一種曲線式變截面臺階板的三維編織方法
2023-10-08 16:07:59
專利名稱：一種曲線式變截面臺階板的三維編織方法
技術領域：
本發明涉及一種曲線式變截面臺階板的三維編織方法，屬於紡織科學與技術領域。
背景技術：
三維編織技術集合了設計靈活性、形狀多樣性、結構整體性和綜合品質優異性等諸多特點，能夠淨尺寸整體編織異型構件，大大減少後續加工引入的材料損傷，保證力學性能的穩定與可靠，可滿足航空航天、國防軍工等眾多領域對複合材料複雜形狀和綜合性能的整體要求，具有極其廣闊的應用前景。目前諸如工字型、口字型、L型、T型等直線型異型構件的三維整體編織技術已較為成熟；但在實際應用中，大量複合材料是曲線式變截面臺階板，如飛機機翼蓋板，現有的三維編織技術還無法實現這類構件的整體成型。目前，製備這類套體織物的方法主要有1、鋪層裁剪法，即採用平面織物，通過鋪層與裁剪工序製備曲線式異型構件；其缺點在於裁剪時各層織物間的尺寸精確性和一致性不易控制，鋪層導致的層狀結構使織物的層間整體性較差，極易產生分層破壞，所製備複合材料的衝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上將異型部分用縫合線按照一定的縫合工藝參數連接起來形成預製件，該方法克服了傳統複合材料層合結構由於各鋪層之間沒有纖維增強的缺點，但在縫合過程中易造成纖維損傷，降低複合材料強度。因此，為了製備兼具結構整體性和力學穩定性的曲線式變截面臺階板，亟需研究新型三維編織技術。
發明內容
本發明的目的在於針對現有變截面三維編織技術的不足，提供一種曲線式變截面臺階板的三維編織方法。該方法解決了目前採用鋪層法的分層問題和採用縫合法的纖維損傷問題，所製備的曲線式變截面臺階板，無需進一步拼接，具有高度整體化的空間網絡結構，從而有效保證了製件結構的完整性和力學性能的穩定性，同時減少工序，降低成本。為了達到上述目的，本發明提供了一種曲線式變截面臺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為基礎，控制攜紗器和錠子運動規律，使得預製件成型時貼合預定的空間曲線，形成曲線式變截面臺階板，其特徵在於，在編織過程中，進行至少一次的移紗操作，以得到曲線式變截面臺階板。具體操作為根據預定曲線式變截面臺階板的尺寸，在三維編織機上懸掛m行和η列紗，按照四步法方型三維編織工藝編織到預定長度；將所有編織紗向右移動一個錠子的距離，按照所要求的曲線形狀編織一定循環數；再把所有編織紗向右移動一個錠子的距離，按照所要求的曲線形狀編織一定循環數；以此類推，直到編織出所需的曲線式臺階形狀；最後停止向右移動錠子，按照四步法方型三維編織工藝編織到預定長度，完成曲線式變截面臺階板的編織。本發明所述的一種曲線式變截面臺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曲線式變截面臺階板的橫截面形狀，設計三維編織機底盤上載紗錠子的排列形式和行、列數，並將編織紗懸掛至載紗錠子上；第二步，開始編織採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動一個錠子距離，第2步使相鄰列的編織紗沿列方向交替運動一個錠子距離，第3步、第4步中紗線的運動方向則分別與第I步、第2步相反,經過上述四步運動,完成一個編織循環，重複上述四個運動步驟，直到預定長度；第三步，移紗操作將所有編織紗向右移動一個錠子的距離，按照所要求的曲線形狀編織一定循環數；再 把所有編織紗向右移動一個錠子的距離，按照所要求的曲線形狀編織一定循環數；以此類推，直到編織出所需的曲線臺階形狀；第四步，繼續編織依據第二步所述的編織方法繼續進行後續編織，直至編織完成曲線式變截面臺階板。與現有技術相比，本發明的優點是可以實現曲線式變截面臺階板的一次性淨尺寸整體成型，解決了目前採用鋪層法的分層問題和採用縫合法的纖維損傷問題，有效保證了預製件的結構整體性和力學性能穩定性，同時減少了加工工序，提高了生成速度，降低了生產成本。
圖I為三維編織機底盤上載紗錠子的初始排列示意圖；圖I中，I為載紗錠子；圖2為向右一列移紗後，三維編織機底盤上載紗錠子的排列示意圖；圖2中，I為載紗錠子；圖3為曲線式變截面臺階板的立體示意圖。
具體實施例方式如圖I所示，為編織紗在三維編織機底盤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，為向右一列移紗後，三維編織機底盤上載紗錠子的排列示意圖，下面以具體的曲線式變截面臺階板為例，來闡述本發明。實施例I如圖3所示，為一種曲線式變截面臺階板的立體示意圖，採用T700_12k碳纖維編織而成。第一步，根據曲線式變截面臺階板的橫截面形狀，設計三維編織機底盤上載紗錠子的排列形式和行、列數，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，採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動一個錠子距離，第2步使相鄰列的編織紗沿列方向交替運動一個錠子距離，第3步、第4步中紗線的運動方向則分別與第I步、第2步相反，經過上述四步運動，完成一個編織循環，重複上述四個運動步驟，編織到預定長度；第三步，將所有編織紗向右移動一個錠子的距離，按照所要求的曲線形狀編織一定循環數；再把所有編織紗向右移動一個錠子的距離，按照所要求的曲線形狀編織一定循環數；以此類推，直到編織出所需的曲線臺階形狀；第四步，依據第二步所述的編織方法繼續進行後續編織，直至編織完成，得到寬度約為5cm，厚度約為5mm的曲線式變截面臺階板。實施例2
如圖3所示，為一種曲線式變截面臺階板的立體示意圖，採用T700_12k碳纖維編織而成。第一步，根據曲線式變截面臺階板的橫截面形狀，設計三維編織機底盤上載紗錠子的排列形式和行、列數，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，採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動一個錠子距離，第2步使相鄰列的編織紗沿列方向交替運動一個錠子距離，第3步、第4步中紗線的運動方向則分別與第I步、第2步相反，經過上述四步運動，完成一個編織循環，重複上述四個運動步驟，編織到預定長度；第三步，將所有編織紗向右移動一個錠子的距離，按照所要求的曲線形狀編織一定循環數；再把所有編織紗向右移動一個錠子的距離，按照所要求的曲線形狀編織一定循環數；以此類推，直到編織出所需的曲線臺階形狀；第四步，依據第二步所述的編織方法繼續進行後續編織，直至編織完成，得到寬度約為10cm，厚度約為
2cm的曲線式變截面臺階板。
權利要求
1.一種曲線式變截面臺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為基礎，控制攜紗器和錠子運動規律，使得預製件成型時貼合預定的空間曲線，形成曲線式臺階板，其特徵在於，在編織過程中，進行至少一次的移紗操作，以得到曲線式變截面臺階板；具體操作為根據預定曲線式變截面臺階板的尺寸，在三維編織機上懸掛m行和η列紗，按照四步法方型三維編織工藝編織到預定長度；將所有編織紗向右移動一個錠子的距離，按照所要求的曲線形狀編織一定循環數；再把所有編織紗向右移動一個錠子的距離，按照所要求的曲線形狀編織一定循環數；以此類推，直到編織出所需的曲線式臺階形狀；最後停止向右移動錠子，按照四步法方型三維編織工藝編織到預定長度，完成曲線式變截面臺階板的編織。
2.如權利要求I所述的曲線式變截面臺階板的三維編織方法，其特徵在於，所述的具體操作為 第一步，根據曲線式變截面臺階板的橫截面形狀，設計三維編織機底盤上載紗錠子的排列形式和行、列數，並將編織紗懸掛至載紗錠子上； 第二步，採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動一個錠子距離，第2步使相鄰列的編織紗沿列方向交替運動一個錠子距離，第3步、第4步中紗線的運動方向則分別與第I步、第2步相反，經過上述四步運動，完成一個編織循環，重複上述四個運動步驟，直到預定長度； 第三步，將所有編織紗向右移動一個錠子的距離，按照所要求的曲線形狀編織一定循環數；再把所有編織紗向右移動一個錠子的距離，按照所要求的曲線形狀編織一定循環數；以此類推，直到編織出所需的曲線臺階形狀； 第四步，依據第二步所述的編織方法繼續進行後續編織，直至編織完成曲線式變截面臺階板。
全文摘要
本發明涉及一種曲線式變截面臺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為基礎，控制攜紗器和錠子運動規律，使得預製件成型時貼合預定的空間曲線，形成曲線式臺階板，其特徵在於，在編織過程中，進行至少一次的移紗操作，以得到曲線式變截面臺階板。本發明可以實現曲線式變截面臺階板的一次性淨尺寸整體成型，解決了目前採用鋪層法的分層問題和採用縫合法的纖維損傷問題，有效保證了預製件的結構整體性和力學性能穩定性，同時減少了加工工序，提高了生成速度，降低了生產成本。
文檔編號D04C1/00GK102926128SQ20121027027
公開日2013年2月13日 申請日期2012年7月31日 優先權日2012年7月31日
發明者劉麗芳, 鄭義珠, 閻建華, 俞建勇, 陳吉平, 孫寶忠, 耿曉景, 李翠敏 申請人:上海飛機製造有限公司, 東華大學