CN106192196B - 一种封顶织物的缝合织造方法 - Google Patents
一种封顶织物的缝合织造方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种封顶织物的缝合织造方法，该方法首先裁剪不同单元层的平面织物，而后将裁剪好的平面织物铺于模具上并用缠绕纤维固定，逐层由内往外按顺序铺上所有单元层平面织物，最后采用一定缝合方式、角度和密度，将缝合纤维缝入封顶织物单元布中，形成整体封顶织物。
Description
技术领域
本发明涉及一种封顶织物的缝合织造方法。
背景技术
2.5机织物是3D机织物的一个重要分支，织物中的纱线沿与织物的厚度方向呈一定角度的方向配置，多个纱层按层交织，从而构成纱层集合体，是介于2D机织物和3D机织物之间的织物。
封顶织物是3D织物的一个种类，其结构复杂、形状各异、种类繁多。目前对封顶织物的缝合方式中不能很好地解决2.5D织物经、纬纱之间间隙大导致的密度不均匀问题。
发明内容
本发明提出的封顶织物的缝合织造方法，该方法首先裁剪不同单元层的平面织物，而后将裁剪好的平面织物铺于模具上并用缠绕纤维固定，逐层由内往外按顺序铺上所有单元层平面织物，最后采用一定缝合方式、角度和密度，将缝合纤维缝入封顶织物单元布中，形成整体封顶织物。
本发明的一种封顶织物的缝合织造方法，该方法包括有下列步骤：
步骤一，制作模具
采用泡沫原料或者PVC原料加工一个，底面内直径为2r，厚度为d，高度为h的封顶模具；
步骤二，计算所需平面织物的总层数
根据封顶织物厚度D及单层平面织物厚度n来计算出铺设平面织物的总层数N；所述n为单层平面织物的厚度；
步骤三，制作织物模板
步骤31，在步骤一制得的封顶模具的表面裹布，将布与模具的外型面完全贴合后，将其沿裁剪线剪下，展开，得到仿形模板；
步骤32，在仿形模板上铺一平面织物，所述平面织物尺寸以仿形模板为基础，并向外延展一个富余宽度Δd，裁剪，得到第一个平面织物模板；重复步骤32，得到第二个平面织物模板、第三个平面织物模板、……、第Z个平面织物模板；
第二个平面织物模板与仿形模板之间的富余宽度为Δd+d宽，所述d宽为延展尺寸，d宽与每一段所铺平面织物的层数相关，d宽＝n×π×10×Yd；
第三个平面织物模板与仿形模板之间的富余宽度为Δd+2d宽；
第Z个平面织物模板与仿形模板之间的富余宽度为Δd+(Z-1)d宽；
步骤四，剪裁每段纤维织物
步骤41，平铺步骤32得到的第一个平面织物模板后，顺次铺第一段织物所需的层数，裁剪，得到第一段织物单元；
步骤42，平铺步骤32得到的第二个平面织物模板后，顺次铺第二段织物所需的层数，裁剪，得到第二段织物单元；
步骤43，平铺步骤32得到的第三个平面织物模板后，顺次铺第三段织物所需的层数，裁剪，得到第三段织物单元；
步骤44，平铺步骤32得到的第Z个平面织物模板后，顺次铺第Z段织物所需的层数，裁剪，得到第Z段织物单元；
步骤五，裹布及缠绕环向纱
步骤5A，将步骤一制得的封顶模具固定于缝合机设备的加工平台上；
步骤5B，将步骤41制得的第一段织物单元完全贴合包覆在封顶模具的外型面上，并通过夹具固定；
步骤5C，用缠绕纤维纱由大端往小端按照母向1～10mm每圈的密度缠绕，缠绕纤维穿过搭接处收紧，直至缠绕纤维全部缠完，将夹具松开，并剪去多余搭接处，得到第一预成型体；
步骤5D，将步骤42制得的第二段织物单元完全贴合包覆在第一预成型体上，通过夹具固定；
步骤5E，用缠绕纤维纱由大端往小端按照母向1～10mm每圈的密度缠绕，缠绕纤维穿过搭接处收紧，直至缠绕纤维全部缠完，将夹具松开，并剪去多余搭接处，得到第二预成型体；
步骤5F，将将步骤43制得的第三段织物单元完全贴合包覆在第二预成型体上，通过夹具固定；
步骤5G，用缠绕纤维纱由大端往小端按照母向1～10mm每圈的密度缠绕，缠绕纤维穿过搭接处收紧，直至缠绕纤维全部缠完，将夹具松开，并剪去多余搭接处，得到第三预成型体；
步骤5H，将步骤44制得的第Z段织物单元完全贴合包覆在第Z个平面织物模板上，通过夹具固定；
步骤5I，用缠绕纤维纱由大端往小端按照母向1～10mm每圈的密度缠绕，缠绕纤维穿过搭接处收紧，直至缠绕纤维全部缠完，将夹具松开，并剪去多余搭接处，得到封顶织物预成型体；
步骤六，缝合
将缝合针穿入缝合纤维，先垂直缝制封顶织物顶部，而后缝合针沿封顶织物母向方向每位移母向单针针距1～10mm后变化缝合针角度1°，调整一定次数后，缝合针刺入角度达到要求的角度，缝合针并沿此角度缝制完成；缝合针沿母向每运动单针针距，均以顶部为圆心，沿环向按照一定缝合方式、角度、深度和环向针距，缝入要求粗细及规格的纱线。
本发明封顶织物的缝合织造方法的优点在于：
①提高了纤维密度均匀性，克服了传统2.5D织物经、纬纱之间间隙大导致的密度不均匀。
②织物纱线细密化，不受纱线的粗细影响，可用任何规格、结构的平面织物，有效克服了2.5D封顶织物特别是较厚2.5D封顶织物只能采用粗纱成型的局限性，提高了织物表面的平整度。
③简化了成型工艺，可以实现封顶织物的快速成型。
附图说明
图1是锥形模具示意图。
图1A是锥形模具的剖面示意图。
图2是本发明的平面织物模板与扇形复形模板之间的富余宽度示意图。
图3是本发明的缠绕环高纱的示意图。
图4是本发明的铺层结构剖面图。
图5A～图5D是封顶模具的结构示意图。
图6A～图6D是缝合针的不同缝合方式示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。
本发明提出了一种封顶织物的缝合织造方法，具体有下列步骤：
步骤一，制作模具
采用泡沫原料或者PVC原料加工一个，底面内直径为2r，厚度为d，高度为h的封顶模具；
在本发明中，封顶模具可以是锥形结构体(图5C)，U形结构体(图5A)，C形结构体，方形结构体(图5B)、球形结构体、梯形结构体(图5D)。当封顶模具为什么构型时，则缝合后得到的封顶织物也是相同的构型。即锥形封顶织物、U形封顶织物、C形封顶织物、方形封顶织物、球形封顶织物或者梯形封顶织物。
步骤二，计算所需平面织物的总层数
根据封顶织物厚度D及单层平面织物厚度n来计算出铺设平面织物的总层数N；
所述n为单层平面织物的厚度。
步骤三，制作织物模板
步骤31，在步骤一制得的封顶模具的表面裹布，将布与模具的外型面完全贴合后，将其沿裁剪线剪下，展开，得到仿形模板；
步骤32，在仿形模板上铺一平面织物，所述平面织物尺寸以仿形模板为基础，并向外延展一个富余宽度Δd，裁剪，得到第一个平面织物模板；重复步骤32，得到第二个平面织物模板、第三个平面织物模板、……、第Z个平面织物模板。
在本发明中，Z为平面织物模板的总数，N为铺层的纤维织物的总层数，z为封顶织物的铺层间隔数，一般为每铺设5～30层平面织物，则需要更换铺依据平面织物模板剪裁的平面织物。所述的每铺设5～30层平面织物称为一段，记为Y，每一段铺设达到织物层数后的厚度记为Yd。
在本发明中，第二个平面织物模板与仿形模板之间的富余宽度为Δd+d宽，所述d宽为延展尺寸，d宽与每一段所铺平面织物的层数相关，d宽＝n×π×10×Yd。
第三个平面织物模板与仿形模板之间的富余宽度为Δd+2d宽。
第Z个平面织物模板与仿形模板之间的富余宽度为Δd+(Z-1)d宽。
步骤四，剪裁每段纤维织物
步骤41，平铺步骤32得到的第一个平面织物模板后，顺次铺第一段织物所需的层数，裁剪，得到第一段织物单元；
步骤42，平铺步骤32得到的第二个平面织物模板后，顺次铺第二段织物所需的层数，裁剪，得到第二段织物单元；
步骤43，平铺步骤32得到的第三个平面织物模板后，顺次铺第三段织物所需的层数，裁剪，得到第三段织物单元；
步骤44，平铺步骤32得到的第Z个平面织物模板后，顺次铺第Z段织物所需的层数，裁剪，得到第Z段织物单元。
步骤五，裹布及缠绕环向纱
步骤5A，将步骤一制得的封顶模具固定于缝合机设备的加工平台上；
步骤5B，将步骤41制得的第一段织物单元完全贴合包覆在封顶模具的外型面上，并通过夹具固定；
步骤5C，用缠绕纤维纱由大端往小端(即模具显示出的开口端1B向尖部1D的方向)按照母向1～10mm每圈的密度缠绕，缠绕纤维穿过搭接处收紧，详见图3，直至缠绕纤维全部缠完，将夹具松开，并剪去多余搭接处，得到第一预成型体；
在本发明中，重复步骤5B和步骤5C来制作预成型体。
步骤5D，将步骤42制得的第二段织物单元完全贴合包覆在第一预成型体上，通过夹具固定；
步骤5E，用缠绕纤维纱由大端往小端(即模具显示出的开口端1B向尖部1D的方向)按照母向1～10mm每圈的密度缠绕，缠绕纤维穿过搭接处收紧，详见图3，直至缠绕纤维全部缠完，将夹具松开，并剪去多余搭接处，得到第二预成型体；
步骤5F，将将步骤43制得的第三段织物单元完全贴合包覆在第二预成型体上，通过夹具固定；
步骤5G，用缠绕纤维纱由大端往小端(即模具显示出的开口端1B向尖部1D的方向)按照母向1～10mm每圈的密度缠绕，缠绕纤维穿过搭接处收紧，详见图3，直至缠绕纤维全部缠完，将夹具松开，并剪去多余搭接处，得到第三预成型体；
步骤5H，将步骤44制得的第Z段织物单元完全贴合包覆在第Z个平面织物模板上，通过夹具固定；
步骤5I，用缠绕纤维纱由大端往小端(即模具显示出的开口端1B向尖部1D的方向)按照母向1～10mm每圈的密度缠绕，缠绕纤维穿过搭接处收紧，详见图3，直至缠绕纤维全部缠完，将夹具松开，并剪去多余搭接处，得到封顶织物预成型体。
在本发明中，参见图4所示的铺层方式进行织物铺层，对于层数的要求是依据了封顶织物所能达到的性能来决定的。
步骤六，缝合
将缝合针穿入缝合纤维，先垂直缝制封顶织物顶部，而后缝合针沿封顶织物母向方向每位移母向单针针距1～10mm后变化缝合针角度1°，调整一定次数后，缝合针刺入角度达到要求的角度，缝合针并沿此角度缝制完成。缝合针沿母向每运动单针针距，均以顶部为圆心，沿环向按照一定缝合方式、角度、深度和环向针距，缝入要求粗细及规格的纱线。
在本发明中，参见图6A、图6B、图6C和图6D所示，缝合可以采用直角穿出缝合方式、斜角穿出缝合方式、直角未穿出缝合方式、斜角未穿出缝合方式。
经本发明的方法制得的封顶织物包括锥形体封顶织物、方形体封顶织物、球形体封顶织物、梯形体封顶织物等所有有顶部的封顶织物。
在本发明中选用的平面织物和缝合纤维所用原材料为碳纤维、石英玻璃纤维、碳化硅纤维、氮化硼纤维、氧化铝纤维、无碱玻璃纤维、高强玻璃纤维、低介电玻璃纤维、高模量玻璃纤维、玄武岩纤维、高密度聚乙烯纤维、芳纶纤维等的任意一种或几种。
在本发明中选用的平面织物结构没有限制，包括平纹、斜纹、缎纹、2.5D结构、三维多向编织结构、针刺结构、缝合结构、正交三向结构、毡的任意一种或几种。
实施例1
现需制作一个底部内径300mm，内高度500mm，厚度30mm的锥形壳体织物，所用石英布为武汉鑫友泰光电科技有限公司生产的0.28mm厚缎纹环氧石英玻璃纤维布，缠绕及缝合纱线为武汉鑫友泰光电科技有限公司生产的195tex环氧石英玻璃纤维纱，缠绕纱线规格为195tex×1股，缝合采用直角穿出缝合方式，缝合纱线规格为195tex×2股，缝合环向针距和母向针距均为5mm/针。预制体如图1所示。
在本发明中的一种封顶织物的缝合织造方法的工艺步骤为：
步骤一，制作模具
设计一个底面内直径2r为300mm，厚度d为30mm，高度h为500mm的泡沫锥形模具1；
制作的泡沫锥形模具如图1、图1A所示，锥形模具1为空心体结构，其内部称为内型面1A，相对的外部称为外型面1C，开放端为开口端面1B，密封端为模具尖部1D。其中，模具尖部1D的锥度角记为β，β＝17～30度。锥形模具1的锥形边长记为b，单位为mm。
步骤二，计算所需平面织物的总层数
根据封顶织物厚度D＝20mm及单层平面织物厚度n来计算出铺设石英布的总层数N，实际应用时取大整数，即72层。所述n为单层平面织物的厚度，n＝0.28mm。
步骤三，制作织物模板
步骤31，在步骤一制得的泡沫锥形模具1的表面裹布，将布与模具的外型面1C完全贴合后，将其沿裁剪线(如图1A所示)剪下，展开，得到扇形仿形模板2；
步骤32，在扇形仿形模板2上铺一纤维织物，所述纤维织物尺寸以扇形仿形模板为基础，并向外延展一个富余宽度Δd＝20mm，裁剪，得到第一个平面织物模板3，见图2所示。重复步骤32，得到第二个平面织物模板、第三个平面织物模板、……、第Z个平面织物模板。
在本发明中，Z为平面织物模板的总数，N为铺层的纤维织物的总层数，z为封顶织物的铺层间隔数，一般为每铺设20层纤维织物，则需要铺一个平面织物模板。所述的每铺设20层纤维织物称为一段，记为Y，每一段铺设达到纤维织物层数后的厚度记为Yd。
在本发明中，第二个平面织物模板与扇形仿形模板之间的富余宽度为Δd+d宽，所述d宽为延展尺寸，d宽与每一段所铺纤维织物的层数相关，d宽＝n×π×10×Yd。
第三个平面织物模板与扇形仿形模板之间的富余宽度为Δd+2d宽。
第Z个平面织物模板与扇形仿形模板之间的富余宽度为Δd+(Z-1)d宽。
步骤四，剪裁每段纤维织物
步骤41，平铺步骤32得到的第一个平面织物模板3后，顺次铺第一段织物所需的10层数，裁剪，得到第一段织物单元；
步骤42，平铺步骤32得到的第二个平面织物模板后，顺次铺第二段织物所需的10层数，裁剪，得到第二段织物单元；
步骤43，平铺步骤32得到的第三个平面织物模板后，顺次铺第三段织物所需的10层数，裁剪，得到第三段织物单元；
步骤44，平铺步骤32得到的第Z个平面织物模板后，顺次铺第Z段织物所需的10层数，裁剪，得到第四段织物单元。
步骤五，裹布及缠绕环向纱
步骤5A，将步骤一制得的锥形模具1固定于缝合机设备的加工平台上；
步骤5B，将步骤41制得的第一段织物单元完全贴合包覆在封顶模具的外型面上，并通过夹具固定；
步骤5C，用1股195tex环氧石英玻璃纤维纱由大端往小端(即模具显示出的开口端1B向尖部1D的方向)按照母向5mm每圈的密度缠绕，石英玻璃纤维穿过搭接处收紧，详见图3，直至缠绕纤维全部缠完，将夹具松开，并剪去多余搭接处，得到第一预成型体；
步骤5D，将步骤42制得的第二段织物单元完全贴合包覆在第一预成型体上，并通过夹具固定；
步骤5E，用1股195tex环氧石英玻璃纤维纱由大端往小端(即模具显示出的开口端1B向尖部1D的方向)按照母向5mm每圈的密度缠绕，石英玻璃纤维穿过搭接处收紧，详见图3，直至缠绕纤维全部缠完，将夹具松开，并剪去多余搭接处，得到第二预成型体；
步骤5F，将步骤43制得的第三段织物单元完全贴合包覆在第二预成型体上，并通过夹具固定；
步骤5G，用1股195tex环氧石英玻璃纤维纱由大端往小端(即模具显示出的开口端1B向尖部1D的方向)按照母向5mm每圈的密度缠绕，石英玻璃纤维穿过搭接处收紧，详见图3，直至缠绕纤维全部缠完，将夹具松开，并剪去多余搭接处，得到第三预成型体；
步骤5H，将步骤44制得的第四段织物单元完全贴合包覆在第三预成型体上，并通过夹具固定；
步骤5I，用1股195tex环氧石英玻璃纤维纱由大端往小端(即模具显示出的开口端1B向尖部1D的方向)按照母向5mm每圈的密度缠绕，石英玻璃纤维穿过搭接处收紧，详见图3，直至缠绕纤维全部缠完，将夹具松开，并剪去多余搭接处，得到封顶织物预成型体。
在本发明中，参见图4所示的铺层方式进行织物铺层，对于层数的要求是依据了封顶织物所能达到的性能来决定的。
步骤六，缝合
将缝合针穿入缝合纤维，先垂直缝制封顶织物顶部，而后缝合针沿封顶织物母向方向每位移母向针距5毫米变化缝合针角度1°，调整73次母向针距后，缝合针刺入角度为90°，缝合针并沿此角度缝制完成。缝合针沿母向每运动5mm，均以顶部为圆心，沿环向按照缝合针距5mm，直角穿出的缝合方式缝入纱线形成封顶织物，缝合用纱采用为195tex×2股，缝合深度为大于30mm。
本发明是一种封顶织物的缝合织造方法，所要解决的是如何用缝合工艺织造封顶织物在间隙大导致的密度不均匀的技术问题，该方法通过模板精确裁剪相关单元层平面织物，而后用缠绕纤维将其固定在缝合模具上，最后采用缝合工艺将缝合纤维按一定的缝合方式、角度、密度刺入各单元层，使其连接成为整体封顶织物。
Claims (4)
1.一种封顶织物的缝合织造方法，该方法包括有：
步骤一，制作模具
采用泡沫原料或者PVC原料加工一个，底面内直径为2r，厚度为d，高度为h的封顶模具；
步骤二，计算所需平面织物的总层数
根据封顶织物厚度D及单层平面织物厚度n来计算出铺设平面织物的总层数N；所述n为单层平面织物的厚度；
其特征在于：还包括有下列步骤：
步骤三，制作织物模板
步骤31，在步骤一制得的封顶模具的表面裹布，将布与模具的外型面完全贴合后，将其沿裁剪线剪下，展开，得到仿形模板；
步骤32，在仿形模板上铺一平面织物，所述平面织物尺寸以仿形模板为基础，并向外延展一个富余宽度Δd，裁剪，得到第一个平面织物模板；重复步骤32，得到第二个平面织物模板、第三个平面织物模板、……、第Z个平面织物模板；
第二个平面织物模板与仿形模板之间的富余宽度为Δd+d宽，所述d宽为延展尺寸，d宽与每一段所铺平面织物的层数相关，d宽＝n×π×10×Yd；Yd为每一段铺设达到织物层数后的厚度；
第三个平面织物模板与仿形模板之间的富余宽度为Δd+2d宽；
第Z个平面织物模板与仿形模板之间的富余宽度为Δd+(Z－1)d宽；
步骤四，剪裁每段纤维织物
步骤41，平铺步骤32得到的第一个平面织物模板后，顺次铺第一段织物所需的层数，裁剪，得到第一段织物单元；
步骤42，平铺步骤32得到的第二个平面织物模板后，顺次铺第二段织物所需的层数，裁剪，得到第二段织物单元；
步骤43，平铺步骤32得到的第三个平面织物模板后，顺次铺第三段织物所需的层数，裁剪，得到第三段织物单元；
步骤44，平铺步骤32得到的第Z个平面织物模板后，顺次铺第Z段织物所需的层数，裁剪，得到第Z段织物单元；
步骤五，裹布及缠绕环向纱
步骤5A，将步骤一制得的封顶模具固定于缝合机设备的加工平台上；
步骤5B，将步骤41制得的第一段织物单元完全贴合包覆在封顶模具的外型面上，并通过夹具固定；
步骤5C，用缠绕纤维纱由大端往小端按照母向1～10mm每圈的密度缠绕，缠绕纤维穿过搭接处收紧，直至缠绕纤维全部缠完，将夹具松开，并剪去多余搭接处，得到第一预成型体；
步骤5D，将步骤42制得的第二段织物单元完全贴合包覆在第一预成型体上，通过夹具固定；
步骤5E，用缠绕纤维纱由大端往小端按照母向1～10mm每圈的密度缠绕，缠绕纤维穿过搭接处收紧，直至缠绕纤维全部缠完，将夹具松开，并剪去多余搭接处，得到第二预成型体；
步骤5F，将将步骤43制得的第三段织物单元完全贴合包覆在第二预成型体上，通过夹具固定；
步骤5G，用缠绕纤维纱由大端往小端按照母向1～10mm每圈的密度缠绕，缠绕纤维穿过搭接处收紧，直至缠绕纤维全部缠完，将夹具松开，并剪去多余搭接处，得到第三预成型体；
步骤5H，将步骤44制得的第Z段织物单元完全贴合包覆在第Z个平面织物模板上，通过夹具固定；
步骤5I，用缠绕纤维纱由大端往小端按照母向1～10mm每圈的密度缠绕，缠绕纤维穿过搭接处收紧，直至缠绕纤维全部缠完，将夹具松开，并剪去多余搭接处，得到封顶织物预成型体；
步骤六，缝合
将缝合针穿入缝合纤维，先垂直缝制封顶织物顶部，而后缝合针沿封顶织物母向方向每位移母向单针针距1～10mm后变化缝合针角度1°，调整一定次数后，缝合针刺入角度达到要求的角度，缝合针并沿此角度缝制完成；缝合针沿母向每运动单针针距，均以顶部为圆心，沿环向按照一定缝合方式、角度、深度和环向针距，缝入要求粗细及规格的纱线。
2.根据权利要求1所述的一种封顶织物的缝合织造方法，其特征在于：平面织物和缝合纤维所用原材料为碳纤维、石英玻璃纤维、碳化硅纤维、氮化硼纤维、氧化铝纤维、无碱玻璃纤维、高强玻璃纤维、低介电玻璃纤维、高模量玻璃纤维、玄武岩纤维、高密度聚乙烯纤维、芳纶纤维的任意一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种封顶织物的缝合织造方法，其特征在于：缝合采用直角穿出缝合方式、斜角穿出缝合方式、直角未穿出缝合方式或斜角未穿出缝合方式。
4.根据权利要求1所述的一种封顶织物的缝合织造方法，其特征在于：制得的封顶织物构型为锥形结构体、U形结构体、C形结构体、方形结构体、球形结构体或者梯形结构体。
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