[發(fā)明專(zhuān)利]三維編織異形預(yù)制件的添紗編織方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110004624.7
• 申請(qǐng)日: 2011-01-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102051763B
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 俞建勇;劉兆麟;劉麗芳;閻建華
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東華大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): D04C1/06
• 分類(lèi)號(hào): D04C1/06
• 代理公司: 上海申匯專(zhuān)利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種三維編織異形預(yù)制件的添紗編織方法，具體為一種橫截面尺寸沿長(zhǎng)度方向增加的三維編織異形預(yù)制件的添紗凈尺寸制備方法。

背景技術(shù)

在現(xiàn)有的四步法方型三維編織工藝中，編織紗線(xiàn)在編織機(jī)底盤(pán)上的排列和數(shù)量由預(yù)制件的橫截面形狀與尺寸決定，一旦選定某一橫截面作為起始編織截面，所需的紗線(xiàn)根數(shù)與排列即可由紗線(xiàn)細(xì)度、編織角、纖維體積分?jǐn)?shù)等已知的材料參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)來(lái)確定，整個(gè)編織過(guò)程中紗線(xiàn)陣列的大小與形狀不會(huì)發(fā)生改變，最終得到的是橫截面外觀尺寸與起始編織截面完全相同的規(guī)則等截面預(yù)制件。例如采用基本的四步法方型三維編織工藝，將紗線(xiàn)在編織機(jī)底盤(pán)上排列成矩形后，最終形成的是橫截面沿預(yù)制件長(zhǎng)度方向不發(fā)生改變的矩形梁。可見(jiàn)，常規(guī)的四步法方型三維編織工藝只能制備橫截面外形尺寸沿長(zhǎng)度方向不變的規(guī)則等截面預(yù)制件。

然而在實(shí)際工程應(yīng)用中，絕大多數(shù)復(fù)合材料預(yù)制件并不是規(guī)則等截面結(jié)構(gòu)件，而是橫截面尺寸沿長(zhǎng)度方向逐漸增加的異形結(jié)構(gòu)件，如風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片、雷達(dá)天線(xiàn)罩、飛機(jī)螺旋槳葉片等。目前制備這類(lèi)異形復(fù)合材料預(yù)制件的主要方法是對(duì)相應(yīng)的規(guī)則等截面預(yù)制件進(jìn)行傳統(tǒng)的機(jī)械后加工，以獲得所需的外觀尺寸，加工過(guò)程中，增強(qiáng)纖維受到嚴(yán)重?fù)p傷，預(yù)制件的結(jié)構(gòu)整體性被破壞，復(fù)合材料的力學(xué)性能顯著下降，同時(shí)也增加了工序，提高了生產(chǎn)成本。公開(kāi)號(hào)為CN1614114A的專(zhuān)利“復(fù)合材料用三維多向編織物凈尺寸仿形減紗編織方法”根據(jù)四步法圓型三維編織中紗錠的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，將編織紗不斷減少或減細(xì)來(lái)減小編織物的橫截面積，實(shí)現(xiàn)了橫截面積逐漸變化的三維編織預(yù)制件的凈尺寸仿形減紗編織。但只有當(dāng)編織紗由纖維束合股組成時(shí)，才可以采用降低紗線(xiàn)細(xì)度的方法縮減截面面積，且細(xì)度的微小改變?cè)趯?shí)際操作中不易實(shí)現(xiàn)，過(guò)細(xì)的纖維束編織時(shí)還容易起毛、斷絲。公開(kāi)號(hào)為CN1651627A的專(zhuān)利“變截面預(yù)成型制件的三維編織方法及其制件”以四步法三維多向編織工藝為基礎(chǔ)，以預(yù)成型制件的一個(gè)端面為基準(zhǔn)，根據(jù)截面尺寸變化和編織紗線(xiàn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)減紗點(diǎn)的數(shù)量并使減紗點(diǎn)在減紗截面內(nèi)均勻分布，再根據(jù)纖維體積含量的要求確定減紗點(diǎn)處編織紗線(xiàn)的粗細(xì)，通過(guò)編織紗線(xiàn)的移動(dòng)、并股、再減細(xì)實(shí)現(xiàn)了變截面預(yù)成型制件的三維多向整體編織。但當(dāng)預(yù)成型制件橫截面積較小，編織紗線(xiàn)根數(shù)較少時(shí)，減紗點(diǎn)的均勻分布受到限制，尤其當(dāng)同時(shí)減小預(yù)成型制件的截面寬度與厚度時(shí)，減紗點(diǎn)均勻分布的要求更加難以滿(mǎn)足，且均勻分布的標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有明確量化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有編織技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)一種三維編織異形預(yù)制件的添紗編織方法，該方法可以實(shí)現(xiàn)橫截面尺寸沿長(zhǎng)度方向增加的三維編織異形預(yù)制件的凈尺寸成型，無(wú)需后加工，降低了生產(chǎn)成本，可以有效保證增強(qiáng)纖維的連續(xù)性，提高預(yù)制件的結(jié)構(gòu)整體性和異形截面區(qū)域的力學(xué)性能，同時(shí)對(duì)單紗、股線(xiàn)等各種形式的編織紗均可應(yīng)用，且不受預(yù)制件截面面積的限制，適用范圍廣。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種三維編織異形預(yù)制件的添紗編織方法，根據(jù)預(yù)制件的橫截面形狀排列編織紗線(xiàn)，然后按照四步法方型三維編織工藝進(jìn)行編織，其特征在于，編織過(guò)程中進(jìn)行至少一次的移紗操作與添紗操作，以得到三維編織異形預(yù)制件。

優(yōu)選地，在增加預(yù)制件的寬度時(shí)，進(jìn)行至少一次的整列移紗操作與整列添紗操作，在增加預(yù)制件的厚度時(shí)，進(jìn)行至少一次的整行移紗操作與整行添紗操作。

所述的整列移紗操作為：在編織紗線(xiàn)陣列的至少一側(cè)選取相鄰的m列錠子為添紗錠子，接著從位于編織紗線(xiàn)陣列最外側(cè)的紗線(xiàn)開(kāi)始，使位于添紗錠子外側(cè)以及添紗錠子上的同一列中的紗線(xiàn)均沿行方向向外側(cè)移動(dòng)n列，直至添紗錠子上不再懸掛編織紗線(xiàn)為止，其中，m和n均為大于等于2的正整數(shù)，且m=n。

所述的整列添紗操作為：將所需添加的編織紗線(xiàn)懸掛至整列移紗操作后尚無(wú)編織紗線(xiàn)的添紗錠子上。

所述的整行移紗操作為：在編織紗線(xiàn)陣列的至少一側(cè)選取相鄰的m行錠子為添紗錠子，接著從位于編織紗線(xiàn)陣行最外側(cè)的紗線(xiàn)開(kāi)始，使位于添紗錠子外側(cè)以及添紗錠子上的同一行中的紗線(xiàn)均沿列方向向外側(cè)移動(dòng)n行，直至添紗錠子上不再懸掛編織紗線(xiàn)為止，其中，m和n均為大于等于2的正整數(shù)，且m=n。

所述的整行添紗操作為：將所需添加的編織紗線(xiàn)懸掛至整行移紗操作后尚無(wú)編織紗線(xiàn)的添紗錠子上。

在選取添紗錠子時(shí)，以運(yùn)動(dòng)規(guī)律重復(fù)的最小錠子排列和數(shù)量為基本單位。

上述三維編織異形預(yù)制件的添紗編織方法，具體通過(guò)如下步驟實(shí)現(xiàn)的：