CN112941716B - 一种半封闭型圆锥预制体的编织成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半封闭型圆锥预制体的编织成型方法，包括：模具顶部织物所有纱线呈辐射状排列，且均通过顶部圆心，将编织机上携纱器按列进行错位移动，引入周向纱线，与编织纱线形成交织，完成交织循环，重复上述步骤，直至得到圆形顶部织物；将圆形顶部织物固定在模具顶端，沿圆形顶部织物继续编织圆锥主体织物，直至得到半封闭型圆锥预制体。纱线从顶部到身部连续不间断，可增强圆锥顶部承力性能；采用多层圆形织物封闭圆锥顶部，更符合圆锥顶部几何结构，封闭性好，并且可以与身部织物自然平滑连接。

Description

一种半封闭型圆锥预制体的编织成型方法

技术领域

本发明属于纺织方法技术领域，涉及一种半封闭型圆锥预制体的编织成型方法。

背景技术

半封闭型圆锥复合材料是空天领域应用中常见的一种异形构件，比如：天线罩体、防护套等。针对这些构件往往要求其具有耐高温、高强度、抗冲刷、不分层、气密性好等性能。高性能纤维三维编织物因其特殊的结构而具有抗分层、耐烧蚀、高损伤容限等性能，凸显出它的应用优势。

目前，半封闭型圆锥预制体制造方法有三种：一种是头部和身部分开制造，然后通过机械连接的方式使其成为一体，这种方法往往连接部位力学性能较差；第二种是针刺整体成型方式，该方法虽然保证了头部和身部的整体性，但与三维编织结构相比，它的层间性能、抗损伤性能等依然较差；第三种是三维编织整体成型方法，该方法既实现了头部和身部的一体成型，又提供了良好的力学性能。

针对三维编织整体成型方法，专利(申请号为201210034019.9、发明名称为“封顶织物的编织方法”)公开的方法是先织造一个多层织物结构的矩形顶部织物，然后通过预留长度经纱和纬纱进行身部织造来实现顶部和身部的一体成型。专利(申请号为200610013430.2、发明名称为“封顶三维织物的织造方法”)公开的顶部和身部同为三维编织结构的纯三维编织方法，其顶部织物也为矩形。这两种三维编织整体成型方法中，都是通过编织一块面积等于或近似于顶部面积的矩形状编织物进行封顶，顶部织物中的纱线均平行于顶部中心线，并不是所有的纱线都通过顶部中心点。

本发明旨在提供一种用纱线通过圆锥顶部中心点的圆形编织进行圆锥顶部封闭的编织方法，来弥补现有技术的不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种半封闭型的圆锥预制体编织成型方法，采用纱线通过圆锥顶部中心的圆形编织物实现顶部封闭。

本发明所采用的技术方案是，一种半封闭型圆锥预制体的编织成型方法，采用成型装置进行编织，成型装置包括编织机，编织机上设置有携纱器，还包括有模具，模具上方设置有织造圆台，编织机的数量为偶数，多个编织机沿模具圆周均匀分布，织造圆台上固定有用于将相邻编织机上编织纱线分隔的分纱格栅，包括以下步骤：

步骤1、根据模具的大端尺寸确定编织机数量，将编织纱线按列悬挂在织造圆台上，每个编织纱线两端分别系在两个对称设置的携纱器上，且每个编织纱线经过圆心；

步骤2、先将每个编织机上奇数列或者偶数列携纱器沿径向移动两个携纱器的距离，形成织口；按行沿周向由内而外依次引入周向纱线，与编织纱线形成交织，完成半个交织循环，然后将携纱器恢复至初始平齐状态；

步骤3、将步骤2中未移动的携纱器沿径向移动两个携纱器的距离，且移动方向与步骤2相同，再次形成织口；按行沿周向由外而内依次引入周向纱线，与编织纱线形成交织，完成整个交织循环，然后将携纱器恢复至初始状态；

步骤4、重复步骤2-3，直至得到圆形顶部织物；

步骤5、去掉织造圆台、分纱格栅，将圆形顶部织物固定在模具顶端，并使圆形顶部织物圆心与模具顶点对齐；

步骤6、沿圆形顶部织物继续编织圆锥主体织物，直至得到半封闭型圆锥预制体。

本发明的特点还在于：

在步骤1之前，根据模具顶部外形尺寸，确定半封闭型圆锥预制体密度、尺寸，并计算圆形顶部织物的纱线数量。

步骤6中采用步骤2-3的交织循环方法编织圆锥主体织物。

步骤6中采用三维编织四步法编织圆锥主体织物。

步骤2、3后均需进行整理打紧操作。

本发明的有益效果是：

本发明一种半封闭型圆锥预制体的编织成型方法，适合顶部尺寸较小、相比身部厚度较厚的圆锥体；模具顶部织物所有纱线呈辐射状排列，且均通过顶部圆心，纱线从顶部到身部连续不间断，可增强圆锥顶部承力性能；采用多层圆形织物封闭圆锥顶部，更符合圆锥顶部几何结构，封闭性好，并且可以与身部织物自然平滑连接；采用高性能纤维编织圆锥织物，可以大大减轻圆锥结构件重量，提高力学性能。

附图说明

图1是本发明一种半封闭型圆锥预制体的编织成型方法采用的成型装置的结构示意图；

图2是本发明一种半封闭型圆锥预制体的编织成型方法中实施例1模具的结构示意图；

图3是本发明一种半封闭型圆锥预制体的编织成型方法中纱线悬挂示意图；

图4是本发明一种半封闭型圆锥预制体的编织成型方法中圆形顶部织物纱线均匀排列的结构示意图；

图5a是本发明一种半封闭型圆锥预制体的编织成型方法中携纱器的初始状态图；

图5b是本发明一种半封闭型圆锥预制体的编织成型方法中携纱器的运动状态图；

图5c是本发明一种半封闭型圆锥预制体的编织成型方法中携纱器的另一种运动状态图；

图6是本发明一种半封闭型圆锥预制体的编织成型方法中周向纱线分布图；

图7是本发明一种半封闭型圆锥预制体的编织成型方法中圆形顶部织物的结构图；

图8是本发明一种半封闭型圆锥预制体的编织成型方法工作状态图；

图9是本发明一种半封闭型圆锥预制体的编织成型方法实施例2中模具的结构示意图。

图中：1.编织机，2.模具，3.织造圆台，4.分纱格栅，5.编织纱线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

一种半封闭型圆锥预制体的编织成型方法，如图1所示，采用成型装置进行编织，成型装置包括多对编织机1，编织机1上设置有携纱器，如图2所示，还包括有圆锥模具2，模具2上方设置有织造圆台3，多个编织机1沿模具2圆周均匀分布，且每对编织机1关于织造圆台3中心对称，织造圆台3上固定有用于将相邻编织机1上编织纱线5分隔的分纱格栅4，包括以下步骤：

步骤1、根据模具2顶部外形尺寸测量，确定模具2顶部圆形顶部织物面积、圆形顶部织物圆心处厚度、纤维体积分数，并设计编织圆形顶部织物的纱线数量，其中编织纱线列数必须为偶数，该纱线由编织纱线5和周向纱线组成；

将编织纱线5按列悬挂在织造圆台3上，每列编织纱线5两端分别系在两个对称设置的携纱器上，且每列编织纱线5经过织造圆台3圆心；

步骤2、先将每个编织机1上奇数列或者偶数列携纱器沿径向移动两个携纱器的距离，形成织口；沿周向由内而外依次向每层织口引入周向纱线，与编织纱线5形成交织，完成半个交织循环，然后进行整理打紧操作，具体的，以每一列纱线为一组，沿圆周方向依次将引入的周向纱线打紧至靠近圆心处，最后将携纱器恢复至初始平齐状态；

步骤3、将步骤2中未移动的携纱器沿径向移动两个携纱器的距离，且移动方向与步骤2相同，再次形成织口；沿周向由外而内依次向每层织口引入周向纱线，与编织纱线5形成交织，完成整个交织循环，然后进行整理打紧操作，最后将携纱器恢复至初始状态；

步骤4、重复步骤2-3，直至得到圆形顶部织物；

步骤5、去掉织造圆台3、分纱格栅4，将圆形顶部织物固定在模具2顶端，并使圆形顶部织物圆心与模具2顶点对齐；

步骤6、采用步骤2-3的方法或者三维编织四步法沿圆形顶部织物继续编织圆锥主体织物，直至得到半封闭型圆锥预制体。

实施例1

步骤1、根据模具2顶部外形尺寸测量，确定模具2顶部圆形顶部织物面积为20mm²，圆锥顶部圆心处厚度为6mm，纤维体积分数为45％，采用160tex玻璃纤维，设计编织纱线数量为240根进行编织顶部织物；根据模具2大端尺寸，结合编织机大小情况，设置8台方型编织机，并将其按照图2所示分布；

步骤2、将240根纱线按行和列平均分配到8台编织机上，每台编织机分配3列、10行编织纱。如图3所示，以任意一台左起第1列纱线为起点，依次标记1、2、3至24，以每台车第1行纱线为起点，依次标记1、2、3至10，第1列第1行携纱器表示为11，第1列第2行携纱器表示为12，第13列第1行携纱器表示为131，第13列第2行携纱器表示为132，以此表示每一个携纱器，通过一条编织纱线5连接的两个携纱器，称为一组对称携纱器，如图3中携纱器11和携纱器131，携纱器12和携纱器132，携纱器23和携纱器142等等就是对称携纱器。挂纱从第1列开始，将编织纱线5按列悬挂在织造圆台3上，每个编织纱线5两端分别系在两个对称设置的携纱器上，且每个编织纱线5经过圆心，第一根编织纱线5一端系在携纱器11上，另一端系在对称携纱器131上，接着第二根编织纱线5一端系在携纱器12上，另一端系在对称携纱器132上，第三根编织纱线5一端系在携纱器13上，另一端系在对称携纱器133上，依次系完所有编织纱线5。挂完所有编织纱线5之后，使所有纱线均匀分布在格栅中，如图4所示，以保证编织过程中，纱线不会左右滑动，导致排列不均匀；

步骤3、布置好所有的编织纱线之后，如图5a所示，每台编织机的携纱器处于平齐状态，以任意一台车左起第1列为起点，按顺序依次进行标记，偶数列(2n)为一组运动纱线，奇数列(2n+1)为一组运动纱线，进行交织循环，具体步骤如下：

步骤a、按照如图5b所示规律进行运动，奇数列纱线位置不变，偶数列纱线相对于奇数列纱线向上运动两个纱线的距离，形成织口，此时，相比初始层数由多一层的交织口，即11层的开口；

步骤b、沿周向由内而外依次向每层织口引入周向纱线；具体的，如图6所示，先向最内层纱线织口引入第一层周向纱线，再向第二层纱线织口引入第二层周向纱，之后向第三层纱线织口引入第三层周向纱，以此类推，由内而外，直至将最外层纱线引完，此时完成半个编织循环，然后进行整理打紧操作；最后偶数列纱线向下运动2个携纱器的距离，携纱器恢复至初始平齐状态；

步骤c、按照如图5c所示规律进行第二次运动；偶数列纱线不动，奇数列纱线向上运动2个携纱器的距离，再一次形成织口；

步骤d、沿周向由外而内依次向每层织口引入周向纱线；具体的，先向最外层纱线开口引入第一层周向纱，由外向内，直至引完最内层周向纱，此时为一个完整的编织循环，然后进行整理打紧操作，将引入的所有周向纱整理打紧至上半个编织循环引入的周向纱层(每半个循环引入的所有周向纱线称为周向纱层)附近；

步骤4、重复步骤a-d，直至圆形顶部织物织造完成，即织物外形尺寸满足步骤1所述的圆锥顶部尺寸要求，编织好的圆形顶部织物表面交织纹路如图7所示；

步骤5、去掉织造圆台3、分纱格栅4，将圆形顶部织物固定在模具2顶端，如图8所示，将模具2沿垂直方向往上升适当的高度，通过增加纱线向下的张力而使顶部圆形顶部织物固定在模具顶端，并使圆形顶部织物圆心与模具2顶点对齐；

步骤6、采用三维编织四步法沿圆形顶部织物继续编织圆锥主体织物，直至得到半封闭型圆锥预制体。

具体的，第一步，相邻行的携纱器交替地沿向左或向右的方向移动一个携纱器的位置；第二步，相邻列的携纱器交替地沿向上或向下的方向移动一个携纱器的位置；第三步，与第一步的运动方向相反，相邻行的携纱器交替地沿向左或向右的方向移动一个携纱器；第四步，与第二步的运动方向相反，相邻列的携纱器交替地沿向上或向下的方向移动一个携纱器的位置；由此完成一个机器循环，编织一个花节；不断重复四步法，配合相应的打紧操作，即可使编织纱线相互交织形成最终结构；在编织过程中，随着圆锥尺寸的不断增大，为了保证一定的织物密度，再逐步增加编织纱线，直至将半封闭型圆锥预制体全部编织完成。

实施例2：

如图9所示，模具2顶部圆形顶部织物的面积大小为16mm²，圆形顶部织物圆心处厚度为10mm，纤维体积分数为45％。采用155tex玻璃纤维，设计360根编织纱线编织圆形顶部织物；布置6台方型编织机环形排列，组合成可以编织圆锥构件的组合设备；开始对称式悬挂编织纱线，每台编织机挂3列、20行编织纱，按列上纱，每根纱线均通过织造圆台的圆心，纱线两端头分别系在底部编织机对称的一组携纱器上，通过格栅将所布纱线沿圆周方向呈辐射状排布；布置好纱线之后，按照实施例1中步骤3编织圆形顶部织物，先将纱线按列向交错运动，由内向外引入21层周向纱线，再将编织纱线5交错运动，由外向内引入周向纱线，配合打紧动作，直至圆形顶部织物编织满足尺寸要求；然后将编织好的圆形顶部织物顶在模具顶部，按照三维编织四步编织圆锥身部织物，直到将半封闭型圆锥预制体全部编织完成。

Claims (5)

1.一种半封闭型圆锥预制体的编织成型方法，采用成型装置进行编织，所述成型装置包括编织机（1），所述编织机（1）上设置有携纱器，其特征在于，还包括有圆锥模具（2），所述模具（2）上方设置有织造圆台（3），所述编织机（1）的数量为偶数，多个所述编织机（1）沿模具（2）圆周均匀分布，所述织造圆台（3）上固定有用于将相邻编织机（1）上编织纱线（5）分隔的分纱格栅（4），包括以下步骤：

步骤1、根据模具（2）的大端尺寸确定编织机数量，将编织纱线（5）按列悬挂在所述织造圆台（3）上，每个所述编织纱线（5）两端分别系在两个对称设置的携纱器上，且每个所述编织纱线（5）经过织造圆台（3）圆心；

步骤2、先将每个编织机（1）上奇数列或者偶数列携纱器沿径向移动两个携纱器的距离，形成织口；按行沿周向由内而外依次引入周向纱线，与编织纱线（5）形成交织，完成半个交织循环，然后将携纱器恢复至初始平齐状态；

步骤3、将步骤2中未移动的所述携纱器沿径向移动两个携纱器的距离，且移动方向与步骤2相同，再次形成织口；按行沿周向由外而内依次引入周向纱线，与编织纱线（5）形成交织，完成整个交织循环，然后将所述携纱器恢复至初始平齐状态；

步骤4、重复步骤2-3，直至得到圆形顶部织物；

步骤5、去掉织造圆台（3）、分纱格栅（4），将所述圆形顶部织物固定在模具（2）顶端，并使圆形顶部织物圆心与模具（2）顶点对齐；

步骤6、沿所述圆形顶部织物继续编织圆锥主体织物，直至得到半封闭型圆锥预制体。

2.根据权利要求1所述的一种半封闭型圆锥预制体的编织成型方法，其特征在于，在步骤1之前，根据模具（2）顶部外形尺寸，确定半封闭型圆锥预制体密度、尺寸，并计算圆形顶部织物的纱线数量。

3.根据权利要求1所述的一种半封闭型圆锥预制体的编织成型方法，步骤6中采用步骤2-3所述的交织循环方法编织圆锥主体织物。

4.根据权利要求1所述的一种半封闭型圆锥预制体的编织成型方法，步骤6中采用三维编织四步法编织圆锥主体织物。

5.根据权利要求1所述的一种半封闭型圆锥预制体的编织成型方法，在所述步骤2、3后均需进行整理打紧操作。

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