一种三维编织工艺及三维织物的制作方法
本发明属于编织工艺领域，具体地说，涉及一种三维编织工艺及三维织物。
背景技术：
解决再入式的防热问题是发展中、远程导弹的一项极为重要的技术。由于烧蚀材料的发展和应用，洲际导弹的战斗部才有可能再入大气层命中目标，载人飞船和航天飞机才有可能按预定轨道返回地面。
作为烧蚀材料，要求气化热大，热容量大，绝热性好，向外界辐射热量的功能强。近年来，研制成功了许多具有高强度、高弹性模量的纤维，如碳纤维、硼纤维、碳化锆纤维和氧化铝纤维，用它们制成的复合材料是优异的烧蚀材料，成为航天飞行器的不破盔甲。烧蚀材料还可用来解决火箭发动机底部、箱体级间段、航天飞机鼻锥、机翼前缘等部位的防热问题。
目前，用于烧蚀复合材料的增强织物主要为三维编织复合材料，是由三维编织预制件增强的一种先进复合材料，具有层间性能好、抗烧蚀、烧蚀外形均匀、烧蚀端面平整等优点，是极为理想的低成本耐高温材料。其中，部分飞行器的表面烧蚀脱落后要求剩余复合材料中的增强织物具有完整的织物组织，既不影响飞行器表面美观，也不影响飞行器本身结构性能，所以，发展一种新的三维编织工艺十分必要。
有鉴于此特提出本发明。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种三维编织工艺及三维织物，经过该工艺编织出的织物在受到烧蚀时，其中一层织物脱落，其他层仍能具有完整的组织，仍然保持完整的交织状态，不会影响织物的整体性能。
为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：
一种三维编织工艺，所述三维编织工艺在三维编织机上完成，所述三维编织机包括编织器和编织站，编织器排列成n行(n+1)列的编织矩阵A，所述编织站设置在同一行任意相邻的两编织器之间，使编织站排列成n阶方阵M，编织站绕其轴自转的同时带动编织器绕编织站转动，控制编织器的规律运动完成编织，包括以下步骤：
步骤1)：位于所述方阵M第1列的编织站转动，带动编织站两侧的编织器绕该编织站正转180°后，位于所述方阵M第2列的编织站转动，带动编织站两侧的编织器绕该编织站反转180°，如此再循环2次后，各编织器回到本步骤的初始位置，完成一个小循环；然后，第2列与第3列的编织站重复上述小循环……直至第(n-1)列和第n列编织站重复上述小循环后，各编织器回到本步骤的初始位置，重新形成n行(n+1)列的编织矩阵A；
步骤2)：位于n行(n+1)列的编织矩阵A中的各编织器分别绕其相邻的任意一个编织站转动90°或者270°，使编织器排列为(n+1)行n列的编织矩阵B；
步骤3)：位于所述方阵M第1行的编织站转动，带动编织站两侧的编织器绕该编织站正转或反转180°后，第2行的编织站转动方向与第1行的编织站转动方向相反，带动编织站两侧的编织器绕该编织站同向转动180°，如此再循环2次后，各编织器回到本步骤的初始位置，完成一个小循环；然后，第2行与第3行的编织站重复上述小循环……直至第(n-1)行和第n行编织站重复上述小循环后，各编织器回到本步骤的初始位置，重新形成的(n+1)行n列的编织矩阵B；
步骤4)：步骤3)得到的(n+1)行n列编织矩阵B中的各编织器按照与步骤2)的相同的路径，转动方向相反，旋转角度相同，重新得到步骤1)初始位置的n行(n+1)列的编织矩阵A，完成一个循环；
步骤5)：多次重复步骤1)-步骤4)，完成编织。
所述步骤2)中，各编织器分别绕其相邻的任意一个编织站转动，转动方向为正转或者反转。
所述步骤2)中，将方阵M内的每个编织站元素编号为mi，j，将编织矩阵A的每个编织器元素编号为a，其中i，j为正整数，在方阵M中，当i＝j时，mi，j带动ai，j和ai，j+1绕mi，j转动；当i＞j时，mi，j仅带动ai，j绕mi，j转动；当i＜j时，mi，j仅带动ai，j+1绕mi，j转动。
所述步骤1)中，正转方向为顺时针或者为逆时针。
应用上述任意一种三维编织工艺制备的三维织物。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：由于采用上述编织工艺，将编织器排成n行(n+1)列编织矩阵A，通过编织站的转动带动编织器规律性运动，具体为编织器上携带纱线，编织器运动带动纱线运动完成编织，每一行的纱线为一组，每组内的纱线按照步骤1)进行编织，该步骤完成后形成n层织物，织物的花结类似辫子，之后按照步骤2)变换纱线位置形成(n+1)行n列编织矩阵B，该过程纱线交错，再以每一列的纱线为一组，每组内的纱线按照步骤3)进行编织，该过程使织物在与步骤1)形成的纱线层垂直方向上延伸出n层，然后将纱线按照步骤4)归位，如此重复下去，形成的织物为横纵交替的多层织物，因此在其中一层织物脱落，保留的其他层仍具有完整的组织，不影响织物的整体性能，而且该工艺容易实现连续化生产，应用于再入式航天飞行器、远程导弹等的烧蚀复合材料的制备。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：
图1是本发明实施例二编织工艺流程示意图；
图2是本发明实施例四编织工艺流程示意图；
图3是本发明实施例五中3行4列编织矩阵A变为4行3列编织矩阵B的编织工艺流程示意图；
图4本发明实施例五中4行3列编织矩阵B变为3行4列编织矩阵A的编织工艺流程示意图；
图5使本发明实施例一的编织工艺制备的织物示意图。
图中：1、编织站；2、编织器。
需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例一：
一种三维编织工艺，所述三维编织工艺在三维编织机上完成，所述三维编织机包括编织器和编织站，编织器排列成n行(n+1)列的编织矩阵A，所述编织站设置在同一行任意相邻的两编织器之间，使编织站排列成n阶方阵M，编织站绕其轴自转的同时带动编织器绕编织站转动，控制编织器的规律运动完成编织，其特征在于包括以下步骤：
步骤1)：位于所述方阵M第1列的编织站转动，带动编织站两侧的编织器绕该编织站正转180°后，位于所述方阵M第2列的编织站转动，带动编织站两侧的编织器绕该编织站反转180°，如此再循环2次后，各编织器回到本步骤的初始位置，完成一个小循环；然后，第2列与第3列的编织站重复上述小循环……直至第(n-1)列和第n列编织站重复上述小循环后，各编织器回到本步骤的初始位置，重新形成n行(n+1)列的编织矩阵A；
步骤2)：位于n行(n+1)列的编织矩阵A中的各编织器分别绕其相邻的任意一个编织站正转或者反转90°，使编织器排列为(n+1)行n列的编织矩阵B；
步骤3)：位于所述方阵M第1行的编织站转动，带动编织站两侧的编织器绕该编织站正转或反转180°后，第2行的编织站转动方向与第1行的编织站转动方向相反，带动编织站两侧的编织器绕该编织站同向转动180°，如此再循环2次后，各编织器回到本步骤的初始位置，完成一个小循环；然后，第2行与第3行的编织站重复上述小循环……直至第(n-1)行和第n行编织站重复上述小循环后，各编织器回到本步骤的初始位置，重新形成的(n+1)行n列的编织矩阵B；
步骤4)：步骤3)得到的编织矩阵B按照与步骤2)的路径相同，方向相反旋转90°，重新得到步骤1)初始位置的n行(n+1)列的编织矩阵A，完成一个循环；
步骤5)：多次重复步骤1)-步骤4)，完成编织。
其中，所述步骤2)中，各编织器转动方向及转动角度遵循占位和避让原则：任何一个编织站均在上、下、左、右四个位置存在四个空位，每个空位只允许一个编织器占位，当该位置被一个编织器占位后，其他编织器则避让该位置，每个编制器绕其相邻的编制站转动进行占位。
进一步地，每个编制器绕其相邻的编制站转动90°或者是270°进行占位。
更进一步地，每个编制器绕其相邻的编制站转动90°为最优，因为该变化过程中编织器行进的路线最短，更加节省编织时间。
进一步地，所述步骤2)中，将方阵M内的每个编织站元素编号为mi，j，将编织矩阵A的每个编织器元素编号为a，其中i，j为正整数，方阵M中编织站m1，1的转动带动其两侧的编织器a1，1和a1，2同时转动。
进一步地，所述步骤2)中，在方阵M中，当i＝j时，mi，j带动ai，j和ai，j+1绕mi，j转动。
更进一步地，当i＝j时，mi，j的转动方向相同。
更进一步地，当i＞j时，mi，j仅带动ai，j绕mi，j转动。
更进一步地，当i＜j时，mi，j仅带动ai，j+1绕mi，j转动。
更进一步地，当i＞j时和当i＜j时，mi，j转动方向均与当i＝j时转动方向相反。
其中，所述步骤1)中，正转方向为顺时针或者为逆时针。
依照上述方法制备的三维织物具有良好的抵抗烧蚀的性能。
通过编织站的转动带动编织器规律性运动，带动编织器上携带纱线规律运动，编织器运动带动纱线运动完成编织。将编织器排列为成n行(n+1)列的编织矩阵A，每一行的纱线为一组，每组内的纱线均按照步骤1)进行编织，该步骤完成后形成n层织物，织物的花结类似辫子，之后按照步骤2)变换纱线位置形成(n+1)行n列矩阵B，该过程纱线交错，步骤3)中再以每一列的纱线为一组，每组内的纱线按照步骤3)进行编织，该过程使织物在与步骤1)形成的纱线层垂直方向上延伸出n层，然后将纱线按照步骤4)归位，如此重复下去，形成的织物为横纵交替的多层织物，因此在其中一层织物脱落，保留的其他层仍具有完整的组织，不影响织物的整体性能，而且该工艺容易实现连续化生产，应用于再入式航天飞行器、远程导弹等的烧蚀复合材料的制备
实施例二：
一种三维编织工艺，所述三维编织工艺在三维编织机上完成，所述三维编织机包括编织器和编织站，编织器排列成n行(n+1)列的编织矩阵A，所述编织站设置在同一行任意相邻两编织器之间，使编织站排列成n阶方阵M，编织站绕其轴自转带动编织器绕编织站同向转动，控制编织器的规律运动完成编织。
下面以编织站排列成的2阶方阵M进行说明：
如图1所示，编织器为6个，纱线的一端与三维编织机固定，另一端设置在编织器上，编织站转动带动编织器运动进而带动纱线运动实现编织，编织器排列成2行3列的编织矩阵A，每一个编织器进行编号为ai，j(表示为第i行第j列的编织器)，编织站设置在同一行任意相邻两编织器之间，编织站排列成的2阶方阵M，方阵M内的每个编织站元素编号为mi，j(表示第i行第j列的编织站)，i，j均为正整数，形成如图1(1)所示的排列方式。
一种三维编织工艺的编织步骤如下：
步骤1)：
(1)如图1(1)所示，位于方阵M的第1列的编织站m1，1和编织站m2，1同时按照逆时针旋转，编织站m1，1绕轴转动带动其两侧的编织器a1，1和编织器a1，2逆时针转动180°，使编织器a1，1和编织器a1，2交换位置，编织站m2，1绕轴转动带动其两侧的编织器a2，1和编织器a2，2逆时针转动180°，使编织器a2，1和编织器a2，2交换位置，形成如图1(2)所示的排列方式；
(2)如图1(2)所示，位于方阵M的第2列的编织站m1，2和编织站m2，2同时按照顺时针旋转，编织站m1，2绕轴转动带动其两侧的编织器a1，1和编织器a1，3顺时针转动180°，使编织器a1，1和编织器a1，3交换位置，编织站m2，2转动带动其两侧的编织器a2，1和编织器a2，3顺时针转动180°，使编织器a2，1和编织器a2，3交换位置，形成如图1(3)所示的排列方式；
(3)如图1(3)所示，位于方阵M的第1列的编织站m1，1和编织站m2，1重复(1)的旋转，即同时按照逆时针旋转，编织站m1，1绕轴转动，带动编织器a1，2和编织器a1，3逆时针转动180°，使编织器a1，2和编织器a1，3交换位置，同时编织站m2，1绕轴逆时针转动，带动编织器a2，2和编织器a2，3逆时针转动180°，使编织器a2，2和编织器a2，3交换位置，形成如图(4)所示的排列方式；
(4)如图1(4)所示，位于方阵M的第2列的编织站m1，2和编织站m2，2重复(2)的旋转，即同时按照顺时针旋转，编织站m1，2顺时针转动转动180°，带动其两侧的编织器a1，2和编织器a1，1顺时针转动180°，使编织器a1，2和编织器a1，1交换位置，编织站m2，2顺时针转动180°带动其两侧的编织器a2，2和编织器a2，1顺时针转动180°，使编织器a2，2和编织器a2，1交换位置，形成如图1(5)所示的排列方式；
(5)如图1(5)所示，位于方阵M的第1列的编织站m1，1和编织站m2，1重复(1)的旋转，即同时按照逆时针旋转，编织站m1，1逆时针转动180°，带动编织器a1，3和编织器a1，1逆时针转动180°，使编织器a1，3和编织器a1，1交换位置，同时编织站m2，1逆时针转动180°，带动编织器a2，3和编织器a2，1逆时针转动180°，使编织器a2，3和编织器a2，1交换位置，形成如图(6)所示的排列方式；
(6)如图1(6)所示，位于方阵M的第2列的编织站m1，2和编织站m2，2重复(2)的旋转，即同时按照顺时针旋转，编织站m1，2顺时针转动180°，带动其两侧的编织器a1，2和编织器a1，3顺时针转动180°，使编织器a1，2和编织器a1，3交换位置，编织站m2，2顺时针转动180°带动其两侧的编织器a2，2和编织器a2，3顺时针转动180°，使编织器a2，2和编织器a2，3交换位置，形成如图1(7)所示的排列方式，图1(7)与图1(1)表示同一个编织矩阵A，即经过上述重复循环操作，各编织器回到了步骤1)的初始位置；
步骤2)：如图1(7)所示，位于方阵M主对角线上的编织站m1，1和编织站m2，2绕轴顺时针转动90°，编织站m1，1顺时针旋转90°带动其两侧的编织器a1，1和编织器a1，2绕编织站m1，1顺时针旋转90°，使编织器a1，1和编织器a1，2分置m1，1上下两侧，编织站m2，2顺时针旋转90°带动其两侧的编织器a2，2和编织器a2，3绕编织站m2，2顺时针旋转90°，使编织器a2，2和编织器a2，3分置编织站m2，2上下两侧；位于方阵M主对角线两侧的编织站m2，1和编织站m1，2绕轴逆时针旋转90°，编织站m2，1逆时针旋转带动其左侧的编织器a2，1逆时针转90°，编织站m1，2逆时针转动带动其右侧的编织器a1，3逆时针转90°，使编织器排列成3行2列的编织矩阵B，如图1(8)所示；
步骤3)：
(1)如图1(8)所示，位于所述方阵M的第1行的编织站m1，1和编织站m1，2同时绕轴顺时针转动180°，编织站m1，1转动带动其两侧的编织器a1，1和编织器a1，2顺时针转动180°，使a1，1和a1，2交换位置；编织站m1，2顺时针转动180°带动其两侧的编织器a2，2和编织器a1，3顺时针转动180°，使编织器a2，2和编织器a1，3交换位置，形成如图1(9)所示的排列方式；
(2)如图1(9)所示，位于所述方阵M的第2行的编织站m2，1和编织站m2，2同时按照逆时针旋转180°，编织站m2，1逆时针旋转180°带动其两侧的编织器a1，1和编织器a2，1逆时针转动180°，使编织器a1，1和编织器a2，1交换位置；编织站m2，2逆时针转动带动其两侧的编织器a2，3和编织器a1，3逆时针转动180°，使编织器a2，3和编织器a1，3交换位置，形成如图1(10)所示的排列方式；
(3)如图1(10)所示，位于所述方阵M的第1行的编织站m1，1和编织站m1，2重复该步骤中(1)的方向旋转，即同时按照顺时针旋转，编织站m1，1顺时针转动180°带动其两侧的编织器a1，2和编织器a2，1顺时针转动180°，使编织器a1，2和编织器a2，1交换位置；编织站m1，2顺时针转动带动其两侧的编织器a2，2和编织器a2，3顺时针转动180°，使编织器a2，2和编织器a2，3交换位置，形成如图1(11)所示的排列方式；
(4)如图1(11)所示，位于所述方阵M的第2行的编织站m2，1和编织站m2，2重复该步骤中(2)的方向旋转，即同时按照逆时针旋转，编织站m2，1逆时针转动180°带动其两侧的编织器a1，1和编织器a1，2逆时针转动180°，使编织器a1，1和编织器a1，2交换位置；编织站m2，2逆时针转动180°转动带动其两侧的编织器a1，3和编织器a2，2逆时针转动180°，使编织器a1，3和编织器a2，2交换位置，形成如图1(12)所示的排列方式；
(5)如图1(12)所示，位于所述方阵M的第1行的编织站m1，1和编织站m1，2重复该步骤中(1)的方向旋转，即同时按照顺时针旋转，编织站m1，1顺时针转动180°带动其两侧的编织器a2，1和编织器a1，1顺时针转动180°，使编织器a2，1和编织器a1，1交换位置；编织站m1，2顺时针带动180°使其两侧的编织器a1，3和编织器a2，3顺时针转动180°，使编织器a1，3和编织器a2，3交换位置，形成如图1(13)所示的排列方式；
(6)如图1(13)所示，位于所述方阵M的第2行的编织站m2，1和编织站m2，2重复该步骤中(2)的方向旋转，即同时按照逆时针旋转，编织站m2，1转动带动其两侧的编织器a1，2和编织器a2，1逆时针转动180°，使编织器a1，2和编织器a2，1交换位置；同时编织站m2，2逆时针转动180°带动其两侧的编织器a2，3和编织器a2，2逆时针转动180°，使编织器a2，3和编织器a2，2交换位置，形成如图1(14)所示的排列方式，此时各编织器均回到该步骤的初始位置；
步骤4)：如图1(14)所示，步骤4)中的组成方阵M的各编织站的转动方向均与步骤2)中相对应的编织站的转动方向相反，旋转角度相同；即位于方阵M主对角线上的编织站m1，1和编织站m2，2绕轴逆时针转动90°，编织站m1，1带动其两侧的编织器a1，1和编织器a1，2绕编织站m1，1逆时针旋转90°，使编织器a1，1和编织器a1，2分置m1，1左右两侧，编织站m2，2带动其两侧的编织器a2，2和编织器a2，3绕编织站m2，2逆时针旋转90°，使编织器a2，2和编织器a2，3分置m2，2左右两侧；位于方阵M主对角线两侧的编织站m2，1和编织站m1，2绕轴顺时针旋转，编织站m2，1顺时针旋转带动其下侧的编织器a2，1顺时针转90°，使编织器a2，1位于编织站m2，1的左侧，编织站m1，2顺时针转动带动其上侧的编织器a1，3顺时针转90°，使编织器a1，3位于编织站m1，2的右侧，形成如图1(15)的排列方式，图1(15)与图1(1)各编织器的排列方式相同，各编织器重新回到初始位置，完成一个循环；
步骤5)：重复步骤1)-步骤4)，完成编织形成织物。
编织器为6个，各携带一根纺纱，六根纺纱排成2行3列，每一行为一组，通过步骤1)，编织形成两层织物，每层织物中的花结类似于辫子，然后将6根纺纱按照步骤2)变换位置形成3行2列的编织矩阵，该步骤使相互分离的两层织物中的纱线交织，之后再以每一列为一组，按照步骤3)进行编织，使每一列形成一层织物，共形成两层，步骤1)与步骤3)形成的织物层相垂直，由于步骤2)使步骤1)与步骤3)中的纱线交织，形成的织物层编织在一起，最后，经过步骤4)各纺纱归位，完成一个循环，如此循环下去，编织结构的织物中6根纱线在织物中呈规律性的交织、分离、交织状态，当其中的一层织物脱落后，另外一层仍具有完整的组织，不影响织物的整体性能，而且该工艺容易实现连续化生产，可应用于再入式航天飞行器、远程导弹等的烧蚀复合材料的制备。
如图5所示，本实施例中编织工艺制备的织物的结构。
工业生产中，可以根据需要进行拓展，拓展方式是以编织站为n阶方阵的方式向外拓展。
实施例三：
本实施例与实施例二的区别在于，本实施例中步骤1)中位于方阵M的第1列的编织站m1，1和编织站m2，1同时按照顺时针旋转，之后各步骤中的编织站转动方向均与实施例二相应步骤中的相应位置的编织站的转动方向相反，转动角度相同，完成编织形成与实施例二结构相同的三维织物。
实施例四：
一种三维编织工艺，该三维编织工艺在三维编织机上完成，三维编织机包括编织器和编织站，编织器排列成n行(n+1)列的编织矩阵A，所述编织站设置在同一行任意相邻两编织器之间，使编织站排列成n阶方阵M，编织站绕其轴自转带动编织器绕编织站同向转动，控制编织器的规律运动完成编织。
如图2所示，编织器为12个，纱线的一端与三维编织机固定，另一端设置在编织器上，编织站转动带动编织器运动进而带动纱线运动实现编织，编织器排列成3行4列的编织矩阵A，每一个编织器进行编号为ai，j(表示为第i行第j列的编织器)，编织站设置在同一行任意相邻两编织器之间，编织站排列成的3阶方阵M，方阵M内的每个编织站元素编号为mi，j(表示第i行第j列的编织站)，i，j均为正整数，形成如图2(1)所示的排列方式。
一种三维编织工艺的编织步骤如下：
步骤1)：
方阵M第1列的编织站与方阵M第2列的编织站进行下述小循环，步骤如下：
A：方阵M第1列的编织站与方阵M第2列的编织站按照下列方式转动，步骤如下：
(1)如图2(1)所示，位于方阵M的第1列的编织站m1，1、编织站m2，1和编织站m3，1同时按照逆时针旋转，编织站m1，1绕轴转动带动其两侧的编织器a1，1和编织器a1，2逆时针转动180°，使编织器a1，1和编织器a1，2交换位置；编织站m2，1绕轴转动带动其两侧的编织器a2，1和编织器a2，2逆时针转动180°，使编织器a2，1和编织器a2，2交换位置；编织站m3，1绕轴转动带动其两侧的编织器a3，1和编织器a3，2逆时针转动180°，使编织器a3，1和编织器a3，2交换位置，形成如图2(2)所示的排列方式；
(2)如图2(2)所示，位于方阵M的第2列的编织站m1，2、编织站m2，2和编织站m3，2同时按照顺时针旋转，编织站m1，2绕轴转动带动其两侧的编织器a1，1和编织器a1，3顺时针转动180°，使编织器a1，1和编织器a1，3交换位置；编织站m2，2转动带动其两侧的编织器a2，1和编织器a2，3顺时针转动180°，使编织器a2，1和编织器a2，3交换位置；编织站m3，2转动带动其两侧的编织器a3，1和编织器a3，3顺时针转动180°，使编织器a3，1和编织器a3，3交换位置，形成如图2(3)所示的排列方式；
B：方阵M第1列的编织站与方阵M第2列的编织站第一次重复上述转动操作，步骤如下：
(3)如图2(3)所示，位于方阵M的第1列的编织站m1，1、编织站m2，1和编织站m3，1重复(1)的旋转，即同时按照逆时针旋转，编织站m1，1绕轴转动，带动编织器a1，2和编织器a1，3逆时针转动180°，使编织器a1，2和编织器a1，3交换位置；同时编织站m2，1绕轴逆时针转动，带动编织器a2，2和编织器a2，3逆时针转动180°，使编织器a2，2和编织器a2，3交换位置；编织站m3，1绕轴逆时针转动，带动编织器a3，2和编织器a3，3逆时针转动180°，使编织器a3，2和编织器a3，3交换位置，形成如图2(4)所示的排列方式；
(4)如图2(4)所示，位于方阵M的第2列的编织站m1，2、编织站m2，2和编织站m3，2重复(2)的旋转，即同时按照顺时针旋转，编织站m1，2顺时针转动转动180°，带动其两侧的编织器a1，2和编织器a1，1顺时针转动180°，使编织器a1，2和编织器a1，1交换位置；编织站m2，2顺时针转动180°带动其两侧的编织器a2，2和编织器a2，1顺时针转动180°，使编织器a2，2和编织器a2，1交换位置；编织站m3，2顺时针转动180°带动其两侧的编织器a3，2和编织器a3，1顺时针转动180°，使编织器a3，2和编织器a3，1交换位置，形成如图2(5)所示的排列方式；
C：方阵M第1列的编织站与方阵M第2列的编织站第二次重复上述转动操作，具体步骤如下：
(5)如图2(5)所示，位于方阵M的第1列的编织站m1，1、编织站m2，1和编织站m3，1重复(1)的旋转，即同时按照逆时针旋转，编织站m1，1逆时针转动180°，带动编织器a1，3和编织器a1，1逆时针转动180°，使编织器a1，3和编织器a1，1交换位置；同时编织站m2，1逆时针转动180°，带动编织器a2，3和编织器a2，1逆时针转动180°，使编织器a2，3和编织器a2，1交换位置；编织站m3，1逆时针转动180°，带动编织器a3，3和编织器a3，1逆时针转动180°，使编织器a3，3和编织器a3，1交换位置，形成如图(6)所示的排列方式；
(6)如图2(6)所示，位于方阵M的第2列的编织站m1，2、编织站m2，2和编织站m3，2重复(2)的旋转，即同时按照顺时针旋转，编织站m1，2顺时针转动180°，带动其两侧的编织器a1，2和编织器a1，3顺时针转动180°，使编织器a1，2和编织器a1，3交换位置；编织站m2，2顺时针转动180°带动其两侧的编织器a2，2和编织器a2，3顺时针转动180°，使编织器a2，2和编织器a2，3交换位置；编织站m3，2顺时针转动180°带动其两侧的编织器a3，2和编织器a3，3顺时针转动180°，使编织器a3，2和编织器a3，3交换位置，形成如图2(7)所示的排列方式，图2(7)与图2(1)表示同一个编织矩阵A，即经过上述重复循环操作，各编织器回到了步骤1)的初始位置，上述过程为一个小循环；
方阵M第2列的编织站与方阵M第3列的编织站重复上述小循环，步骤如下：
A：方阵M第2列的编织站与方阵M第3列的编织站按照下列方式转动，步骤如下：
(1)如图2(7)所示，位于方阵M的第2列的编织站m1，2和编织站m2，2和编织站m3，2同时按照逆时针旋转，编织站m1，2绕轴转动带动其两侧的编织器a1，2和编织器a1，3逆时针转动180°，使编织器a1，2和编织器a1，3交换位置；编织站m2，2绕轴转动带动其两侧的编织器a2，2和编织器a2，3逆时针转动180°，使编织器a2，2和编织器a2，3交换位置；编织站m3，2绕轴转动带动其两侧的编织器a3，2和编织器a3，3逆时针转动180°，使编织器a3，2和编织器a3，3交换位置，形成如图2(8)所示的排列方式；
(2)如图2(8)所示，位于方阵M的第3列的编织站m1，3、编织站m2，3和编织站m3，3同时按照顺时针旋转，编织站m1，3绕轴转动带动其两侧的编织器a1，2和编织器a1，4顺时针转动180°，使编织器a1，2和编织器a1，4交换位置；编织站m2，3转动带动其两侧的编织器a2，2和编织器a2，4顺时针转动180°，使编织器a2，2和编织器a2，4交换位置；织站m3，3转动带动其两侧的编织器a3，2和编织器a3，4顺时针转动180°，使编织器a3，2和编织器a3，4交换位置，形成如图2(9)所示的排列方式；
B：方阵M第2列的编织站与方阵M第3列的编织站第一次重复上述转动操作，步骤如下：
(3)如图2(9)所示，位于方阵M的第2列的编织站m1，2、编织站m2，2和编织站m3，2重复(1)的旋转，即同时按照逆时针旋转，编织站m1，2绕轴转动，带动编织器a1，3和编织器a1，4逆时针转动180°，使编织器a1，3和编织器a1，4交换位置；同时编织站m2，2绕轴逆时针转动，带动编织器a2，3和编织器a2，4逆时针转动180°，使编织器a2，3和编织器a2，4交换位置；编织站m3，2绕轴逆时针转动，带动编织器a3，3和编织器a3，4逆时针转动180°，使编织器a3，3和编织器a3，4交换位置，形成如图(10)所示的排列方式；
(4)如图2(10)所示，位于方阵M的第3列的编织站m1，3、编织站m2，3和编织站m3，3重复(2)的旋转，即同时按照顺时针旋转，编织站m1，3顺时针转动转动180°，带动其两侧的编织器a1，3和编织器a1，2顺时针转动180°，使编织器a1，3和编织器a1，2交换位置，编织站m2，3顺时针转动180°带动其两侧的编织器a2，3和编织器a2，2顺时针转动180°，使编织器a2，3和编织器a2，2交换位置；编织站m3，3顺时针转动180°带动其两侧的编织器a3，3和编织器a3，2顺时针转动180°，使编织器a3，3和编织器a3，2交换位置，形成如图2(11)所示的排列方式；
C：方阵M第2列的编织站与方阵M第3列的编织站第二次重复上述转动操作，步骤如下：
(5)如图2(11)所示，位于方阵M的第2列的编织站m1，2、编织站m2，2和编织站m3，2重复(1)的旋转，即同时按照逆时针旋转，编织站m1，2逆时针转动180°，带动编织器a1，4和编织器a1，2逆时针转动180°，使编织器a1，4和编织器a1，2交换位置；同时编织站m2，2逆时针转动180°，带动编织器a2，4和编织器a2，2逆时针转动180°，使编织器a2，4和编织器a2，2交换位置，编织站m3，2逆时针转动180°，带动编织器a3，4和编织器a3，2逆时针转动180°，使编织器a3，4和编织器a3，2交换位置，形成如图(12)所示的排列方式；
(6)如图2(12)所示，位于方阵M的第3列的编织站m1，3、编织站m2，3和编织站m3，3重复(2)的旋转，即同时按照顺时针旋转，编织站m1，3顺时针转动180°，带动其两侧的编织器a1，4和编织器a1，3顺时针转动180°，使编织器a1，4和编织器a1，3交换位置；编织站m2，3顺时针转动180°带动其两侧的编织器a2，3和编织器a2，4顺时针转动180°，使编织器a2，3和编织器a2，4交换位置；编织站m3，3顺时针转动180°带动其两侧的编织器a3，3和编织器a3，4顺时针转动180°，使编织器a3，3和编织器a3，4交换位置，形成如图2(13)所示的排列方式，完成上述小循环；得到的图2(13)与图2(1)表示同一个3行4列的编织矩阵A，即经过上述重复循环操作，各编织器回到了步骤1)的初始位置；
步骤2)：由编织器排列而成的3行4列的编织矩阵A变换为4行3列的编织矩阵B
如图2(13)所示，编织器排列为3行4列的编织矩阵A，编织站m1，1绕轴顺时针转动90°，带动其两侧的编织器a1，1和编织器a1，2绕编织站m1，1顺时针旋转90°，使编织器a1，1和编织器a1，2分别位于编织站m1，1的上下两侧，编织站m2，1和编织站m3，1分别绕轴逆时针转动90°分别带动编织器a2，1绕编织站m3，1逆时针旋转90°，使编织器a2，1和编织器a3，1分别位于编织站m2，1和编织站m3，1的下方；编织站m1，2逆时针旋转90°带动编织器a1，3逆时针旋转90°，使编织器a1，3位于编织站m1，2的上方，编织站m2，2顺时针旋转90°，带动编织器a2，2顺时针旋转90°，使编织器a2，2位于编织站m2，2的上方；编织站m3，2顺时针转动90°，带动其两侧的编织器a3，2和编织器a3，3顺时针转动90°，使编织器a3，2和编织器a3，3分别位于编织站m3，2的上下两侧；编织站m1，3逆时针转动90°，编织器a1，4逆时针转动90°，使编织器a1，4位于编织站m1，3的上方，编织站m2，3顺时针转动90°，带动编织器a2，3和编织器a2，4顺时针转动90°，使编织器a2，3和编织器a2，4分别位于编织站m2，3的上、下两侧；编织站m3，3顺时针转动90°带动编织器a3，4顺时针转动90°，使编织器a3，4位于编织站m3，3的下方，形成如图2(14)所示的排列方式，经上述变换后，3行4列的编织矩阵A变换为4行3列的编织矩阵B；
该步骤的变换需符合占位和避让原则：任何一个编织站均在环绕其四周的上、下、左、右四个位置存在四个空位，每个空位只允许一个编织器占位，当该位置被一个编织器占位后，其他编织器则避让该位置，每个编制器绕其相邻的编制站转动进行占位，以本实施例的变换以运行路径最短的方案进行转动，即每个编制器绕其相邻的编制站只转动90°进行占位，解释如下：
该步骤中，各编织器只能顺时针或逆时针转动90°占位，当编织站m1，1绕轴顺时针转动90°，带动其两侧的编织器a1，1和编织器a1，2绕编织站m1，1顺时针旋转90°，将编织站m1，1上、下两个空位占据，之后由于占位和避让原则，编织器a2，1不能顺时针转90°而只能绕编织站m2，1逆时针旋转90°，编织器a2，1占据编织站m2，1下部的空位，同理，编织器a3，1只能绕编织站m3，1逆时针转动90°，编织器a3，1占据编织站m3，1下部的空位；位于编织站m1，2上部的空位只能由编织器a1，3逆时针转动90°或由编织器a1，2顺时针转动90°占位，但是编织器a1，2已经转至编织站m1，1的下部，因此编织站m1，2上部的空位只能由编织器a1，3逆时针转动90°占位；编织站m1，2下部的空位可以由编织器a2，2顺时针转90°或由编织器a2，3逆时针转90°，本实施例中编织器a2，2顺时针转90°到达编织站m2，2的上部，(由编织器a2，3逆时针转90°的情况也可以，原则相同为另外的实施方式)，本实施例中编织站m2，2下部的空位可以由编织器a2，3顺时针转90°或是由编织器a3，2顺时针转过90°或由编织器a3，3逆时针转动90°，编织器a2，3顺时针转90°为实施例五，原则相同，在此不做详述，编织站m3，2上、下两个空位只能由编织器a3，2和编织器a3，3占位，因此该位置可以是编织器a3，2和编织器a3，3同时顺时针转90°或者同时逆时针转90°占位；编织站m1，3上部的空位只能由编织器a1，4逆时针转动90°占位，编织站m3，3下部的位置只能由编织器a3，4顺时针转90°占位，编织站m2，3上部和下部的两个空位只能由编织器a2，3和编织器a2，4顺时针或者逆时针转动90°占位。
在上述变换过程中，绕编织站转动90°的编织器也可以通过反向转动270°到达目标位置，实现编织矩阵A到编织矩阵B的变化。
步骤3)：将步骤2)得到的编织矩阵B进行如下操作：
A：方阵M第1行的编织站与方阵M第2行的编织站按照下列方式转动，步骤如下：
(1)如图2(14)所示，位于所述方阵M的第1行的编织站m1，1、编织站m1，2和编织站m1，3同时绕轴逆时针转动180°，编织站m1，1转动带动其两侧的编织器a1，1和编织器a1，2逆时针转动180°，使a1，1和a1，2交换位置；编织站m1，2逆时针转动180°带动其两侧的编织器a2，2和编织器a1，3逆时针转动180°，使编织器a2，2和编织器a1，3交换位置；编织站m1，3逆时针转动180°带动其两侧的编织器a1，4和编织器a2，3逆时针转动180°，使编织器a1，4和编织器a2，3交换位置，形成如图2(15)所示的排列方式；
(2)如图2(15)所示，位于所述方阵M的第2行的编织站m2，1、编织站m2，2和编织站m2，3同时按照顺时针旋转180°，编织站m2，1顺时针旋转180°带动其两侧的编织器a1，1和编织器a2，1顺时针转动180°，使编织器a1，1和编织器a2，1交换位置；编织站m2，2顺时针转动带动其两侧的编织器a1，3和编织器a3，2顺时针转动180°，使编织器a1，3和编织器a3，2交换位置；编织站m2，3顺时针转动带动其两侧的编织器a1，4和编织器a2，4顺时针转动180°，使编织器a1，4和编织器a2，4交换位置，形成如图2(16)所示的排列方式；
B：方阵M第1行的编织站与方阵M第2行的编织站第一次重复上述转动操作，步骤如下：
(3)如图2(16)所示，位于所述方阵M的第1行的编织站m1，1、编织站m1，2和编织站m1，3重复该步骤中(1)的方向旋转，即同时按照逆时针旋转，编织站m1，1逆时针转动180°带动其两侧的编织器a1，2和编织器a2，1逆时针转动180°，使编织器a1，2和编织器a2，1交换位置；编织站m1，2逆时针转动带动其两侧的编织器a2，2和编织器a3，2逆时针转动180°，使编织器a2，2和编织器a3，2交换位置，编织站m1，3逆时针转动带动其两侧的编织器a2，3和编织器a2，4逆时针转动180°，使编织器a2，3和编织器a2，4交换位置，形成如图2(17)所示的排列方式；
(4)如图2(17)所示，位于所述方阵M的第2行的编织站m2，1、编织站m2，2和编织站m2，3重复该步骤中(2)的方向旋转，即同时按照顺时针旋转，编织站m2，1顺时针转动180°带动其两侧的编织器a1，1和编织器a1，2顺时针转动180°，使编织器a1，1和编织器a1，2交换位置；编织站m2，2顺时针转动180°转动带动其两侧的编织器a1，3和编织器a2，2顺时针转动180°，使编织器a1，3和编织器a2，2交换位置；编织站m2，3顺时针转动180°转动带动其两侧的编织器a2，3和编织器a1，4顺时针转动180°，使编织器a2，3和编织器a1，4交换位置，形成如图2(18)所示的排列方式；
C：方阵M第1行的编织站与方阵M第2行的编织站第二次重复上述转动操作，步骤如下：
(5)如图2(18)所示，位于所述方阵M的第1行的编织站m1，1、编织站m1，2和编织站m1，3重复该步骤中(1)的方向旋转，即同时按照逆时针旋转，编织站m1，1顺时针转动180°带动其两侧的编织器a2，1和编织器a1，1逆时针转动180°，使编织器a2，1和编织器a1，1交换位置；编织站m1，2逆时针转动带动180°使其两侧的编织器a1，3和编织器a3，2逆时针转动180°，使编织器a1，3和编织器a3，2交换位置；编织站m1，3逆时针转动带动180°使其两侧的编织器a2，4和编织器a1，4逆时针转动180°，使编织器a2，4和编织器a1，4交换位置，形成如图2(19)所示的排列方式；
(6)如图2(19)所示，位于所述方阵M的第2行的编织站m2，1、编织站m2，2和编织站m2，3重复该步骤中(2)的方向旋转，即同时按照顺时针旋转，编织站m2，1转动带动其两侧的编织器a2，1和编织器a1，2顺时针转动180°，使编织器a1，2和编织器a2，1交换位置；同时编织站m2，2顺时针转动180°带动其两侧的编织器a3，2和编织器a2，2顺时针转动180°，使编织器a3，2和编织器a2，2交换位置；同时编织站m2，3顺时针转动180°带动其两侧的编织器a2，3和编织器a2，4顺时针转动180°，使编织器a2，3和编织器a2，4交换位置，形成如图2(20)所示的排列方式；
上述步骤为一个小循环，此时各编织器均回到该步骤的初始位置；
方阵M第2行的编织站与方阵M第3行的编织站重复上述小循环，步骤如下：
A：方阵M第2行的编织站与方阵M第3行的编织站按照下列方式转动，步骤如下：
(1)如图2(20)所示，位于所述方阵M的第2行的编织站m2，1、编织站m2，2和编织站m2，3同时绕轴逆时针转动180°，编织站m2，1转动带动其两侧的编织器a1，2和编织器a2，1逆时针转动180°，使编织器a1，2和编织器a2，1交换位置；编织站m2，2逆时针转动180°带动其两侧的编织器a2，2和编织器a3，2逆时针转动180°，使编织器a2，2和编织器a3，2交换位置，编织站m2，3逆时针转动180°带动其两侧的编织器a2，3和编织器a2，4逆时针转动180°，使编织器a2，3和编织器a2，4交换位置，形成如图2(21)所示的排列方式；
(2)如图2(21)所示，位于所述方阵M的第3行的编织站m3，1、编织站m3，2和编织站m3，3同时按照顺时针旋转180°，编织站m3，1顺时针旋转180°带动其两侧的编织器a1，2和编织器a3，1顺时针转动180°，使编织器a1，2和编织器a3，1交换位置；编织站m3，2顺时针转动带动其两侧的编织器a2，2和编织器a3，3顺时针转动180°，使编织器a2，2和编织器a3，3交换位置，编织站m3，3顺时针转动带动其两侧的编织器a2，3和编织器a3，4顺时针转动180°，使编织器a2，3和编织器a3，4交换位置，形成如图2(22)所示的排列方式；
B：方阵M第2行的编织站与方阵M第3行的编织站第一次重复上述转动操作，步骤如下：
(3)如图2(22)所示，位于所述方阵M的第2行的编织站m2，1、编织站m2，2和编织站m2，3重复该步骤中(1)的方向旋转，即同时按照逆时针旋转，编织站m2，1逆时针转动180°带动其两侧的编织器a2，1和编织器a3，1逆时针转动180°，使编织器a2，1和编织器a3，1交换位置；编织站m2，2逆时针转动带动其两侧的编织器a3，2和编织器a3，3逆时针转动180°，使编织器a3，2和编织器a3，3交换位置，编织站m2，3逆时针转动带动其两侧的编织器a2，4和编织器a3，4逆时针转动180°，使编织器a2，4和编织器a3，4交换位置，形成如图2(23)所示的排列方式；
(4)如图2(23)所示，位于所述方阵M的第3行的编织站m3，1、编织站m3，2和编织站m3，3重复该步骤中(2)的方向旋转，即同时按照顺时针旋转，编织站m3，1顺时针转动180°带动其两侧的编织器a2，1和编织器a1，2顺时针转动180°，使编织器a2，1和编织器a1，2交换位置；编织站m3，2顺时针转动180°转动带动其两侧的编织器a3，2和编织器a2，2顺时针转动180°，使编织器a3，2和编织器a2，2交换位置；编织站m3，3顺时针转动180°转动带动其两侧的编织器a2，3和编织器a2，4顺时针转动180°，使编织器a2，3和编织器a2，4交换位置，形成如图2(24)所示的排列方式；
C：方阵M第2行的编织站与方阵M第3行的编织站第二次重复上述转动操作，步骤如下：
(5)如图2(24)所示，位于所述方阵M的第2行的编织站m2，1、编织站m2，2和编织站m2，3重复该步骤中(1)的方向旋转，即同时按照逆时针旋转，编织站m2，1逆时针转动180°带动其两侧的编织器a3，1和编织器a1，2逆时针转动180°，使编织器a3，1和编织器a1，2交换位置；编织站m2，2逆时针转动带动180°使其两侧的编织器a3，3和编织器a2，2逆时针转动180°，使编织器a3，3和编织器a2，2交换位置；编织站m2，3逆时针转动带动180°使其两侧的编织器a3，4和编织器a2，3逆时针转动180°，使编织器a2，3和编织器a3，4交换位置，形成如图2(25)所示的排列方式；
(6)如图2(25)所示，位于所述方阵M的第3行的编织站m3，1、编织站m3，2和编织站m3，3重复该步骤中(2)的方向旋转，即同时按照顺时针旋转，编织站m3，1转动带动其两侧的编织器a3，1和编织器a2，1顺时针转动180°，使编织器a3，1和编织器a2，1交换位置；同时编织站m3，2顺时针转动180°带动其两侧的编织器a3，3和编织器a3，2顺时针转动180°，使编织器a3，3和编织器a3，2交换位置，同时编织站m3，3顺时针转动180°带动其两侧的编织器a2，4和编织器a3，4顺时针转动180°，使编织器a2，4和编织器a3，4交换位置，形成如图2(26)所示的排列方式，完成上述小循环，此时各编织器均回到该步骤的初始位置，得到编织矩阵B，图2(26)与图2(14)为同一矩阵；
步骤4)：
本步骤中，如图2(26)所示，4行3列的编织矩阵B中的各编织器按照与步骤2)中各编织器的路径的反向转动，转动角度不变，将4行3列的编织矩阵B变为3行4列的编织矩阵A如图2(27)所示。
步骤5)：多次重复步骤1)-步骤4)，完成编织。
其中，步骤1)中，各步骤中各编织器的转动方向相反，转动角度相同，所得的织物结构与本发明所要保护的织物具有相同的性能。
其中，步骤3)中，各步骤中各编织器的转动方向相反，转动角度相同，所得的织物结构与本发明所要保护的织物也具有相同的性能。
其中，步骤1)和步骤3)中，方阵M中第1列与第1行的转动方向也可以相同。
实施例五：
本实施例与实施例四的区别为：步骤2)中，3行4列的编织矩阵A变为4行3列的编织矩阵的变换过程为，如图3(13)所示，位于方阵M主对角线位置的编织站正转，带动其两侧的编织器正转90°，位于主对角线下三角位置的编织站反转，带动其左侧的编织器反转90°，位于主对角线上三角位置的编织站反转，带动其右侧的编织器反转90°，得到得到4行3列的编织矩阵B，如图3(14)；
如图4(26)所示，步骤4)中各编织器的转动方向与步骤2)的相反，转动角度与步骤2)相同，变换得到3行4列的编织矩阵A，如图4(27)该变换后获得的三维编织织物的性能与实施例四获得的三维编织织物的性能相同。
其中，步骤2)的变换可以为多种，只要满足位于n行(n+1)列的编织矩阵A中的各编织器分别绕其相邻的任意一个编织站正转或者反转90°且符合占位和避让原则，使编织器排列为(n+1)行n列的编织矩阵B即可；变换过程产生的编织矩阵B的元素占位不同，但是，该变换的目的均是实现纱线的交织，最终的织物结构及性质相同。
其中，正转方向为顺时针或是逆时针。
上述编织工艺可以采用专利201310356337.1的三维自动编织机完成。
对编织站进行拓展，编织站组成的方阵M为4阶、5阶、6阶……N阶均可依据上述三维编织工艺制备本发明所要保护的三维织物。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。
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