一种具有孔板沉入用于编织三维织物的成型工装的制作方法

本实用新型涉及编织成型工装设备技术领域，尤其涉及一种具有孔板沉入用于编织三维织物的成型工装，配合自动编织机使用。

背景技术：

碳纤维三维织物是近二十年来诞生的一种新型复合材料，是复合材料中异军突起的一支新秀，它以三维整体织物为增强体，其良好的结构性显著改善了复合材料多方面的的力学特性，从根本上克服了传统层合板层间剪切强度低而且易分层的缺点，在航空、航天、军工、汽车、医疗以及高级体育服务器等领域得到了广泛应用。然而，长期以来三维织物都采用人工编织方式进行，使得三维织物的成型效率低、人工劳动强度大、产品的一致性差。随着社会的进步和经济的发展，人工编织三维织物已不能满足碳纤维复合材料工艺的苛刻要求，因此三维织物成型自动化需求迫切。

传统手工工装有两至三层孔板组成，孔板之间由螺杆连接，上下位置靠螺母定位，精度低，易变形；孔板上阵列的微孔截面为非正多边形即各边孔数不同，导致工装的0°，120°，240°三个方向的织口位置不一致，这对于手工编织操作影响不大但不适用于自动编织机使用；传统工装的多层孔板强度低，定位不精确，结构设计简单，不具备整体压纱功能；孔板材料为普通铝材，碳纤维上浆剂融水后，附在其表面，易发生腐蚀。

发明专利“碳纤维三维织物编织机”授权公告号：ZL201410042753.9，介绍了一种碳纤维三维编织机包括机架以及设置在机架上的碳棒固定架机构、碳棒固定架定位装夹机构、碳棒定量升降机构、编织物定量升降机构、碳棒固定架120°定位旋转机构。碳棒固定架机构包括从上到下依次设置的第一碳棒插盘、第二碳棒插盘、第三碳棒插盘和碳棒底盘；第一碳棒插盘和第二碳棒插盘之间设置有多个定距套，多个定位套均设置在第三碳棒插盘和碳棒底盘之间且设置位置与多个定距套上下相对；第一碳棒插盘、第二碳棒插盘和多个定距套固定连接为一体，每个所述定距套中均固定连接有向下伸出且从上到下依次穿过第三碳棒插盘、定位套、碳棒底盘和碳棒固定架托盘的导柱；第三碳棒插盘、定位套、碳棒底盘和碳棒固定架托盘固定连接为一体；第一碳棒插盘、第二碳棒插盘和第三碳棒插盘上均设置有多个供碳棒插入的碳棒插孔，多个碳棒插孔分布在内切圆直径逐渐增大的多个正六边形上，多个碳棒插孔之间的间距均相等；第一碳棒插盘、第二碳棒插盘和第三碳棒插盘上的碳棒插孔上下相对设置，相邻两行碳棒插孔之间的空隙为供引纱管牵着碳纤维运行的碳纤维通道。该装置结构设计新颖，其不足之处是编织前不能为自动编织机引纬剑提供引纬通道，不具有整体压纱功能。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是，提供了一种具有孔板沉入的三维织物自动编织成型工装装置，用于成型自动编织机对立体织物的生产，能够更久的束缚碳棒，确保编织过程中引纬通道始终保持良好，且具有整体自动压纱功能，两者结合实现最终立体织物的形成，提高生产效率和产品的一致性。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种具有孔板沉入用于编织三维织物的成型工装，其特征在于：下底板、上底板、盲孔板、压板、压板加强圈、第二孔板和第一孔板，所述下底板安装在转动工作台圆盘上，上底板与下底板通过直线轴承、直线轴承套和中心套筒相连组成工装底板；所述盲孔板通过第一模具销钉与上底板定位，由螺栓紧固；所述压板加强圈与压板固连后装卡在编织机移动滑台上；所述第二孔板放置在压板上方，通过第二模具销钉与压板定位，通过螺栓与压板固连；所述第二孔板与压板间由套筒隔开；盖板组合中的第一盖板和第二盖板放置在碳棒上方，孔板组合中的第一孔板通过孔板固定件和第二盖板相连。

所述下底板通过第三模具销钉与转动工作台定位，通过螺栓与转动工作台圆盘固连，使工装整体可随工作台升降、平动以及绕自身轴线的转动。

所述压板可随工作台平动和绕自身轴线的转动，该压板上下位置被固定在移动滑台上，不随工作台升降。

所述第一孔板、第二孔板、压板及盲孔板上加工有等距密排的微孔，等距密排的微孔截面为正多边形，且各边孔数相同。所述第一孔板、第二孔板、压板及盲孔板呈阵列布置的微孔截面为正多边形，且各边孔数相同，微孔截面外边缘为正多边形。

本实用新型由多个孔板分层排布，自下而上依次为工装底板、盲孔板、压板、压板加强圈、第二孔板、第一孔板以及盖板，工装底板由上下底板通过直线轴承、直线轴承套和中心套筒连接而成，下端和转动工作台圆盘固连，用于定位安装孔板和压板，使工装整体随工作台升降、前后移动和绕自身轴线转动，中心套筒下端留有观察口，用来观察工装安装时中心定位销钉是否到位，工装上底板留有碳纤维助剂导流孔，用于导流多余助剂，上下底板之间放有助剂回收盒，用于回收助剂；盲孔板定位安装在工装上底板上，盲孔板微孔直径和压板微孔直径相同，便于织物编织完成后整体脱离盲孔板，盲孔板微孔周围加工有碳纤维助剂导流槽和导流孔，多余助剂通过导流槽、导流孔流入助剂回收盒；盲孔板上方为压板，用于束缚碳棒和整体自动压纱，更好的满足了工艺要求，有利于实现编织的自动化；压板孔径略大于孔板直径，有利于整体压纱过程中减少压板微孔对碳棒的损伤，降低压纱阻力；压板加强圈与压板固连，可增加压板的刚度，上端装卡在编织机滑台上，固定其上下位置，与编织机加压板配合使压板与工装及工作台平动时同步，随工作台前后移动，完成每层的编织工作，编织完成若干循环后，可进行整体自动压纱；压板上方为两层孔板，其中一层孔板通过模具销钉与压板定位，通过螺栓与压板固连，孔板与压板由套筒隔开，使碳棒被孔板束缚的长度达到最大，孔板的孔径略大于碳棒直径，便于碳棒在孔板中上下移动，孔板数量可根据碳棒的高度适当增加或减少；盖板放置在碳棒上方，与盲孔板一起配合使用限制插入工装孔板微孔中的众多碳棒竖直方向上的运动；随着织物高度的增加，碳棒进入压板加强圈内，第一盖板替代第二盖板固定碳棒的上下位置。

孔板、压板、盖板内加工有安装直线轴承的沉孔，用于安装直线轴承，各板由光轴实现定位并保证同轴，该工装的多个孔板、压板和盲孔板共同配合束缚碳棒，保证碳棒与各板的垂直度，为长行程引纬提供清晰通道，降低整体压纱过程中众多碳棒对工装的阻力，减轻织物成型过程中对碳纤维的损伤，提高引纬效率；孔板、压板及盲孔板呈阵列布置的微孔截面为正多边形，且各边孔数相同，微孔截面外边缘为正多边形，确保工装分别在的0°、120 °、240°三个角度的织口位置不发生偏移。三维织物成型工装辅助轴编成型自动编织机完成了自动化生产，提高了生产效率，降低了劳动强度，缩短了生产周期。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型适用于成型自动编织机自动化生产，盲孔板、压板和多个孔板共同配合，对碳棒各向束缚效果好，使长程引纬通道清晰，引纬剑能够准确地进入编织通道完成编织工作，引纬成功率高；压板与压板加强圈固连并装卡在编织机滑台上，压板沿编织机滑台前后移动，不随升降工作台升降，上下升降盲孔板可实现自动整体压纱，确保织物密实密度均匀一致，保证使用该工装生产的织物质量指标一致性好，也可用于手工操作，适用性强。

附图说明

下面通过参考附图并结合实例具体地描述本实用新型，本实用新型的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本实用新型的解释说明，而不构成对本实用新型的任何意义上的限制，在附图中：

图1是本实用新型的结构示意图

图2是本实用新型图1的左视图

图3是本实用新型图1的俯视图

图4是本实用新型压板的俯视图

图5是本实用新型压板的剖视图

图6是本实用新型第二盖板的结构示意图

图7是本实用新型第一盖板的结构示意图

图8是本实用新型第一孔板的结构示意图

图9是本实用新型第二孔板的结构示意图

图10是本实用新型压板加强圈的结构示意图

图11是本实用新型压板的结构示意图

图12是本实用新型盲孔板的结构示意图

图13是本实用新型上底板的结构示意图

图14是本实用新型下底板的结构示意图

图15是本实用新型直线轴承套筒的结构示意图

图16是本实用新型中心套筒的结构示意图

图17是本实用新型的轴测图

图中：

1、下底板 2、上底板

3、盲孔板 4、压板

5、压板加强圈 6、第一孔板

7、第一盖板 8、第二盖板

9、直线轴承 10、光轴

11、孔板固定件 12、碳棒

13、第一模具销钉 14、直线轴承套

15、中心套筒 16、第二孔板

17、第二模具销钉 18、套筒

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步详细地描述。

如图1至图17所示，一种具有孔板沉入用于编织三维织物的成型工装，包括下底板1、上底板2、盲孔板3、压板4、压板加强圈5、第二孔板16 和第一孔板6，下底板1通过第三模具销钉与转动工作台定位，通过螺栓与转动工作台圆盘固连，使工装整体可随工作台升降、平动以及绕自身轴线的转动。上底板2与下底板1通过直线轴承9、直线轴承套14和中心套筒15 相连组成工装底板；盲孔板3通过第一模具销钉13与上底板2定位，由螺栓紧固；压板加强圈5与压板4固连后装卡在编织机移动滑台上，位于盲孔板3的正上方，压板4可随工作台平动和绕自身轴线的转动，该压板4上下位置被固定在移动滑台上，不随工作台升降，第二孔板6放置在压板4上方，通过第二模具销钉17与压板4定位，通过螺栓与压板4固连；第二孔板16 与压板4间由套筒18隔开，能够更久的束缚碳棒，确保编织过程临近结束时引纬通道依旧保持良好；第一盖板7和第二盖板8放置在碳棒上方，第一孔板6通过孔板固定件11和第二盖板8相连，利用其自身重力约束上端的碳棒。

第一孔板6、第二孔板16、压板4及盲孔板3呈阵列布置的微孔截面为正多边形，且各边孔数相同，微孔截面外边缘为正多边形。

本实用新型由多个孔板分层排布，自下而上依次为工装底板、盲孔板3、压板4、压板加强圈5、第二孔板16、第一孔板6以及第二盖板8，工装底板由上下底板通过直线轴承9、直线轴承套14和中心套筒15连接而成，下端和转动工作台圆盘固连，用于定位安装孔板和压板4，使工装整体随工作台升降、前后移动和绕自身轴线转动，中心套筒15下端留有观察口，用来观察工装安装时中心定位销钉是否到位，工装上底板2留有碳纤维助剂导流孔，用于导流多余助剂，上下底板之间放有助剂回收盒，用于回收助剂；盲孔板3定位安装在工装上底板2上，盲孔板3微孔直径和压板4微孔直径相同，便于织物编织完成后整体脱离盲孔板3，盲孔板3微孔周围加工有碳纤维助剂导流槽和导流孔，多余助剂通过导流槽、导流孔流入助剂回收盒；盲孔板3上方为压板4，用于束缚碳棒和整体自动压纱，更好的满足了工艺要求，有利于实现编织的自动化；压板4孔径略大于孔板直径，有利于整体压纱过程中减少压板4微孔对碳棒的损伤，降低压纱阻力；压板加强圈5与压板4固连，可增加压板4的刚度，上端装卡在编织机滑台上，固定其上下位置，与编织机加压板配合使压板4与工装及工作台平动时同步，随工作台前后移动，完成每层的编织工作，编织完成若干循环后，可进行整体自动压纱；压板4上方为两层孔板，其中一层孔板通过模具销钉与压板4定位，通过螺栓与压板4固连，孔板与压板4由套筒18隔开，使碳棒被孔板束缚的长度达到最大，孔板的孔径略大于碳棒直径，便于碳棒在孔板中上下移动，孔板数量可根据碳棒的高度适当增加或减少；第二盖板8放置在碳棒上方，与盲孔板3一起配合使用限制插入工装孔板微孔中的众多碳棒竖直方向上的运动；随着织物高度的增加，碳棒进入压板加强圈5内，第一盖板7替代第二盖板8固定碳棒的上下位置。

孔板、压板4、第二盖板8内加工有安装直线轴承9的沉孔，用于安装直线轴承9，各板由光轴实现定位并保证同轴，该工装的多个孔板、压板4 和盲孔板3共同配合束缚碳棒，保证碳棒与各板的垂直度，为长行程引纬提供清晰通道，降低整体压纱过程中众多碳棒对工装的阻力，减轻织物成型过程中对碳纤维的损伤，提高引纬效率；孔板、压板4及盲孔板3呈阵列布置的微孔截面为正多边形，且各边孔数相同，微孔截面外边缘为正多边形，确保工装分别在的0°、120°、240°三个角度的织口位置不发生偏移。三维织物成型工装辅助轴编成型自动编织机完成了自动化生产，提高了生产效率，降低了劳动强度，缩短了生产周期。

工作过程：工装整体(压板4和压板加强圈5除外)随工作台下移，使压板4和盲孔板3间隔一定距离，到达工作位置，工装旋转到0°方向并定位，平动到工作初始位置，引纬剑在压板4下方5mm处，引纬剑前移进入第一个引纬通道，将纱线带入第一个引纬通道，完成第一纬编织，工装整体前移进入下一个引纬通道，引纬剑重复引纬动作，完成第二纬编织，工装随工作台依次前移，引纬剑往复运动，完成0°方向的整层编织，工装旋转120°并定位，完成下一层编织，三层为一个循环，循环数的整数倍时进行自动整体压纱。

自动整体压纱时，工装整体上移，压板4和压板加强圈5上下位置固定，压板加强圈5安装在平动滑台上，待盲孔板3压板4之间的作用力达到预设压力值时，工作台停止上升，将碳纤维压实并保压，以达到立体织物的工艺参数要求，到达保压时间后，工作台下降到工作位置，平动到工作原点，开始下一循环的编织。

随着编织高度的增加，压板4下方碳棒高度逐渐增加，上方碳棒高度逐渐减少，待第一孔板6无法束缚碳棒时，将第一孔板6脱离碳棒，之后随着上方碳棒高度继续减少，当碳棒顶端沉入第二孔板16的微孔中后，再将第二孔板16从压板4上拆除，在织物上方剩余碳棒高度小于编织高度时，脱离压板4，停止编织，将工装整体从工作台上拆卸，将整体织物从盲板中脱离，整体织物编织工作完成。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。