专利名称：一种曲线式变截面台阶板的三维编织方法
技术领域：
本发明涉及一种曲线式变截面台阶板的三维编织方法，属于纺织科学与技术领域。
背景技术：
三维编织技术集合了设计灵活性、形状多样性、结构整体性和综合品质优异性等诸多特点，能够净尺寸整体编织异型构件，大大减少后续加工引入的材料损伤，保证力学性能的稳定与可靠，可满足航空航天、国防军工等众多领域对复合材料复杂形状和综合性能的整体要求，具有极其广阔的应用前景。目前诸如工字型、口字型、L型、T型等直线型异型构件的三维整体编织技术已较为成熟；但在实际应用中，大量复合材料是曲线式变截面台阶板，如飞机机翼盖板，现有的三维编织技术还无法实现这类构件的整体成型。目前，制备这类套体织物的方法主要有1、铺层裁剪法，即采用平面织物，通过铺层与裁剪工序制备曲线式异型构件；其缺点在于裁剪时各层织物间的尺寸精确性和一致性不易控制，铺层导致的层状结构使织物的层间整体性较差，极易产生分层破坏，所制备复合材料的冲击韧性和损伤容限较低；2、缝合法，即在三维整体编织工艺的基础上将异型部分用缝合线按照一定的缝合工艺参数连接起来形成预制件，该方法克服了传统复合材料层合结构由于各铺层之间没有纤维增强的缺点，但在缝合过程中易造成纤维损伤，降低复合材料强度。因此，为了制备兼具结构整体性和力学稳定性的曲线式变截面台阶板，亟需研究新型三维编织技术。
发明内容
本发明的目的在于针对现有变截面三维编织技术的不足，提供一种曲线式变截面台阶板的三维编织方法。该方法解决了目前采用铺层法的分层问题和采用缝合法的纤维损伤问题，所制备的曲线式变截面台阶板，无需进一步拼接，具有高度整体化的空间网络结构，从而有效保证了制件结构的完整性和力学性能的稳定性，同时减少工序，降低成本。为了达到上述目的，本发明提供了一种曲线式变截面台阶板的三维编织方法，以四步法方型三维异型整体编织技术为基础，控制携纱器和锭子运动规律，使得预制件成型时贴合预定的空间曲线，形成曲线式变截面台阶板，其特征在于，在编织过程中，进行至少一次的移纱操作，以得到曲线式变截面台阶板。具体操作为根据预定曲线式变截面台阶板的尺寸，在三维编织机上悬挂m行和η列纱，按照四步法方型三维编织工艺编织到预定长度；将所有编织纱向右移动一个锭子的距离，按照所要求的曲线形状编织一定循环数；再把所有编织纱向右移动一个锭子的距离，按照所要求的曲线形状编织一定循环数；以此类推，直到编织出所需的曲线式台阶形状；最后停止向右移动锭子，按照四步法方型三维编织工艺编织到预定长度，完成曲线式变截面台阶板的编织。本发明所述的一种曲线式变截面台阶板的三维编织方法，具体如下
第一步，排列悬挂编织纱根据曲线式变截面台阶板的横截面形状，设计三维编织机底盘上载纱锭子的排列形式和行、列数，并将编织纱悬挂至载纱锭子上；第二步，开始编织采用四步法方型三维编织工艺，第I步使相邻行的编织纱沿行方向交替运动一个锭子距离，第2步使相邻列的编织纱沿列方向交替运动一个锭子距离，第3步、第4步中纱线的运动方向则分别与第I步、第2步相反,经过上述四步运动,完成一个编织循环，重复上述四个运动步骤，直到预定长度；第三步，移纱操作将所有编织纱向右移动一个锭子的距离，按照所要求的曲线形状编织一定循环数；再 把所有编织纱向右移动一个锭子的距离，按照所要求的曲线形状编织一定循环数；以此类推，直到编织出所需的曲线台阶形状；第四步，继续编织依据第二步所述的编织方法继续进行后续编织，直至编织完成曲线式变截面台阶板。与现有技术相比，本发明的优点是可以实现曲线式变截面台阶板的一次性净尺寸整体成型，解决了目前采用铺层法的分层问题和采用缝合法的纤维损伤问题，有效保证了预制件的结构整体性和力学性能稳定性，同时减少了加工工序，提高了生成速度，降低了生产成本。
图I为三维编织机底盘上载纱锭子的初始排列示意图；图I中，I为载纱锭子；图2为向右一列移纱后，三维编织机底盘上载纱锭子的排列示意图；图2中，I为载纱锭子；图3为曲线式变截面台阶板的立体示意图。
具体实施例方式如图I所示，为编织纱在三维编织机底盘上的初始排列示意图，编织纱悬挂在载纱锭子I上；如图2所示，为向右一列移纱后，三维编织机底盘上载纱锭子的排列示意图，下面以具体的曲线式变截面台阶板为例，来阐述本发明。实施例I如图3所示，为一种曲线式变截面台阶板的立体示意图，采用T700_12k碳纤维编织而成。第一步，根据曲线式变截面台阶板的横截面形状，设计三维编织机底盘上载纱锭子的排列形式和行、列数，将360根编织纱按照60行、6列的排列方式悬挂至载纱锭子上;第二步，采用四步法方型三维编织工艺，第I步使相邻行的编织纱沿行方向交替运动一个锭子距离，第2步使相邻列的编织纱沿列方向交替运动一个锭子距离，第3步、第4步中纱线的运动方向则分别与第I步、第2步相反，经过上述四步运动，完成一个编织循环，重复上述四个运动步骤，编织到预定长度；第三步，将所有编织纱向右移动一个锭子的距离，按照所要求的曲线形状编织一定循环数；再把所有编织纱向右移动一个锭子的距离，按照所要求的曲线形状编织一定循环数；以此类推，直到编织出所需的曲线台阶形状；第四步，依据第二步所述的编织方法继续进行后续编织，直至编织完成，得到宽度约为5cm，厚度约为5mm的曲线式变截面台阶板。实施例2
如图3所示，为一种曲线式变截面台阶板的立体示意图，采用T700_12k碳纤维编织而成。第一步，根据曲线式变截面台阶板的横截面形状，设计三维编织机底盘上载纱锭子的排列形式和行、列数，将2880根编织纱按照120行、24列的排列方式悬挂至载纱锭子上；第二步，采用四步法方型三维编织工艺，第I步使相邻行的编织纱沿行方向交替运动一个锭子距离，第2步使相邻列的编织纱沿列方向交替运动一个锭子距离，第3步、第4步中纱线的运动方向则分别与第I步、第2步相反，经过上述四步运动，完成一个编织循环，重复上述四个运动步骤，编织到预定长度；第三步，将所有编织纱向右移动一个锭子的距离，按照所要求的曲线形状编织一定循环数；再把所有编织纱向右移动一个锭子的距离，按照所要求的曲线形状编织一定循环数；以此类推，直到编织出所需的曲线台阶形状；第四步，依据第二步所述的编织方法继续进行后续编织，直至编织完成，得到宽度约为10cm，厚度约为
2cm的曲线式变截面台阶板。
权利要求
1.一种曲线式变截面台阶板的三维编织方法，以四步法方型三维异型整体编织技术为基础，控制携纱器和锭子运动规律，使得预制件成型时贴合预定的空间曲线，形成曲线式台阶板，其特征在于，在编织过程中，进行至少一次的移纱操作，以得到曲线式变截面台阶板；具体操作为根据预定曲线式变截面台阶板的尺寸，在三维编织机上悬挂m行和η列纱，按照四步法方型三维编织工艺编织到预定长度；将所有编织纱向右移动一个锭子的距离，按照所要求的曲线形状编织一定循环数；再把所有编织纱向右移动一个锭子的距离，按照所要求的曲线形状编织一定循环数；以此类推，直到编织出所需的曲线式台阶形状；最后停止向右移动锭子，按照四步法方型三维编织工艺编织到预定长度，完成曲线式变截面台阶板的编织。
2.如权利要求I所述的曲线式变截面台阶板的三维编织方法，其特征在于，所述的具体操作为 第一步，根据曲线式变截面台阶板的横截面形状，设计三维编织机底盘上载纱锭子的排列形式和行、列数，并将编织纱悬挂至载纱锭子上； 第二步，采用四步法方型三维编织工艺，第I步使相邻行的编织纱沿行方向交替运动一个锭子距离，第2步使相邻列的编织纱沿列方向交替运动一个锭子距离，第3步、第4步中纱线的运动方向则分别与第I步、第2步相反，经过上述四步运动，完成一个编织循环，重复上述四个运动步骤，直到预定长度； 第三步，将所有编织纱向右移动一个锭子的距离，按照所要求的曲线形状编织一定循环数；再把所有编织纱向右移动一个锭子的距离，按照所要求的曲线形状编织一定循环数；以此类推，直到编织出所需的曲线台阶形状； 第四步，依据第二步所述的编织方法继续进行后续编织，直至编织完成曲线式变截面台阶板。
全文摘要
本发明涉及一种曲线式变截面台阶板的三维编织方法，以四步法方型三维异型整体编织技术为基础，控制携纱器和锭子运动规律，使得预制件成型时贴合预定的空间曲线，形成曲线式台阶板，其特征在于，在编织过程中，进行至少一次的移纱操作，以得到曲线式变截面台阶板。本发明可以实现曲线式变截面台阶板的一次性净尺寸整体成型，解决了目前采用铺层法的分层问题和采用缝合法的纤维损伤问题，有效保证了预制件的结构整体性和力学性能稳定性，同时减少了加工工序，提高了生成速度，降低了生产成本。
文档编号D04C1/00GK102926128SQ20121027027
公开日2013年2月13日 申请日期2012年7月31日 优先权日2012年7月31日
发明者刘丽芳, 郑义珠, 阎建华, 俞建勇, 陈吉平, 孙宝忠, 耿晓景, 李翠敏 申请人:上海飞机制造有限公司, 东华大学