一种三维编织复合材料的编织工艺及所用编织机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及到三维编织材料领域，具体的说是一种三维编织复合材料的编织工艺及所用编织机。
【背景技术】
[0002]三维编织复合材料因其具有高的比强度、比模量，高的损伤容限和断裂韧性，耐冲击、不分层、抗开裂和抗疲劳等优点，已在航空、航天等耐高温结构中得到广泛应用，并不断向医疗、体育、汽车等行业扩展。四步法和二步法是目前应用最广的两种三维编织工艺，以四步法为基础的多向三维编织复合材料应用更为广泛，在实际工业生产过程中常用于一次成型较为复杂的零部件。三维编织复合材料的品种过少、加工效率低和工艺成本高，不利于优化复合材料的性能。要获得综合性能更好的三维编织复合材料，急需开发更多的三维编织工艺。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种三维编织复合材料的新型编织工艺及所用编织机，该编织工艺和编织机能够满足横向纱线和纵向纱线在同一平面内有序的做单一周期运动，且互不干扰，从而得到了一种新型的三位编织复合材料。
[0004]本发明为解决上述技术问题采用的技术方案为:一种三维编织复合材料的编织工艺，使纱锭按照一定的规律排列和运动完成编织，所述纱锭以一定规律排布在矩阵轨道层和条形轨道层穿插形成的轨道面上，并沿矩阵轨道层和条形轨道层做逆时针循环运动进行编织；
其中，矩阵轨道层由若干条平行设置的轨道I和分布在轨道I两端且垂直于轨道I的两条轨道II，且相邻的两条轨道I与其两端的轨道II构成一个供纱锭在其内运动的矩形轨道，从而使纱锭在矩形轨道内逆时针循环运动；
所述条形轨道层由若干个平行设置的分轨道构成，每个分轨道包括两条与轨道II平行设置的轨道III，两条轨道III的两端通过弧形轨道形成一个封闭的轨道环，纱锭在轨道环做逆时针循环运动；
纱锭的排布规律为:
在每个矩形轨道内紧密排布满挂纱纱锭和未挂纱纱锭，以使相邻的纱锭之间紧挨从而依靠外力推动纱锭前进，在每个矩形轨道两端的轨道II上分布有一个挂纱纱锭，且整个矩形轨道内，相邻两个挂纱纱锭之间分布有三个未挂纱纱锭；
在每个分轨道上均匀的交替分布有挂纱纱锭和未挂纱纱锭，且分轨道两端的弧形轨道内各分布有一个挂纱纱锭；
在矩形轨道与分轨道交汇处共用一个未挂纱纱锭。
[0005]上述三维编织复合材料的编织工艺所用编织机，包括一工作台面，构成所述矩阵轨道层和条形轨道层的矩形轨道和分轨道均分布在工作台面上； 所述分轨道内设置有环形链条，挂纱纱锭和未挂纱纱锭按照上述述的规律固定在环形链条上，并随环形链条运动；
所述两条轨道II的一端均设置有气缸II，且两个气缸II位于工作台面的两侧，并通过两根推杆带动两条轨道II内的纱锭沿轨道II运动；
所述轨道I的两端分布有由两个气缸I带动的两个连接板，且属于一个矩形轨道的两条轨道I分别由这两个气缸I通过连接板和连接杆带动其内的纱锭向相反方向运动；所述工作台面下方设置有步进电机，步进电机输出的动力通过同轴链轮和链条的配合将动力传递给每个分轨道内设置的环形链条，以实现每个环形链条的同步运动。
[0006]编织机的工作过程，包括以下步骤:
O步进电机带动每个分轨道内设置的环形链条运动两个纱锭的位置，停止动作；
2)两个气缸II的活塞杆伸出，并分别推动推杆推出，推动位于轨道II上的挂纱纱锭向前运动至轨道II与轨道I的交叉口处，而后两个气缸II的活塞杆带动推杆缩回原位；
3)两个气缸I的活塞杆伸出，并分别推动的两个连接板及其上的连接杆向前运动，从而将步骤2)中处于轨道II与轨道I交叉口处的挂纱纱锭推入轨道I，同时，分别处于两条轨道I内的一个未挂纱纱锭由于纱锭间的推挤同时被挤入两条轨道II中，而后两个气缸I的活塞杆带动连接板及其上的连接杆缩回原位；
4)重复步骤2)至步骤3)四次，实现编织纱线的一次编织循环；
5)重复上述编织循环，从而得到三维编织复合材料。
[0007]有益效果:本发明通过采用独特的矩阵轨道层和条形轨道层穿插形成轨道面，而后在轨道面上以一定的规律排布未挂纱纱锭和挂纱纱锭，并使其按照一定的方式运动进行编织，从而最终得到一种新结构的三维编织材料，其编织工艺和设备简单、便于实现，而且得到的新型三维编织材料几何结构更加稳固，力学性能更加优异。
【附图说明】
[0008]图1为矩形轨道层结构示意图；
图2为条形轨道层结构示意图；
图3为纱锭在简化后的轨道面上的运动示意图；
图4为编织机的结构示意图；
图5为编织机的侧视结构示意图；
附图标记:1、矩形轨道，101、轨道I，102、轨道II，2、分轨道，201、轨道III，202、弧形轨道，3、挂纱纱锭，4、未挂纱纱锭，5、工作台面，6、气缸II，601、推杆，7、气缸I，701、连接板，702、连接杆，8、环形链条，9、步进电机，901、传动链条，902、同轴链轮，903、传动轴。
【具体实施方式】
[0009]如图1-3所示，一种三维编织复合材料的编织工艺，使纱锭按照一定的规律排列和运动完成编织，所述纱锭以一定规律排布在矩阵轨道层和条形轨道层穿插形成的轨道面上，并沿矩阵轨道层和条形轨道层做逆时针循环运动进行编织；
其中，矩阵轨道层由若干条平行设置的轨道I 101和分布在轨道I 101两端且垂直于轨道I 101的两条轨道II 102，且相邻的两条轨道I 101与其两端的轨道II 102构成一个供纱锭在其内运动的矩形轨道I，从而使纱锭在矩形轨道I内逆时针循环运动；
所述条形轨道层由若干个平行设置的分轨道2构成，每个分轨道2包括两条与轨道II 102平行设置的轨道III201，两条轨道III201的两端通过弧形轨道202形成一个封闭的轨道环，纱锭在轨道环做逆时针循环运动；
纱锭的排布规律为:
在每个矩形轨道I内紧密排布满挂纱纱锭3和未挂纱纱锭