一种适用于复合材料的编织成型工艺及编织机械的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种编织工艺及编织机械，尤其涉及一种适用于复合材料的编织成型工艺及编织机械。
【背景技术】
[0002]众所周知目前复合材料层间结构容器的成型工艺主要为手糊成型和缠绕成型。手糊成型存在劳动强度大、制品强度低、生产效率低、产品同一性差等不足。而缠绕成型目前虽然已经实现机械化、自动化，但缠绕成型制品的形状有局限性，不太适宜于方形、带凹曲线表面容器的制造和有连续拐角表面容器的制造。纱线无论施加多大张力都无法紧密箍紧在方形平面上，所以方形容器缠绕效果不理想；带凹曲线表面容器的制造和有连续拐角表面容器无论从模具的运动轨迹还是丝嘴得路径不能适应其均匀缠绕的参数设定。同时为了连接配件常常需要对制品进行切割、钻孔或开槽等，在制品的开孔周围因为存在高度的应力集中而层间剪切强度很低，缠绕结构的强度也大大降低，局部补强也很难实现强度均衡。
【发明内容】
[0003]针对上述问题，本发明的目的是提供一种适用于复合材料的编织成型工艺及编织机械，通过编织机和机械手的复合运动实现复合材料容器的编织成型，几乎适用于各种形状容器，尤其方形、带凹曲线表面复合材料容器的连续制造和有连续拐角表面复合材料容器的连续制造。
[0004]为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:
[0005]—种适用于复合材料的编织机械，包括一种编织机，在编织机大圆上沿圆周规律性布置着至少两种类型的纱线锭子，各种纱线锭子在编织机大圆上按照设定的轨迹公转，且交叉运行，使各种纱线之间能够相互交织；
[0006]在编织机大圆的内侧，固定着两个同样大小且并列的圆环，两个圆环之间留有夹缝，在两个圆环内侧由一机械手夹持着芯模，所述机械手带动芯模在编织机大圆中轴线上前后移动，或辅以一定倾斜角度的移动；
[0007]所述纱线锭子上的纱线从纱线锭子上引出，穿过所述夹缝，纱线端头部分固定到芯模上。
[0008]进一步，所述纱线锭子有2?3种，其中的至少有两种采用“①”图形方式交叉运行。
[0009]进一步，同种类型的纱线锭子之间，以及别类纱线锭子之间，都相互间隔一定距离运行。
[0010]进一步，所述夹缝的宽度仅够纱线穿过。
[0011]进一步，所述两个圆环与编织机大圆同轴心，所述芯模设置在编织机大圆中轴线上。
[0012]进一步，所述纱线锭子在编织机大圆上公转的同时，所述机械手夹持住芯模在所述中轴线上同步运动，使芯模从头端移动到尾端，然后再从尾端移动到头端，如此往复。
[0013]一种复合材料的编织成型工艺，包括以下步骤:
[0014]I)根据预设的编织效果，安排编织纱线的种类，排布纱线锭子在编织机大圆上的位置及运行轨迹，各种类型的纱线分别缠满在对应的纱线锭子上；
[0015]2)在编织机大圆内侧固定两个平行的圆环，两圆环之间的夹缝正对着顶部编织机大圆上的纱线锭子，纱线从纱线锭子上引出来，沿两个圆环之间的夹缝穿过，纱线端头固定到芯模一端的环周表面上；
[0016]3)用机械手夹持住芯模的另一端，芯模位于编织机大圆的中轴线上；
[0017]4)同时启动编织机和机械手，让纱线锭子沿着大圆上的轨迹运动，各纱线锭子之间交叉运行让纱线相互编织，机械手同时沿着编织机中轴线方向移动芯模，让相互编织后的纱线附着到芯模表面上；
[0018]5)当纱线编织到芯模另一端的时候，机械手再反方向移动芯模，使纱线再向回编织，如此往复，使纱线一层一层地编织到芯模上，直到到达指定的厚度，形成复合编织层；
[0019]6)编织厚度达到要求后，便可把带有编织层的芯模取下，在合适的环境下固化成型，经脱模、后加工工序获得成型编织物。
[0020]进一步，所排布的纱线锭子至少有两种锭子在编织机大圆上成“⑴”形连续交叉运行，将所有纱线编织在一起。
[0021]进一步，纱线锭子公转的速度与芯模移动的速度决定了纱线编织的角度，其关系是:芯模移动的速度快，纱线锭子公转的速度慢，则编织在芯模上的纱线与中轴线的夹角就小；反之芯模移动的速度慢，纱线锭子公转的速度快，则编织在芯模上的纱线与中轴线的夹角就大。如此就可以通过调节纱线锭子公转的速度与芯模移动的速度，达到预设的编织角度。
[0022]进一步，机械手在夹持住芯模沿中轴线上前后移动的同时，还可以将芯模倾斜和/或旋转一定角度。
[0023]本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点:
[0024]1、本发明设计的编织机械不受芯模的限制，几乎任何形状都可以作为编织物的模具，所以适用性广。
[0025]2、编织纱线种类多，纱线运动轨迹可自行设计，所以编织效果灵活多样。
[0026]3、纱线从两圆环夹缝中穿过，限制了走线方向，使编织表面效果好，另外锭子直接指向编织表面，大大缩短了纱线收敛长度，纱线只通过一次张力装置，降低了纱线张力的差异，减小纱线间的摩擦，可大大降低断纱率。
[0027]4、编织机和机械手同时复合运动，可往复编织，辅以机械运转程序化设计，产品重复性好。
[0028]5、编织纱线可在芯模表面反复编织，编织层厚，成型的复合材料容器具有耐冲击、抗分层、抗蠕变等优异性能。
[0029]6、全机械化生产，劳动强度低，生产效率高。
【附图说明】
[0030]图1是两类锭子的交叉编织轨迹图；
[0031]图2是锭子公转的运动轨迹图；
[0032]图3是编织机械的结构示意图；
[0033]图4a是斜纹的编织效果图；
[0034]图4b是平纹的编织效果图；
[0035]图5a是三类锭子组合编织轨迹图；
[0036]图5b是三类锭子组合编织效果图；
[0037]图6是机械手移动速度与锭子公转的关系图。
【具体实施方式】
[0038]下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0039]但本领域的技术人员应该知道，以下实施例并不是对本发明技术方案作的唯一限定，凡是在本发明技术方案精神实质下所做的任何等同变换或改动，均应视为属于本发明的保护范围。
[0040]本编织工艺可以在现行的立式或卧式编织机上进行，在编织机大圆101上固定着二至三种不同类型的纱线锭子102，每种锭子上可缠绕相同或不同的纱线，纱线锭子按工艺需求不同在编织机上能按照设定的轨迹在编织机大圆上做蛇形的公转，如图1所示，“ I ”、“ II”两种类型的锭子的运动轨迹的俯视图:“ I ”类型锭子由“3”位置转至“5”位置，下一步将转至“4”?“2”位置，如此在整个编织机大圆上公转；与此同时，“ II ”类型锭子由“6”位置转至“4”位置，下一步将转至“I”?“3”位置，两类锭子采用“⑴”图形方式交叉运行，如此在整个编织机大圆上公转，公转轨迹如图2所示，此两种类型锭子依上述规律布满在整个编织机大圆上。同类锭子之间，以及别类锭子之间都相互间隔一定距离运动，以防运动时相互碰撞。正因为此编织工艺至少需要两类锭子交叉编织，所以不仅适用于同一材料的编织成型，更适合于复合材料的编织成型。
[0041]在编织机大圆的内侧，还固定着两个同样大小且并列的圆环，第一圆环103和第二圆环104，两个圆环之间间隔很小，只有一条夹缝，夹缝对准上方的纱线锭子102，夹缝的作用是使纱线从夹缝中间穿过，防止走偏，所以夹缝的宽度只够纱线穿过即可，不宜过宽。两个圆环位于编织机大圆101的内侧，两个圆环与编织机大圆同轴心。两个圆环的内径尺寸是:内径略大于所使用的芯模201的大小，使芯模能顺畅的从圆环中通过，而外径小于编织机大圆的直径，使固定在大圆上的纱线锭子引出的纱线由上而下穿过两个圆环间的夹缝。芯模201置于编织机大圆的中轴线上，芯模一端的几何中心由一个机械手301夹持住，能使芯模在编织机大圆的中轴线上往复运动，也能以该中轴线为中心旋转芯模。纱线缠满锭子，并由锭子上引出，通过浸胶盒(干法预浸料编织无需使用此装置)后，使纱线从两个圆环夹缝中间穿过，引出的纱线端头部分固定在芯模上，材料的编织成型就是以芯模为中心支撑物的编织成型，此部分结构如图3所示。
[0042]锭子在编织机大圆内层运转，锭子直接指向积聚面(即芯模表面)，大大缩短了收敛长度，纱线只通过一次张力装置，降低了纱线张力的差异，减小纱线间的摩擦，可大大降低断纱率。
[0043]机械手301具有直线运动和旋转运动复合运动功能，可以夹持住芯模，在推送芯模在编织机圆环的中轴线上直线往复运动(即图3中的y轴方向)的同时，也能以编织机大圆的中轴线为中心线旋转芯模(即绕y轴旋转的Ry方向)，也能以垂直于编织机大圆中轴线的水平方向轴