一種混雜三維編織預(yù)制件的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種混雜三維編織預(yù)制件的制備方法，包括：根據(jù)預(yù)制件橫截面尺寸與紗線粗細(xì)選擇各類紗線的數(shù)量，并確定每個(gè)錠子上的各類紗線的數(shù)量；根據(jù)預(yù)制件橫截面形狀，對(duì)錠子進(jìn)行排列，掛紗時(shí)，在每個(gè)錠子上對(duì)不同紗線進(jìn)行均勻混雜；根據(jù)四步法三維編織工藝進(jìn)行編織，編織時(shí)每個(gè)錠子上的各類紗線的數(shù)量與排列保持不變，直至預(yù)制件長(zhǎng)度到達(dá)所需長(zhǎng)度。本發(fā)明避免了掛紗、編織前將不同纖維混雜制成混紡紗，操作簡(jiǎn)單，減少了工序，有利于降低生產(chǎn)成本，同時(shí)，本發(fā)明中每個(gè)錠子上的各類紗線的數(shù)量與排列保持不變，可以實(shí)現(xiàn)不同紗線在預(yù)制件橫截面上的均勻、穩(wěn)定分布。
【專利說明】一種混雜三維編織預(yù)制件的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及三維編織預(yù)制件【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種混雜三維編織預(yù)制件的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在混雜三維編織預(yù)制件中含有兩種或兩種以上的纖維，其為多功能材料的制備提供了一個(gè)重要途徑；同時(shí)，由于三維編織增強(qiáng)體的結(jié)構(gòu)具有高度整體性，其抗沖擊、耐疲勞、不封層。上述特點(diǎn)使得混雜三維編織預(yù)制件在航空航天、國防軍工以及汽車等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，如直升機(jī)螺旋槳葉、衛(wèi)星桁架接頭、導(dǎo)彈防熱罩以及新型輕質(zhì)轎車車身等。
[0003]目前，制備混雜三維編織預(yù)制件的方法主要有:1、紗線內(nèi)纖維混雜法，即將不同纖維混雜制成混紡紗，然后再利用混紡紗線進(jìn)行三維編織的方法。本方法的主要缺點(diǎn)是:在掛紗、編織之前，需要先將不同纖維進(jìn)行混雜以制得所需混紡紗，增加了工序，提高了生產(chǎn)成本，且纖維在紗線中混雜的均勻性難以控制與表征。2、錠子分組掛紗混雜法，即依設(shè)計(jì)將載紗錠子分成若干組，掛紗時(shí)，同一組錠子上掛相同紗線，不同組錠子之間所掛紗線種類亦不相同。本方法的缺點(diǎn)是:不同紗線在預(yù)制件橫截面上難以做到均勻分布，不同紗線在預(yù)制件橫截面上的混雜分布難以保持穩(wěn)定，這些缺點(diǎn)是由四步法編織工藝所決定的，難以克服。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種混雜三維編織預(yù)制件的制備方法。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供一種混雜三維編織預(yù)制件的制備方法，包括以下步驟:
[0006](I)根據(jù)預(yù)制件橫截面尺寸與紗線粗細(xì)選擇各類紗線的數(shù)量，并確定每個(gè)錠子上的各類紗線的數(shù)量；
[0007](2)根據(jù)預(yù)制件橫截面形狀，對(duì)錠子進(jìn)行排列，掛紗時(shí)，在每個(gè)錠子上對(duì)不同紗線進(jìn)行均勻混雜；
[0008](3)根據(jù)四步法三維編織工藝進(jìn)行編織，編織時(shí)每個(gè)錠子上的各類紗線的數(shù)量與排列保持不變，直至預(yù)制件長(zhǎng)度到達(dá)所需長(zhǎng)度。
[0009]當(dāng)預(yù)制件橫截面形狀呈方形時(shí)，所述步驟(3)包括以下子步驟:
[0010](31)每行上的載紗錠子沿行方向交替運(yùn)動(dòng)一個(gè)錠子的距離；
[0011](32)每列上的載紗錠子沿列方向交替運(yùn)動(dòng)一個(gè)錠子的距離；
[0012](33)每行上的載紗錠子沿行方向交替運(yùn)動(dòng)一個(gè)錠子的距離，此時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向與步驟(31)時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向相反；
[0013](34)每列上的載紗錠子沿列方向交替運(yùn)動(dòng)一個(gè)錠子的距離，此時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向與步驟(32)時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向相反；
[0014](35)重復(fù)步驟(31)-步驟(34)，直至預(yù)制件長(zhǎng)度到達(dá)所需長(zhǎng)度。
[0015]當(dāng)預(yù)制件橫截面形狀呈圓形時(shí)，所述步驟(3)包括以下子步驟:[0016](31)每圓周行上的載紗錠子沿周向交替運(yùn)動(dòng)一個(gè)錠子距離；
[0017](32)每徑向列上的載紗錠子沿徑向交替運(yùn)動(dòng)一個(gè)錠子距離；
[0018](33)每圓周行上的載紗錠子沿周向交替運(yùn)動(dòng)一個(gè)錠子距離，此時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向與步驟(31)時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向相反；
[0019](34)每徑向列上的載紗錠子沿徑向交替運(yùn)動(dòng)一個(gè)錠子距離，此時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向與步驟(32)時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向相反；
[0020](35)重復(fù)步驟(31)-步驟(34)，直至預(yù)制件長(zhǎng)度到達(dá)所需長(zhǎng)度。
[0021]所述步驟(2)中掛紗時(shí)，每個(gè)錠子上掛四根紗線，所述四根紗線分為兩種類型，以均勻間隔分布的方式排列。
[0022]有益效果
[0023]由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果:本發(fā)明直接在錠子上將不同紗線進(jìn)行混雜排列，避免了掛紗、編織前將不同纖維混雜制成混紡紗,操作簡(jiǎn)單,減少了工序,有利于降低生產(chǎn)成本；本發(fā)明中每個(gè)錠子上的各類紗線的數(shù)量與排列保持不變，可以實(shí)現(xiàn)不同紗線在預(yù)制件橫截面上的均勻、穩(wěn)定分布。本發(fā)明適用范圍廣，對(duì)單紗、股線等各種形式的編織紗均可適用，且不受預(yù)制件橫截面形狀的限制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是方型編織工藝下混雜編織時(shí)的錠子掛紗示意圖；
[0025]圖2是方型編織工藝下混雜編織時(shí)的編織示意圖；
[0026]圖3是圓型編織工藝下混雜編織時(shí)的錠子掛紗示意圖；
[0027]圖4是圓型編織工藝下混雜編織時(shí)的編織示意圖；
[0028]圖5是混雜矩形梁的立體形狀示意圖；
[0029]圖6是混雜空心圓柱梁的立體形狀不意圖；
[0030]圖7是混雜T形梁的立體形狀示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0032]本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種混雜三維編織預(yù)制件的制備方法，以四步法三維編織工藝為基礎(chǔ)，控制紗線的排列與運(yùn)動(dòng)規(guī)律，使得不同紗線在預(yù)制件橫截面內(nèi)混雜均勻且分布穩(wěn)定，掛紗時(shí)在每個(gè)錠子上對(duì)不同紗線進(jìn)行均勻混雜，編織時(shí)每個(gè)錠子上的各類紗線的數(shù)量與排列保持不變。具體步驟如下:
[0033](I)根據(jù)預(yù)制件橫截面尺寸與紗線粗細(xì)選擇各類紗線的數(shù)量，并確定每個(gè)錠子上的各類紗線的數(shù)量；
[0034](2)根據(jù)預(yù)制件橫截面形狀，對(duì)錠子進(jìn)行排列，掛紗時(shí)，在每個(gè)錠子上對(duì)不同紗線進(jìn)行均勻混雜；
[0035](3)根據(jù)四步法三維編織工藝進(jìn)行編織，編織時(shí)每個(gè)錠子上的各類紗線的數(shù)量與排列保持不變，直至預(yù)制件長(zhǎng)度到達(dá)所需長(zhǎng)度。
[0036]如圖1和圖2所示，為方型編織工藝下混雜編織時(shí)的錠子掛紗示意圖與編織示意圖，圖中掛紗時(shí)，將錠子在編織機(jī)地盤上排列成方形，每個(gè)錠子3上掛四根紗線，其中第一種紗線掛I兩根，第二種紗線2掛兩根，并等分間隔排列；編織時(shí)，第I步每行錠子沿行方向交替移動(dòng)一個(gè)錠子距離，第2步每列錠子沿列方向交替移動(dòng)一個(gè)錠子距離，第3步、第4步錠子移動(dòng)方向分別與第I步、第2步相反，經(jīng)上述四步，完成一個(gè)機(jī)器循環(huán)。
[0037]如圖3和圖4所示，為圓型編織工藝下混雜編織時(shí)的錠子掛紗示意圖與編織示意圖，圖中掛紗時(shí)，將錠子在編織機(jī)地盤上排列成圓形，每個(gè)錠子3上掛四根紗線，其中第一種紗線掛I兩根，第二種紗線2掛兩根，并等分間隔排列；編織時(shí)，第I步每圓周行錠子沿周向交替移動(dòng)一個(gè)錠子距離，第2步每徑向列錠子沿徑向交替移動(dòng)一個(gè)錠子距離，第3步、第4步錠子移動(dòng)方向分別與第I步、第2步相反，經(jīng)上述四步，完成一個(gè)機(jī)器循環(huán)。
[0038]下面以具體的混雜編織預(yù)制件為例，來進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0039]實(shí)施例1:
[0040]如圖5所示，為一個(gè)混雜矩形梁的立體形狀示意圖，采用T700_12k碳纖維I與1200tex高強(qiáng)玻纖2編織該矩形梁的混雜預(yù)制件。第一步，根據(jù)預(yù)制件橫截面尺寸與紗線粗細(xì)，計(jì)算各類紗線的數(shù)量，設(shè)計(jì)每個(gè)錠子上的各類紗線的數(shù)量與排列，選擇336根碳纖維紗線、336根玻璃纖維紗線來用于編織，其中每個(gè)錠子上含有2根碳纖維紗線、2根玻璃纖維紗線；第二步，根據(jù)預(yù)制件橫截面形狀與尺寸，設(shè)計(jì)三維編織機(jī)底盤上載紗錠子的排列形式和行、列數(shù)，將各類紗線按第一步的設(shè)計(jì)結(jié)果懸掛于各載紗錠子上，將載紗錠子按12行、12列的形式排列于編織機(jī)底盤上，其中在每個(gè)載紗錠子上懸掛2根碳纖維紗線、2根玻璃纖維紗線，紗線以等分間隔的形式排列；第三步，根據(jù)四步法方型三維編織工藝進(jìn)行編織，第I步使相鄰行上的載紗錠子沿行方向交替運(yùn)動(dòng)一個(gè)錠子的距離，第2步使相鄰列上的載紗錠子沿列方向交替運(yùn)動(dòng)一個(gè)錠子的距離，第3步、第4步中載紗錠子的運(yùn)動(dòng)方向分別與第I步、第2步相反，經(jīng)過上述四步運(yùn)動(dòng)，完成一個(gè)編織循環(huán)，編織時(shí)每個(gè)錠子上的碳纖維紗線、玻璃纖維紗線的數(shù)量與排列保持不變；第四步，依據(jù)第三步所述的編織方法繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)編織，直至預(yù)制件長(zhǎng)度到達(dá)所需長(zhǎng)度，得到寬度約為2cm，厚度約為2cm的矩形梁混雜預(yù)制件。
[0041]實(shí)施例2:
[0042]如圖6所示，為一個(gè)混雜空心圓柱梁的立體形狀示意圖，采用T700_12k碳纖維I與1200tex高強(qiáng)玻纖2編織該空心圓柱梁的混雜預(yù)制件。第一步，根據(jù)預(yù)制件橫截面尺寸與紗線粗細(xì)，計(jì)算各類紗線的數(shù)量，設(shè)計(jì)每個(gè)錠子上的各類紗線的數(shù)量與排列，選擇432根碳纖維紗線、432根玻璃纖維紗線來用于編織，其中每個(gè)錠子上含有2根碳纖維紗線、2根玻璃纖維紗線；第二步，根據(jù)預(yù)制件橫截面形狀與尺寸，設(shè)計(jì)三維編織機(jī)底盤上載紗錠子的排列形式和行、列數(shù)，將各類紗線按第一步的設(shè)計(jì)結(jié)果懸掛于各載紗錠子上，將載紗錠子按2個(gè)圓周行、72個(gè)徑向列的形式排列于編織機(jī)底盤上，其中在每個(gè)載紗錠子上懸掛2根碳纖維紗線、2根玻璃纖維紗線；第三步，根據(jù)四步法圓形三維編織工藝進(jìn)行編織，第I步使相鄰圓周行上的載紗錠子沿周向交替運(yùn)動(dòng)一個(gè)錠子的距離，第2步使相鄰徑向列上的載紗錠子沿徑向交替運(yùn)動(dòng)一個(gè)錠子的距離，第3步、第4步中載紗錠子的運(yùn)動(dòng)方向分別與第I步、第2步相反，經(jīng)過上述四步運(yùn)動(dòng)，完成一個(gè)編織循環(huán)，編織時(shí)每個(gè)錠子上的碳纖維紗線、玻璃纖維紗線的數(shù)量與排列保持不變；第四步，依據(jù)第三步所述的編織方法繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)編織，直至預(yù)制件長(zhǎng)度到達(dá)所需長(zhǎng)度，得到外周長(zhǎng)約為13.6cm，厚度約為5mm的空心圓柱梁混雜預(yù)制件。
[0043]實(shí)施例3:
[0044]如圖7所示，為一個(gè)混雜T形梁的立體形狀示意圖，采用T700_12k碳纖維I與1200tex高強(qiáng)玻纖2編織該T形梁的混雜預(yù)制件。第一步，根據(jù)預(yù)制件橫截面尺寸與紗線粗細(xì)，計(jì)算各類紗線的數(shù)量，設(shè)計(jì)每個(gè)錠子上的各類紗線的數(shù)量與排列，選擇278根碳纖維紗線、278根玻璃纖維紗線來用于編織，其中每個(gè)錠子上含有2根碳纖維紗線、2根玻璃纖維紗線；第二步，根據(jù)預(yù)制件橫截面形狀與尺寸，設(shè)計(jì)三維編織機(jī)底盤上載紗錠子的排列形式和行、列數(shù)，將各類紗線按第一步的設(shè)計(jì)結(jié)果懸掛于各載紗錠子上，將載紗錠子在編織機(jī)底盤上排列成T形，其中翼板部分載紗錠子按2行、24列的形式排列，包含74個(gè)錠子，筋板部分載紗錠子按22行、2列的形式排列，包含65個(gè)錠子，其中在每個(gè)載紗錠子上懸掛2根碳纖維紗線、2根玻璃纖維紗線；第三步，根據(jù)方型三維編織工藝進(jìn)行編織，首先編織翼板部分，第I步使翼板區(qū)域內(nèi)相鄰行上的載紗錠子沿行方向交替運(yùn)動(dòng)一個(gè)錠子的距離，第2步使翼板區(qū)域內(nèi)相鄰列上的載紗錠子沿列方向交替運(yùn)動(dòng)一個(gè)錠子的距離，第3步、第4步中載紗錠子的運(yùn)動(dòng)方向分別與第I步、第2步相反，然后編織筋板部分，第5步使筋板區(qū)域內(nèi)相鄰行上的載紗錠子沿行方向交替運(yùn)動(dòng)一個(gè)錠子的距離，第6步使筋板區(qū)域內(nèi)相鄰列上的載紗錠子沿列方向交替運(yùn)動(dòng)一個(gè)錠子的距離，第7步、第8步中載紗錠子的運(yùn)動(dòng)方向分別與第5步、第6步相反，經(jīng)過上述八步運(yùn)動(dòng)，完成一個(gè)編織循環(huán)，編織時(shí)每個(gè)錠子上的碳纖維紗線、玻璃纖維紗線的數(shù)量與排列保持不變；第四步，依據(jù)第三步所述的編織方法繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)編織，直至預(yù)制件長(zhǎng)度到達(dá)所需長(zhǎng)度，得到翼板寬度約為4cm、厚度約為5mm，筋板寬度約為5mm、厚度約為3.5cm的T形梁混雜預(yù)制件。
【權(quán)利要求】
1.一種混雜三維編織預(yù)制件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)根據(jù)預(yù)制件橫截面尺寸與紗線粗細(xì)選擇各類紗線的數(shù)量，并確定每個(gè)錠子上的各類紗線的數(shù)量； (2)根據(jù)預(yù)制件橫截面形狀，對(duì)錠子進(jìn)行排列，掛紗時(shí)，在每個(gè)錠子上對(duì)不同紗線進(jìn)行均勻混雜； (3)根據(jù)四步法三維編織工藝進(jìn)行編織，編織時(shí)每個(gè)錠子上的各類紗線的數(shù)量與排列保持不變，直至預(yù)制件長(zhǎng)度到達(dá)所需長(zhǎng)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混雜三維編織預(yù)制件的制備方法，其特征在于，當(dāng)預(yù)制件橫截面形狀呈方形時(shí)，所述步驟(3)包括以下子步驟: (31)每行上的載紗錠子沿行方向交替運(yùn)動(dòng)一個(gè)錠子的距離； (32)每列上的載紗錠子沿列方向交替運(yùn)動(dòng)一個(gè)錠子的距離； (33)每行上的載紗錠子沿行方向交替運(yùn)動(dòng)一個(gè)錠子的距離，此時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向與步驟(31)時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向相反； (34)每列上的載紗錠子沿列方向交替運(yùn)動(dòng)一個(gè)錠子的距離，此時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向與步驟(32)時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向相反； (35)重復(fù)步驟(31)-步驟(34)，直至預(yù)制件長(zhǎng)度到達(dá)所需長(zhǎng)度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混雜三維編織預(yù)制件的制備方法，其特征在于，當(dāng)預(yù)制件橫截面形狀呈圓形時(shí)，所述步驟(3)包括以下子步驟: (31)每圓周行上的載紗錠子沿周向交替運(yùn)動(dòng)一個(gè)錠子距離； (32)每徑向列上的載紗錠子沿徑向交替運(yùn)動(dòng)一個(gè)錠子距離； (33)每圓周行上的載紗錠子沿周向交替運(yùn)動(dòng)一個(gè)錠子距離，此時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向與步驟(31)時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向相反； (34)每徑向列上的載紗錠子沿徑向交替運(yùn)動(dòng)一個(gè)錠子距離，此時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向與步驟(32)時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向相反； (35)重復(fù)步驟(31)-步驟(34)，直至預(yù)制件長(zhǎng)度到達(dá)所需長(zhǎng)度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混雜三維編織預(yù)制件的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中掛紗時(shí)，每個(gè)錠子上掛四根紗線，所述四根紗線分為兩種類型，以均勻間隔分布的方式排列。
【文檔編號(hào)】D04C3/00GK104005172SQ201410225605
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月26日
【發(fā)明者】覃小紅, 權(quán)震震, 閻建華, 俞建勇 申請(qǐng)人:東華大學(xué)