一种可编织任意角度和间隙的平面斜交编织布的模具的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明提供了一种可编织任意角度和间隙的平面斜交编织布的模具，属复合材料设计技术领域。
【背景技术】
[0002]可变形柔性蒙皮材料是实现机翼可变形飞行器的关键技术之一。可变形柔性蒙皮要求材料在多个方向上满足大变形条件，通过合理的选择编织角度和间隙等参数，平面斜交编织复合材料可以实现多个方向的大变形，是可变形柔性蒙皮材料大变形实现的关键技术之一，而编织任意角度和间隙的平面斜交编织复合材料纤维布是研制大变形平面斜交编织复合材料的基础，现有的复合材料纤维布的编织方式多为正交编织或常规角度编织，且间隙均为标准规格，不能满足任意角度和间隙的要求，而一些可实现特殊角度的专用模具器则存在造价高昂、生产成本高和周期较长等问题，因此，平面斜交复合材料纤维布的制备受到很大制约，阻碍了可变性柔性蒙皮材料的发展。为此，本发明一种可编织任意角度和间隙的平面斜交编织布的模具，解决了任意角度和间隙纤维布的编织问题，具有使用简单、方便、快速和成本低等优点，为柔性复合材料蒙皮的研制提供技术支持。
【发明内容】
[0003]本发明提供了一种可编织任意角度和间隙的平面斜交编织布的模具，以用于大变形平面斜交编织复合材料研制。
[0004]本发明所采用的技术方案如下:
[0005]I)本发明提供了一种可编织任意角度和间隙的平面斜交编织布的模具，它是由带有固定经玮向纤维束凹槽的金属框架、经向纤维束分线轴、分线轴曲柄等组成，它们之间的位置连接关系是:纤维束分线轴平行放置于框架上并用加强筋与框架连接，分线轴曲柄与经向纤维束分线轴的凸台连接。
[0006]所述带凹槽金属框架是矩形框架形状，其中框架经线方向的两个对边上带有分线轴的安装孔，在框架的四边上带有控制经玮线间距和倾斜角度的分线凹槽，分线凹槽为阵列分布形式，长边和短边的都是由两根平行对称的长梁组成，其固定形式为销钉连接。
[0007]所述经向纤维束分线轴为金属结构件，轴的两端可与框架的安装孔配合，并可在其上自由旋转，沿分线轴上切有沿周向对称切割的与框架玮向凹槽对应的分线槽，并且沿轴向上相邻的分线槽相互垂直，在分线轴的一端切凸台与曲柄安装孔相配合。
[0008]所述分线轴曲柄为L型金属构件。其安装端切有与分线轴凸台相配合的安装孔，曲柄手持位置带有可自由旋转的套筒。
[0009]使用该模具编织平面斜交复合材料纤维布的具体步骤如下:
[0010]步骤一，设计并制造带有经玮向纤维束凹槽的框架、经向纤维束分线轴、分线轴曲柄等零件。
[0011]步骤二，将框架安放模具的中央位置，调整销钉使两轴对中，使得两根长梁和短梁的凹槽分别一一对应。调整经向纤维束分线轴的位置，使经向纤维束分线轴阵列分布的凹槽平行分布，并将曲柄与经向纤维束分线轴固连，形成分线轴曲柄机构。最后，测试经向纤维束分线轴与短轴之间的配合误差，并对框架进行安装调整。
[0012]步骤三，选定经向纤维束编织的初始起点，依次将经向纤维束缠绕于沿经向方向的两根长梁之间，利用凹槽将经线束进行固定和分，其中经线纤维放置于经向纤维束分线轴之上，经线与经向纤维束分线轴的凹槽一一对应。在铺设经线时，应注意避免线与线之间的缠绕，使单胞之间实现独立的状态。
[0013]步骤四，转动经向纤维束分线轴使经线在空间上交错分布，经向纤维束分线轴将经线纤维束按照奇、偶数分为上下两层，使得两层之间有较大空隙，将玮线束置于沿经向长梁的一侧，穿过奇偶层中间的空隙，并在另外一侧用凹槽进行固定。
[0014]步骤五，使用分线轴曲柄转动90°，使经向纤维束分线轴的奇、偶数两层交换位置，重复上述过程，将相邻的两根同向经线中间只穿插有一根另一方向的玮线，得到给定角度和间隙的编织布，将编织布的周边进行封闭处理，最终得到预成型的平面斜交复合材料纤维编织布。
[0015]优点及功效:本发明可编织任意角度和间隙的平面斜交复合材料纤维布，具有使用简单、方便、快速和成本低等优点，为柔性复合材料蒙皮的研制提供技术支持。
【附图说明】
[0016]下面结合附图和实例对本发明进一步说明。
[0017]图1整体结构图。
[0018]图1中:1.带凹槽金属框架，2.经向纤维束分线轴，3.分线轴曲柄
[0019]图2带凹槽金属框架结构图。
[0020]图2中:1.经向轴，2.玮向轴，3.凸台，4.凹槽[0021 ]图3经向纤维束分线轴结构图。
[0022]图4曲柄结构图。
【具体实施方式】
[0023]结合图1至图4说明本发明的【具体实施方式】。
[0024]图1为一种可编织任意角度和间隙的平面斜交编织布的模具，它是由带凹槽的金属框架、经向纤维束分线轴、分线轴曲柄组成，它们之间的位置连接关系是:纤维束分线轴平行放置于带凹槽金属框架上，并用加强筋与框架连接，分线轴曲柄与经向纤维束分线轴的凸台连接。
[0025]工作原理如下:转动经向纤维束分线轴使经线在空间上错位，经向纤维束分线轴将经纱按照奇、偶数分为上下两层，使得两层之间有较大空隙，使用分线轴曲柄转动，将相邻的两根同向经线中间只穿插有一根另一方向的玮线束，得到给定角度和间隙的编织布，将编织布的周边进行封闭处理，得到预成型的平面斜交编织布。
[0026]图2描述了带凹槽金属框架的详细结构，该框架可以固定经线束和玮线束位置，并能够实现纤维束之间的分离，可支撑经向纤维束分线轴和铝合金分线轴曲柄的转动，其中凹槽的宽度设计十分关键，凹槽间距决定空隙大小，凹槽间距太大，会导致编织布的空隙太大，降低强度，易导致间隙中基体破坏。
[0027]图3所示的经向纤维束分线轴为模具的核心部件，通过经向纤维束分线轴的错位开槽，使经线分成奇、偶数两层，将玮线穿过两层中间的空隙并置于凹槽内，通过图4所示的分线轴曲柄，使经向纤维束分线轴的奇、偶数两层交换位置，重复上述操作，得到预成型的的平面斜交编织布。另外，在进行预成型的编织布的裁剪过程中，必须保证编织布留有足够的余量进行裁剪。
【主权项】
1.一种可编织任意角度和间隙的平面斜交复合材料纤维布的编织机，它是由带有固定经玮向纤维束凹槽的金属框架、经向纤维束分线轴、分线轴曲柄等组成，它们之间的位置连接关系是:纤维束分线轴平行放置于框架上并用加强筋与框架连接，分线轴曲柄与经向纤维束分线轴的凸台连接。 所述带凹槽金属框架是矩形框架形状，其中框架经线方向的两个对边上带有分线轴的安装孔，在框架的四边上带有控制经玮线间距和倾斜角度的分线凹槽，分线凹槽为阵列分布形式，长边和短边的都是由两根平行对称的长梁组成，其固定形式为销钉连接。 所述经向纤维束分线轴为金属结构件，轴的两端可与框架的安装孔配合，并可在其上自由旋转，沿分线轴上切有沿周向对称切割的与框架玮向凹槽对应的分线槽，并且沿轴向上相邻的分线槽相互垂直，在分线轴的一端切凸台与曲柄安装孔相配合。 所述分线轴曲柄为L型金属构件。其安装端切有与分线轴凸台相配合的安装孔，曲柄手持位置带有可自由旋转的套筒。 使用该编织机编织平面斜交复合材料纤维布的具体步骤如下: 步骤一，设计并制造带有经玮向纤维束凹槽的框架、经向纤维束分线轴、分线轴曲柄等零件。 步骤二，将框架安放编织机的中央位置，调整销钉使两轴对中，使得两根长梁和短梁的凹槽分别一一对应。调整经向纤维束分线轴的位置，使经向纤维束分线轴阵列分布的凹槽平行分布，并将曲柄与经向纤维束分线轴固连，形成分线轴曲柄机构。最后，测试经向纤维束分线轴与短轴之间的配合误差，并对框架进行安装调整。 步骤三，选定经向纤维束编织的初始起点，依次将经向纤维束缠绕于沿经向方向的两根长梁之间，利用凹槽将经线束进行固定和分，其中经线纤维放置于经向纤维束分线轴之上，经线与经向纤维束分线轴的凹槽一一对应。在铺设经线时，应注意避免线与线之间的缠绕，使单胞之间实现独立的状态。 步骤四，转动经向纤维束分线轴使经线在空间上交错分布，经向纤维束分线轴将经线纤维束按照奇、偶数分为上下两层，使得两层之间有较大空隙，将玮线束置于沿经向长梁的一侧，穿过奇偶层中间的孔隙，并在另外一侧用凹槽进行固定。 步骤五，使用分线轴曲柄转动90°，使经向纤维束分线轴的奇、偶数两层交换位置，重复上述过程，将相邻的两根同向经线中间只穿插有一根另一方向的玮线，得到给定角度和间隙的编织布，将编织布的周边进行封闭处理，最终得到预成型的平面斜交复合材料纤维编织布。
【专利摘要】一种可编织任意角度和间隙的平面斜交复合材料纤维布的编织机，可专门用于编织任意角度和间隙的平面斜交复合材料纤维布，其特征为：它是由带有固定经纬向纤维束凹槽的金属框架、经向纤维束分线轴、分线轴曲柄等组成，它们之间的位置连接关系是：纤维束分线轴平行放置于框架上，并用加强筋与框架连接，分线轴曲柄与经向纤维束分线轴的凸台连接。通过该编织机可以简单、方便、快速地编织任意角度和间隙的平面斜交复合材料纤维布，使用成本低，为柔性复合材料柔性蒙皮的研制提供技术支持。
【IPC分类】D04C7/00
【公开号】CN105544087
【申请号】CN201610146633
【发明人】熊峻江, 杨武, 朱云涛, 陈迪
【申请人】北京航空航天大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年3月15日