一种回转壳体织物的封顶织造方法及回转壳体织物的织造方法与流程

本发明属于立体织物成型技术领域，具体涉及一种回转壳体织物的封顶织造方法及回转壳体织物的织造方法。

背景技术：

高性能纤维所制短纤维、连续纤维、二维织物和立体织物，可作为复合材料中的增强体，增强多种材料，用于制备先进复合材料。其中，以立体织物为增强体增强后的先进复合材料具有轻质、高强、高模、抗冲击和疲劳等优秀力学性能，也具有优异的透波、吸波、耐高温等功能特性，被广泛用于航空航天等领域，而立体织物各方向纤维连续性、分布均匀性、一致性直接影响复合材料的综合性能。

立体织造技术是将连续纤维束在空间内进行有序交结，使其为一个整体立体织物的技术，通过工艺设计可实现型面复杂部件一次性织造成型，纤维均匀分布可直接复合获得目标产品，避免因型面复杂带来的加工难度和缺陷。在航空航天等领域中，常需要用到回转壳体封顶结构的立体织物作为复合材料中的增强体，但是，回转壳体封顶三维织物属于异型织物，形状特殊，不易一次性织造成型，现有技术中常采用封顶区与下部薄壁区分别织造，再将两者相连成一个整体的方式制造，但是，该种方法织造的织物分层，整体性差，织物中纤维体连续性差，纤维一致性不好。而采用整体织造的方法，回转壳体封顶区织造工艺难度大，且易出现增强体经纬密不匀，外形面尺寸偏差，密度不一致等质量缺陷。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是提供一种回转壳体织物的封顶织造方法及回转壳体织物的织造方法，借助定位装置简化回转壳体织物封顶区织造，织造的封顶区结构连续性高，一致性好，经纬密均匀性强，加工难度低。

为了解决上述问题，本发明提供一种回转壳体织物的封顶织造方法，包括以下步骤：

S1.在芯模顶部设置定位装置；

S2.以定位装置为中心，织造圆柱结构；

S3.在圆柱结构周围继续织造过渡区域，使过渡区域的直径为封顶结构所需的直径，同时逐渐减小过渡区域的厚度至回转壳体薄壁的厚度，完成回转壳体织物的封顶区织造；

其中，织造圆柱结构的具体织造方法可使用现有技术中公开的任何常规方法，以定位装置为一个小的芯模，绕定位装置的表面织造圆柱结构，具体的织造结构可以是2.5D机织结构，经纱与纬纱的交织结构可采用浅交弯联、浅交直联或深交联等。织造的圆柱结构的具体尺寸可根据目标产品封顶区尺寸调整。过渡区域的织造方法也可使用现有技术中公开的任何常规方法，其织造结构最好与圆柱结构的织造结构一致，选择2.5D机织结构，以保证封顶区纤维的连续性、均一性和整体性。回转壳体织物的织造过程可使用玻璃纤维、高密度聚乙烯纤维、玄武岩纤维、石英纤维、碳纤维等高性能纤维为经纱、纬纱的材料。

本发明的回转壳体织物的封顶织造方法通过在芯模上安装定位装置，以定位装置为一个小芯模支撑先织造一个厚度为封顶厚度的圆柱结构，然后在扩大圆柱结构直径的同时逐渐减小圆柱结构的厚度，将封顶区的厚顶过渡为与薄壁区厚度一致，形成过渡区域，完成整个封顶区域的织造，依靠定位装置为制成，大大简化了封顶区初始织造过程，降低工艺难度。

技术方案中，优选的，步骤S2具体包括以下步骤：

S2a.在定位装置周围布置若干层经纱层，每层经纱层均具有若干列经纱，经纱以定位装置为中心，在定位装置的周向上布置，且向外延伸；

S2b.在定位装置的外周引入呈圆形的第一列纬纱，使经纱被第一列纬纱固定；

S2c.在经纱层间引入呈圆形的第二列纬纱，经纱与第二列纬纱缠绕形成交织结构，第二列纬纱与第一列纬纱为同心圆，然后在每层经纱层中增加新的经纱列，通过第二列纬纱固定新的经纱列；

S2d.重复步骤S2c，织造形成圆柱结构。

其中，经纱与纬纱的交织结构、绕纬量(即每层经纱层中引入的纬纱的数量)可根据实际对织物作为增强材料时的力学性能要求进行选择。该方法可通过定位装置的支撑，在定位装置周向快速将经纱用纬纱固定，形成稳定的交织结构，使回转壳体封顶区的织造过程更加简洁，易操作；且以定位装置为中心，在定位装置周向上均匀分布经纱、纬纱形成圆柱体，在加入纬纱使圆柱体直径不断扩大时向经纱列间加入新的经纱，保证织物中纤维均一性和经密、纬密的均匀性。

进一步优选的，步骤S2c中增加新的经纱列具体为在每两个相邻的经纱列之间增加相同数量的新的经纱列。从而更好的保证织物封顶区经密的均匀性。

进一步优选的，相邻的经纱列之间增加的新的经纱列的数量为1-2列。

技术方案中，优选的，步骤S3中织造过渡区域时，逐渐减小过渡区域的厚度通过改变经纱纬纱的交织结构、改变经纱的绕纬量、减少经纱层数中的一种或几种方法的组合实现。具体的，改变经纱纬纱的交织结构可通过改变经纱与纬纱交织时纬纱的堆叠方式，使纬纱的堆叠厚度降低来来实现；改变纬纱的绕纬量可以通过减少经纱纬纱交织时经纱的绕纬量实现；减少经纱层数具体可以是逐层剪断经纱使经纱层减少。可将上述方法两两组合，或三者组合以实现逐渐减少封顶区过渡区域的厚度。

进一步优选的，步骤S3中织造过渡区域时，逐渐减小过渡区域的厚度通过交替使用改变经纱纬纱的交织结构和改变经纱的绕纬量的方法实现。

技术方案中，优选的，为保证封顶区中圆柱结构织造过程的结构稳定性和均一性，定位装置最好选择圆柱形结构，定位装置的直径为0.5-1.5mm。定位装置的材质可选择与芯模相同材质，或使用其他可形成固定形状的材料制成。

其中，圆柱结构的厚度可根据封顶区厚度要求进行调整，优选的，圆柱结构的厚度为1-100mm。

其中，回转壳体织物的圆柱结构、过渡区域和薄壁区的纺织结构可选3D或2.5D，优选的，回转壳体织物的圆柱结构、过渡区域和薄壁区均为2.5D纺织结构。2.5D结构整体性更好，且可避免三维编织材料的工艺复杂的缺点。

本发明的另一目的是提供一种回转壳体织物的织造方法，按照上述的回转壳体织物的封顶织造方法完成回转壳体织物的封顶区织造，然后以芯模为模具，在回转壳体织物的封顶区下方织造回转壳体织物的薄壁区，得到回转壳体织物。

薄壁区的织造方法可使用现有技术中公开的任何常规方法，织造结构最好与过渡区域一致，保证织物整体结构纤维的连续性，均一性。该回转壳体织物的封顶织造方法对织物封顶区与下部薄壁区进行连续织造，织物纤维连续性强，力学性能好。

技术方案中，优选的，在完成回转壳体织物的薄壁区的织造之后还进行以下步骤：

去除定位装置，在圆柱结构上定位装置所在位置穿入法向纱线，进行封口。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.本发明的回转壳体织物的封顶织造方法，通过在芯模上安装定位装置，以定位装置为辅助的芯模支撑先织造一个厚度为封顶厚度的圆柱结构，然后在扩大圆柱结构直径的同时逐渐减小圆柱结构的厚度，将封顶区的厚顶过渡为与薄壁区厚度一致，形成过渡区域，完成整个封顶区域的织造，依靠定位装置为支撑，大大简化了封顶区初始织造过程，降低加工工艺难度；

2.本发明的回转壳体织物的封顶织造方法，通过定位装置的支撑，在定位装置周向快速将经纱用纬纱固定，形成稳定的交织结构，使回转壳体封顶区的织造过程更加简洁，易操作；且以定位装置为中心，在定位装置周向上均匀分布经纱、纬纱形成圆柱体，在加入纬纱使圆柱体直径不断扩大时向经纱列间加入新的经纱，保证织物中封顶区圆柱结构的厚顶区纤维均一性和经密、纬密的均匀性；

3.本发明的回转壳体织物的封顶织造方法，通过改变经纱纬纱的交织结构、改变经纱的绕纬量、减少经纱层数中的一种或几种方法的组合逐渐减小封顶区圆柱结构周围过渡区域结构的厚度，使其逐渐减薄至与下部薄壁区厚度一致，然后连续对薄壁区进行织造，可保证封顶区与薄壁区纤维的连续性和封顶区与薄壁区连接处结构的力学性能；

4.本发明的回转壳体织物的封顶织造方法，对织物封顶区与下部薄壁区进行连续整体织造成型，织物纤维连续性强，力学性能好。

附图说明

图1是本发明实施例一、二所述的回转壳体织物的封顶织造方法中圆柱结构织物的俯视图；

图2是本发明实施例一、二所述的回转壳体织物的封顶织造方法中加入新的经纱后新的经纱被第二列纬纱固定时的俯视图；

图3是本发明实施例一、二所述的回转壳体织物的封顶织造方法中圆柱结构织物的立体图；

图4是本发明实施例一、二所述的回转壳体织物的封顶织造方法中加入新的经纱后新的经纱被第二列纬纱固定时的立体图；

图5是本发明实施例一所述的回转壳体织物的封顶织造方法中圆柱结构织物的剖面图；

图6是本发明实施例一的回转壳体织物的封顶织造方法中步骤S7-S8中经纱纬纱交织结构转变方式示意图；

图7是本发明实施例一中步骤S11-S12、实施例二中步骤S7-S8中经纱纬纱交织结构转变方式示意图；

图8是本发明实施例一中步骤S15-S16、实施例二中步骤S11-S12中经纱纬纱交织结构转变方式示意图；

图9是本发明实施例二所述的回转壳体织物的封顶织造方法中圆柱结构织物的剖面图；

图10是本发明实施例一、二所述的回转壳体织物的整体结构的剖面图。

其中：1-经纱；2-第一列纬纱；3-定位装置；4-三角区域；5-圆环形圆柱结构；6-第二列纬纱；7-新的经纱列；8-过渡区域；9-封顶区；10-薄壁区。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本实施例为石英纤维回转壳体封顶织物，织物顶部封顶区圆柱结构的厚度为45mm，直径为70mm，薄壁区厚度为25mm，薄壁区底端直径为300mm，织物总高为200mm。其工艺参数设计如表1所示。

表1石英封顶织物参数表

本实施例所述的一种回转壳体织物的封顶织造方法，具体步骤如下：

S1.在芯模顶部设置定位装置；

本实施例中，具体为如下步骤：将织造芯模安装至织造平台，将定位装置3安装至芯模的顶端的中心位置处，定位装置为直径为1.5mm的圆柱体，圆柱体高度大于45mm；

S2.以定位装置为中心，织造圆柱结构；包括：

S2a.在定位装置周围布置若干层经纱层，每层经纱层均具有若干列经纱，经纱以定位装置为中心，在定位装置的周向上布置，且向外延伸；

作为本实施例的具体实现方式，具体为：选取570tex的石英纤维，在织机上布置33层经纱层，如图1、3所示，以定位装置3为中心，根据选定的经密每层经纱层沿定位装置的周向布置多列经纱1；

S2b.在定位装置的外周引入呈圆形的第一列纬纱，使经纱被第一列纬纱固定；

作为本实施例的具体实现方式，具体为：对织机进行高低位变换，将第一列纬纱2从下至上环向逐个引入每个经纱层中，使经纱1被第一列纬纱2固定，第一列纬纱2以定位装置3为支撑，绕于定位装置3的外周，形成一个厚度为45mm的圆环形圆柱结构5，如图3所示；

S2c.在经纱层间引入呈圆形的第二列纬纱，经纱与第二列纬纱缠绕形成交织结构，第二列纬纱与第一列纬纱为同心圆，然后在每层经纱层中增加新的经纱列，通过第二列纬纱固定新的经纱列；

作为本实施例的具体实现方式，具体为：对织机进行高低位变换，在经纱之间形成梭口，从下至上，在每个经纱层的梭口中环向引入第二列纬纱6，第二列纬纱6与第一列纬纱2为同心圆，使圆环形圆柱结构5直径增大，经纱纬纱的交织结构剖面图如图5所示；在每层经纱层中相邻的经纱列之间(如图2、4中的三角区域4)引入一列新的570tex经纱列7，保证经纱密度保持在8根/cm，新的经纱列7被第二列纬纱6固定；

S2d.重复步骤S2c，织造形成圆柱结构

作为本实施例的具体实现方式，具体为：重复步骤S2c进行连续织造，使圆柱结构的直径不断扩大，直至形成直径为40mm的圆柱结构；

S3.在圆柱结构周围继续织造过渡区域，使过渡区域的直径为封顶结构所需的直径，同时逐渐减小过渡区域的厚度至回转壳体薄壁的厚度，完成回转壳体织物的封顶区织造；

作为本实施例的具体实现方式，具体为：

在圆柱结构周围继续织造过渡区域，织机高位变化，将纬纱从下至上环向逐个引入经纱层中，经纱纬纱的交织结构通过如图6左侧堆叠结构引纬形成，绕纬量为4纬，使过渡区域的直径增大；

继续织造过渡区域，织机低位变化，将纬纱从下至上环向逐个引入经纱层中，经纱纬纱的交织结构、绕纬量与步骤S6中一致，使过渡区域的直径增大，同时在相邻经纱列之间加入新的570tex经纱列；

织机高位变化，将纬纱从下至上环向逐个引入经纱层中，经纱纬纱的交织结构改变为通过如图6右侧堆叠结构引纬形成，绕纬量为4纬，使过渡区域的直径增大，厚度减小；

织机低位变化，将纬纱从下至上环向逐个引入经纱层中，经纱纬纱的交织结构、绕纬量与步骤S8中一致，使过渡区域的直径增大，同时在相邻经纱列之间加入新的570tex经纱列；

织机高位变化，将纬纱从下至上环向逐个引入经纱层中，经纱纬纱的交织结构改变为通过如图7左侧堆叠结构引纬形成，绕纬量改为3纬，使过渡区域的直径增大，厚度减小；

织机低位变化，将纬纱从下至上环向逐个引入经纱层中，经纱纬纱的交织结构、绕纬量与步骤S10中一致，使过渡区域的直径增大，同时在相邻经纱列之间加入新的570tex经纱列；

织机高位变化，将纬纱从下至上环向逐个引入经纱层中，经纱纬纱的交织结构改变为通过如图7右侧堆叠结构引纬形成，绕纬量为3纬，使过渡区域的直径增大，厚度减小；

织机低位变化，将纬纱从下至上环向逐个引入经纱层中，经纱纬纱的交织结构、绕纬量与步骤S12中一致，使过渡区域的直径增大，同时在相邻经纱列之间加入新的570tex经纱列；

织机高位变化，将纬纱从下至上环向逐个引入经纱层中，经纱纬纱的交织结构改变为通过如图8左侧堆叠结构引纬形成，绕纬量改为2纬，使过渡区域的直径增大，厚度减小；

织机低位变化，将纬纱从下至上环向逐个引入经纱层中，经纱纬纱的交织结构、绕纬量与步骤S14中一致，使过渡区域的直径增大，同时在相邻经纱列之间加入新的570tex经纱列；

织机高位变化，将纬纱从下至上环向逐个引入经纱层中，经纱纬纱的交织结构改变为通过如图8右侧堆叠结构引纬形成，绕纬量为2纬，使过渡区域的直径增大，厚度减小；

织机低位变化，将纬纱从下至上环向逐个引入经纱层中，经纱纬纱的交织结构、绕纬量与步骤S16中一致，使过渡区域的直径增大，同时在相邻经纱列之间加入新的570tex经纱列；

如图10，形成过渡区域8，从而完成回转壳体封顶区9的织造；

S4.以芯模为模具，在回转壳体织物的封顶区9的下方织造回转壳体织物的薄壁区10，得到回转壳体织物；

S5.整体织造完成后，将定位装置取出，在圆柱结构上定位装置所在位置法向穿入多合股纱线。

实施例二

本实施例为玻璃纤维回转壳体封顶织物，织物顶部封顶区圆柱结构的厚度为26mm，直径为30mm，薄壁区厚度为15mm，薄壁区底端直径为100mm，织物总高为150mm。其工艺参数设计如表2所示。

表2石英封顶织物参数表

本实施例所述的一种回转壳体织物的封顶织造方法，具体步骤如下：

S1.在芯模顶部设置定位装置；

作为本实施例的具体实现方式，具体为：将织造芯模安装至织造平台，将定位装置3安装至芯模的顶端，定位装置为直径为1mm的圆柱体，圆柱体高度大于26mm；

S2.以定位装置为中心，织造圆柱结构，包括：

S2a.在定位装置周围布置若干层经纱层，每层经纱层均具有若干列经纱，经纱以定位装置为中心，在定位装置的周向上布置，且向外延伸；

作为本实施例的具体实现方式，具体为：选取480tex的玻璃纤维，在织机上布置30层经纱层，如图1、3所示，以定位装置3为中心，根据选定的经密每层经纱层沿定位装置的周向布置多列经纱1；

S2b.在定位装置的外周引入呈圆形的第一列纬纱，使经纱被第一列纬纱固定；

作为本实施例的具体实现方式，具体为：对织机进行高低位变换，将第一列纬纱2从下至上环向逐个引入每个经纱层中，使经纱1被第一列纬纱2固定，第一列纬纱2以定位装置3为支撑，绕于定位装置3的外周，形成一个厚度为26mm的圆环形细柱结构，如图3所示；

S2c.在经纱层间引入呈圆形的第二列纬纱，经纱与第二列纬纱缠绕形成交织结构，第二列纬纱与第一列纬纱为同心圆，然后在每层经纱层中增加新的经纱列，通过第二列纬纱固定新的经纱列；

作为本实施例的具体实现方式，具体为：对织机进行高低位变换，在经纱之间形成梭口，从下至上，在每个经纱层的梭口中环向引入第二列纬纱6，第二列纬纱6与第一列纬纱2为同心圆，使圆环形圆柱结构5直径增大，经纱纬纱的交织结构如图9；在每层经纱层中相邻的经纱列之间(如图2、4中的三角区域4)引入一列新的480tex经纱列7，保证经纱密度保持在10根/cm，新的经纱列7被第二列纬纱6固定；

S2d.重复步骤S2c，织造形成圆柱结构；

作为本实施例的具体实现方式，具体为：重复步骤S4进行连续织造，直至形成直径为30mm的圆柱结构；

S3.在圆柱结构周围继续织造过渡区域，使过渡区域的直径为封顶结构所需的直径，同时逐渐减小过渡区域的厚度至回转壳体薄壁的厚度，完成回转壳体织物的封顶区织造；

作为本实施例的具体实现方式，具体为：

在圆柱结构周围继续织造过渡区域，织机高位变化，将纬纱从下至上环向逐个引入经纱层中，经纱纬纱的交织结构通过如图7左侧堆叠结构引纬形成，绕纬量为3纬，使过渡区域的直径增大；

继续织造过渡区域，织机低位变化，将纬纱从下至上环向逐个引入经纱层中，经纱纬纱的交织结构、绕纬量与S6中一致，使过渡区域的直径增大，同时在相邻经纱列之间加入新的480tex经纱列；

织机高位变化，将纬纱从下至上环向逐个引入经纱层中，经纱纬纱的交织结构改变为通过如图7右侧堆叠结构引纬形成，绕纬量为3纬，使过渡区域的直径增大，厚度减小；

织机低位变化，将纬纱从下至上环向逐个引入经纱层中，经纱纬纱的交织结构、绕纬量与S8中一致，使过渡区域的直径增大，同时在相邻经纱列之间加入新的480tex经纱列；

织机高位变化，将纬纱从下至上环向逐个引入经纱层中，经纱纬纱的交织结构改变为通过如图8左侧堆叠结构引纬形成，绕纬量改为2纬，使过渡区域的直径增大，厚度减小；

织机低位变化，将纬纱从下至上环向逐个引入经纱层中，经纱纬纱的交织结构、绕纬量与S10中一致，使过渡区域的直径增大，同时在相邻经纱列之间加入新的480tex经纱列；

织机高位变化，将纬纱从下至上环向逐个引入经纱层中，经纱纬纱的交织结构改变为通过如图8右侧堆叠结构引纬形成，绕纬量为2纬，使过渡区域的直径增大，厚度减小；

织机低位变化，将纬纱从下至上环向逐个引入经纱层中，经纱纬纱的交织结构、绕纬量与S12中一致，使过渡区域的直径增大，同时在相邻经纱列之间加入新的480tex经纱列；

如图10，形成过渡区域8，从而完成回转壳体封顶区9的织造；

S4.以芯模为模具，在回转壳体织物的封顶区9的下方织造回转壳体织物的薄壁区10，得到回转壳体织物；

S5.整体织造完成后，将定位装置取出，在圆柱结构上定位装置所在位置法向穿入多合股纱线。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。