傷容限較低；2、縫合法，即在三維整體編織工藝的基礎(chǔ)上將異型部分用縫合線(xiàn)按照一定的縫合工藝參數(shù)連接起來(lái)形成預(yù)制件，該方法克服了傳統(tǒng)復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)由于各鋪層之間沒(méi)有纖維增強(qiáng)的缺點(diǎn)，但在縫合過(guò)程中易造成纖維損傷，降低復(fù)合材料強(qiáng)度。因此，為了制備兼具結(jié)構(gòu)整體性和力學(xué)穩(wěn)定性的曲線(xiàn)式變截面臺(tái)階板，亟需研究新型三維編織技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有變截面三維編織技術(shù)的不足，提供一種曲線(xiàn)式變截面臺(tái)階板的三維編織方法。該方法解決了目前采用鋪層法的分層問(wèn)題和采用縫合法的纖維損傷問(wèn)題，所制備的曲線(xiàn)式變截面臺(tái)階板，無(wú)需進(jìn)一步拼接，具有高度整體化的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而有效保證了制件結(jié)構(gòu)的完整性和力學(xué)性能的穩(wěn)定性，同時(shí)減少工序，降低成本。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種曲線(xiàn)式變截面臺(tái)階板的三維編織方法，以四步法方型三維異型整體編織技術(shù)為基礎(chǔ)，控制攜紗器和錠子運(yùn)動(dòng)規(guī)律，使得預(yù)制件成型時(shí)貼合預(yù)定的空間曲線(xiàn)，形成曲線(xiàn)式變截面臺(tái)階板，其特征在于，在編織過(guò)程中，進(jìn)行至少一次的移紗操作，以得到曲線(xiàn)式變截面臺(tái)階板。具體操作為根據(jù)預(yù)定曲線(xiàn)式變截面臺(tái)階板的尺寸，在三維編織機(jī)上懸掛m行和η列紗，按照四步法方型三維編織工藝編織到預(yù)定長(zhǎng)度；將所有編織紗向右移動(dòng)一個(gè)錠子的距離，按照所要求的曲線(xiàn)形狀編織一定循環(huán)數(shù)；再把所有編織紗向右移動(dòng)一個(gè)錠子的距離，按照所要求的曲線(xiàn)形狀編織一定循環(huán)數(shù)；以此類(lèi)推，直到編織出所需的曲線(xiàn)式臺(tái)階形狀；最后停止向右移動(dòng)錠子，按照四步法方型三維編織工藝編織到預(yù)定長(zhǎng)度，完成曲線(xiàn)式變截面臺(tái)階板的編織。本發(fā)明所述的一種曲線(xiàn)式變截面臺(tái)階板的三維編織方法，具體如下
第一步，排列懸掛編織紗根據(jù)曲線(xiàn)式變截面臺(tái)階板的橫截面形狀，設(shè)計(jì)三維編織機(jī)底盤(pán)上載紗錠子的排列形式和行、列數(shù)，并將編織紗懸掛至載紗錠子上；第二步，開(kāi)始編織采用四步法方型三維編織工藝，第I步使相鄰行的編織紗沿行方向交替運(yùn)動(dòng)一個(gè)錠子距離，第2步使相鄰列的編織紗沿列方向交替運(yùn)動(dòng)一個(gè)錠子距離，第3步、第4步中紗線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)方向則分別與第I步、第2步相反,經(jīng)過(guò)上述四步運(yùn)動(dòng),完成一個(gè)編織循環(huán)，重復(fù)上述四個(gè)運(yùn)動(dòng)步驟，直到預(yù)定長(zhǎng)度；第三步，移紗操作將所有編織紗向右移動(dòng)一個(gè)錠子的距離，按照所要求的曲線(xiàn)形狀編織一定循環(huán)數(shù)；再 把所有編織紗向右移動(dòng)一個(gè)錠子的距離，按照所要求的曲線(xiàn)形狀編織一定循環(huán)數(shù)；以此類(lèi)推，直到編織出所需的曲線(xiàn)臺(tái)階形狀；第四步，繼續(xù)編織依據(jù)第二步所述的編織方法繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)編織，直至編織完成曲線(xiàn)式變截面臺(tái)階板。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)曲線(xiàn)式變截面臺(tái)階板的一次性?xún)舫叽缯w成型，解決了目前采用鋪層法的分層問(wèn)題和采用縫合法的纖維損傷問(wèn)題，有效保證了預(yù)制件的結(jié)構(gòu)整體性和力學(xué)性能穩(wěn)定性，同時(shí)減少了加工工序，提高了生成速度，降低了生產(chǎn)成本。


圖I為三維編織機(jī)底盤(pán)上載紗錠子的初始排列示意圖；圖I中，I為載紗錠子；圖2為向右一列移紗后，三維編織機(jī)底盤(pán)上載紗錠子的排列示意圖；圖2中，I為載紗錠子；圖3為曲線(xiàn)式變截面臺(tái)階板的立體示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，為編織紗在三維編織機(jī)底盤(pán)上的初始排列示意圖，編織紗懸掛在載紗錠子I上；如圖2所示，為向右一列移紗后，三維編織機(jī)底盤(pán)上載紗錠子的排列示意圖，下面以具體的曲線(xiàn)式變截面臺(tái)階板為例，來(lái)闡述本發(fā)明。實(shí)施例I如圖3所示，為一種曲線(xiàn)式變截面臺(tái)階板的立體示意圖，采用T700_12k碳纖維編織而成。第一步，根據(jù)曲線(xiàn)式變截面臺(tái)階板的橫截面形狀，設(shè)計(jì)三維編織機(jī)底盤(pán)上載紗錠子的排列形式和行、列數(shù)，將360根編織紗按照60行、6列的排列方式懸掛至載紗錠子上;第二步，采用四步法方型三維編織工藝，第I步使相鄰行的編織紗沿行方向交替運(yùn)動(dòng)一個(gè)錠子距離，第2步使相鄰列的編織紗沿列方向交替運(yùn)動(dòng)一個(gè)錠子距離，第3步、第4步中紗線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)方向則分別與第I步、第2步相反，經(jīng)過(guò)上述四步運(yùn)動(dòng)，完成一個(gè)編織循環(huán)，重復(fù)上述四個(gè)運(yùn)動(dòng)步驟，編織到預(yù)定長(zhǎng)度；第三步，將所有編織紗向右移動(dòng)一個(gè)錠子的距離，按照所要求的曲線(xiàn)形狀編織一定循環(huán)數(shù)；再把所有編織紗向右移動(dòng)一個(gè)錠子的距離，按照所要求的曲線(xiàn)形狀編織一定循環(huán)數(shù)；以此類(lèi)推，直到編織出所需的曲線(xiàn)臺(tái)階形狀；第四步，依據(jù)第二步所述的編織方法繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)編織，直至編織完成，得到寬度約為5cm，厚度約為5mm的曲線(xiàn)式變截面臺(tái)階板。實(shí)施例2
如圖3所示，為一種曲線(xiàn)式變截面臺(tái)階板的立體示意圖，采用T700_12k碳纖維編織而成。第一步，根據(jù)曲線(xiàn)式變截面臺(tái)階板的橫截面形狀，設(shè)計(jì)三維編織機(jī)底盤(pán)上載紗錠子的排列形式和行、列數(shù)，將2880根編織紗按照120行、24列的排列方式懸掛至載紗錠子上；第二步，采用四步法方型三維編織工藝，第I步使相鄰行的編織紗沿行方向交替運(yùn)動(dòng)一個(gè)錠子距離，第2步使相鄰列的編織紗沿列方向交替運(yùn)動(dòng)一個(gè)錠子距離，第3步、第4步中紗線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)方向則分別與第I步、第2步相反，經(jīng)過(guò)上述四步運(yùn)動(dòng)，完成一個(gè)編織循環(huán)，重復(fù)上述四個(gè)運(yùn)動(dòng)步驟，編織到預(yù)定長(zhǎng)度；第三步，將所有編織紗向右移動(dòng)一個(gè)錠子的距離，按照所要求的曲線(xiàn)形狀編織一定循環(huán)數(shù)；再把所有編織紗向右移動(dòng)一個(gè)錠子的距離，按照所要求的曲線(xiàn)形狀編織一定循環(huán)數(shù)；以此類(lèi)推，直到編織出所需的曲線(xiàn)臺(tái)階形狀；第四步，依據(jù)第二步所述的編織方法繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)編織，直至編織完成，得到寬度約為10cm，厚度約為
2cm的曲線(xiàn)式變截面臺(tái)階板。
權(quán)利要求
1.一種曲線(xiàn)式變截面臺(tái)階板的三維編織方法，以四步法方型三維異型整體編織技術(shù)為基礎(chǔ)，控制攜紗器和錠子運(yùn)動(dòng)規(guī)律，使得預(yù)制件成型時(shí)貼合預(yù)定的空間曲線(xiàn)，形成曲線(xiàn)式臺(tái)階板，其特征在于，在編織過(guò)程中，進(jìn)行至少一次的移紗操作，以得到曲線(xiàn)式變截面臺(tái)階板；具體操作為根據(jù)預(yù)定曲線(xiàn)式變截面臺(tái)階板的尺寸，在三維編織機(jī)上懸掛m行和η列紗，按照四步法方型三維編織工藝編織到預(yù)定長(zhǎng)度；將所有編織紗向右移動(dòng)一個(gè)錠子的距離，按照所要求的曲線(xiàn)形狀編織一定循環(huán)數(shù)；再把所有編織紗向右移動(dòng)一個(gè)錠子的距離，按照所要求的曲線(xiàn)形狀編織一定循環(huán)數(shù)；以此類(lèi)推，直到編織出所需的曲線(xiàn)式臺(tái)階形狀；最后停止向右移動(dòng)錠子，按照四步法方型三維編織工藝編織到預(yù)定長(zhǎng)度，完成曲線(xiàn)式變截面臺(tái)階板的編織。
2.如權(quán)利要求I所述的曲線(xiàn)式變截面臺(tái)階板的三維編織方法，其特征在于，所述的具體操作為 第一步，根據(jù)曲線(xiàn)式變截面臺(tái)階板的橫截面形狀，設(shè)計(jì)三維編織機(jī)底盤(pán)上載紗錠子的排列形式和行、列數(shù)，并將編織紗懸掛至載紗錠子上； 第二步，采用四步法方型三維編織工藝，第I步使相鄰行的編織紗沿行方向交替運(yùn)動(dòng)一個(gè)錠子距離，第2步使相鄰列的編織紗沿列方向交替運(yùn)動(dòng)一個(gè)錠子距離，第3步、第4步中紗線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)方向則分別與第I步、第2步相反，經(jīng)過(guò)上述四步運(yùn)動(dòng)，完成一個(gè)編織循環(huán)，重復(fù)上述四個(gè)運(yùn)動(dòng)步驟，直到預(yù)定長(zhǎng)度； 第三步，將所有編織紗向右移動(dòng)一個(gè)錠子的距離，按照所要求的曲線(xiàn)形狀編織一定循環(huán)數(shù)；再把所有編織紗向右移動(dòng)一個(gè)錠子的距離，按照所要求的曲線(xiàn)形狀編織一定循環(huán)數(shù)；以此類(lèi)推，直到編織出所需的曲線(xiàn)臺(tái)階形狀； 第四步，依據(jù)第二步所述的編織方法繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)編織，直至編織完成曲線(xiàn)式變截面臺(tái)階板。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種曲線(xiàn)式變截面臺(tái)階板的三維編織方法，以四步法方型三維異型整體編織技術(shù)為基礎(chǔ)，控制攜紗器和錠子運(yùn)動(dòng)規(guī)律，使得預(yù)制件成型時(shí)貼合預(yù)定的空間曲線(xiàn)，形成曲線(xiàn)式臺(tái)階板，其特征在于，在編織過(guò)程中，進(jìn)行至少一次的移紗操作，以得到曲線(xiàn)式變截面臺(tái)階板。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)曲線(xiàn)式變截面臺(tái)階板的一次性?xún)舫叽缯w成型，解決了目前采用鋪層法的分層問(wèn)題和采用縫合法的纖維損傷問(wèn)題，有效保證了預(yù)制件的結(jié)構(gòu)整體性和力學(xué)性能穩(wěn)定性，同時(shí)減少了加工工序，提高了生成速度，降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)D04C1/00GK102926128SQ20121027027
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者劉麗芳, 鄭義珠, 閻建華, 俞建勇, 陳吉平, 孫寶忠, 耿曉景, 李翠敏 申請(qǐng)人:上海飛機(jī)制造有限公司, 東華大學(xué)