[發明專利]一種截面內外輪廓均為凸多邊形的預制體多針織造方法

有效

• 申請號: 201811630165.1
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109505057B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 劉豐;單忠德;張群;孫正;李志坤
• 申請（專利權）人: 北京機科國創輕量化科學研究院有限公司;機械科學研究總院集團有限公司
• 主分類號: D04B21/20
• 分類號: D04B21/20;D04B21/16;D04B21/14
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本發明公開了一種截面內外輪廓均為凸多邊形的預制體多針織造方法，屬于復合材料預制體成形技術領域，包括預制體截面劃分、導向陣列布置、分區域織造、壓實等工藝過程。該方法成形工藝簡單，可操作性強，織造效率高。

技術領域

本發明涉及一種截面內外輪廓均為凸多邊形的預制體多針織造方法，屬于復合材料預制體成形技術領域。該方法主要用于制備復合材料三維預制體，成形工藝簡單，可顯著提高成形效率。

背景技術

纖維預制體作為增強體材料用于制作先進復合材料，已成功用于航空、航天、船舶、軌道交通等高技術領域，具有良好的發展前景。

目前纖維預制體主要是通過機織工藝和細編穿刺工藝來實現。機織工藝通過多臂機構控制綜框運動形成多層移動的梭口，采用兩根以上引緯針雙側交替引緯，Z向紗分上、下兩層，也由綜框控制。采用該方法織造的預制體寬度可達20mm-100mm，但難以實現大厚度、空心預制體的織造成形。細編穿刺工藝是采用鋼針陣列逐層穿刺碳纖維平紋織物或緞紋織物，達到要求織物厚度后，再用碳纖維束逐根替代鋼針，形成三向正交結構。細編穿刺工藝難以實現空心預制體的織造，同時易對XY向纖維造成損傷。

發明內容

針對現有復合材料三維預制體成形方法的不足，本發明提供了一種截面內外輪廓均為凸多邊形的預制體多針織造方法。該方法成形工藝簡單，可顯著提高成形效率，制備的預制體具有纖維連續、預制體邊緣整齊、纖維體積分數高、缺陷少、整體性能優良等優點。

本發明所述的一種截面內外輪廓均為凸多邊形的預制體多針織造方法，具體包括以下工藝步驟：

S1：沿X方向經過截面內外輪廓均為凸多邊形的預制體截面內孔凸多邊形Y方向上下邊緣，將預制體截面剖分成大凹型部分Sx1和小凹型部分Sx2，大凹型部分Sx1和小凹型部分Sx2都由預制體部分內外輪廓和與X方向平行的分割線組成；

S2：沿Y方向經過內外邊緣均為凸多邊形的空心預制體截面內孔凸多邊形X方向左右邊緣，將預制體截面剖分成大凹型部分Sy1和小凹型部分Sy2，大凹型部分Sy1和小凹型部分Sy2都由預制體部分內外輪廓和與Y方向平行的分割線組成；

S3：根據內外邊緣均為凸多邊形的空心預制體截面形狀布置Z向導向陣列；

S4：進行X向大凹型部分Sx1的織造，采用階梯凹型編織針陣列沿X方向從大凹型部分Sx1外側鋪設纖維，使編織針陣列兩側凸起部分穿過兩側凸起導向陣列到達大凹型部分Sx1另一外側外面，而編織針陣列中間凹陷部分穿過中間凹陷導向陣列到達中間孔邊緣外面；

S5：采用3根與Y方向平行的彈性邊棒分別穿過大凹型部分Sx1外邊緣和大凹型部分Sx1中間凹陷部分邊緣鋪放纖維束折疊形成的纖維陣列環；

S6：收緊X向陣列纖維束，使彈性邊棒變形貼緊大凹型部分Sx1邊緣，完成X向大凹型部分Sx1織造；

S7：進行X向小凹型部分Sx2的織造，采用編織針陣列沿X方向從小凹型部分Sx2外側鋪設纖維，使編織針陣列穿過導向陣列到達小凹型部分Sx2另一外中間孔邊緣外面；

S8：采用2根沿Y方向平行的彈性邊棒分別穿過小凹型部分Sx2外邊緣和小凹型部分Sx2中間凹陷部分邊緣鋪放纖維束折疊形成的纖維陣列環；

S9：收緊X向陣列纖維束，使彈性邊棒變形貼緊小凹型部分Sx2邊緣，完成X向小凹型部分Sx2織造，進而完成一層截面X向纖維束鋪放；

S10：采用與X向截面相同的方案完成一層Y向截面纖維束鋪放；

S11：重復步驟S4至S10的過程，完成一定層數的X方向、Y方向的纖維束鋪放；

S12：進行Z向壓實，將織造的纖維層致密化；