CN107336377B - 一种多曲面纤维布预制件的缝合方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多曲面纤维布预制件的新型方法，所述缝合方法包括以下步骤：一、裁剪纤维布；二、铺叠纤维布；三、单元模块缝合，制得单元模块；四、叠加缝合，得到多曲面纤维布预制件半成品；五、穿刺缝合，得到多曲面纤维布预制件。本发明中的缝合方法生产成本低，效率高，易于操作和适应工业化，缝合制得的预制件力学性能强、层间强度高。

Description

一种多曲面纤维布预制件的缝合方法
技术领域
本发明属于纤维布预制件制造方法的技术领域，尤其涉及一种多曲面纤维布预制件的缝合方法。
背景技术
随着科技的日益发展进步，航空、航天领域用复合材料的要求也越来越高，轻质、高强、透波、隐身、隔热、耐烧蚀。预制件作为上述复合材料的增强材料，重要作用日益突出。目前预制件制造主要采用立体编织的缝合方法，常用的是采用2.5D编织，2.5D法向加纱编织，3维多向编织，纤维布穿刺缝合，纤维毡穿刺，纤维布和纤维毡叠层穿刺缝合等方式。但是一般的编织工艺所用时间长，大部分都靠人工完成，耗费大量的人力；且在编织的过程中对纤维的损伤大，导致产品力学性能下降；操作人员的技术熟练程度，操作时的个体差异，也会对产品的性能造成影响。除此之外，纤维布穿刺缝合层间连接方式单一，当复合材料产品的上下(内外)表面被加工后，层间缺少连续纤维连接，产品层间性能下降；纤维毡穿刺预制件的复合材料制品由于没有连续纤维增强，因此强度低、易开裂，复合材料产品不同部位密度随产品厚度的增加密度变化范围也越大；纤维布和纤维毡叠层穿刺缝合也存在复合材料产品加工后层间强度降低的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中预制件的缝合方法所需劳动成本高，缝合技术参差不齐，缝合技术不到位造成的预制件力学性能下降和纤维布层间缺少连续纤维导致层间强度降低的问题，提供一种生产成本低，效率高，易于操作和适应工业化，缝合制得的预制件力学性能强和层间强度高的预制件的缝合方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，提供一种多曲面纤维布预制件的缝合方法，所述缝合方法包括以下步骤：
一、裁剪：根据预制件模具形状设计纤维布的单元尺寸并进行裁剪；
二、铺叠：将在步骤一中裁剪所得的n层纤维布逐层铺叠在模具上，每层纤维布的接口位置相互错开；
三、单元模块缝合：用缝合线对步骤二中铺叠所得的各层纤维布进行叠加缝合，得到单元模块；
四、叠加缝合：将步骤三中缝合所得的m个单元模块进行叠加缝合，缝合时采用缝合线重复将第m-2，第m-1，第m个单元模块的3n层纤维布进行缝合，得到多曲面纤维布预制件半成品；
五、穿刺缝合：将步骤四中叠加缝合所得的多曲面纤维布预制件半成品采用迂回贯穿的方式进行缝合，得到多曲面纤维布预制件。
优选地，所述步骤二中的n＝2-8。
优选地，所述步骤三中的缝合采用锯齿交叉式进行走线，针距为3～50mm。
优选地，所述步骤四中的m＝3-60。
优选地，所述步骤五中的缝合的针距为2-55mm。
优选地，所述步骤五中的刺入角度为1-45°。
优选地，所述纤维布为石英纤维、氧化铝纤维、碳纤维、碳化硅纤维、高硅氧纤维或氮化硼纤维。
优选地，所述缝合线为石英纤维缝合线、氧化铝纤维缝合线、碳纤维缝合线、碳化硅纤维缝合线、高硅氧纤维缝合线、氮化硼纤维缝合线。
与现有技术相比，本发明取得了以下有益效果：本发明采用纤维布逐层缝合，增强了纤维布层间强度，充分发挥了纤维布的高强度、结构稳定等性能；单元模块的叠加缝合及多曲面纤维布预制件半成品的穿刺缝合不仅提高了预制件力学性能，也在很大程度上缩短了预制件的制备周期，降低了生产成本；且该缝合方法易于操作，适应工业化。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明中的缝合示意图。
图2是本发明的结构示意图。
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
以下结合附图对本申请作进一步详细说明，但不作为对本申请的限定。
实施例一：
一种多曲面纤维布预制件的缝合方法，所述缝合方法包括以下步骤：
一、裁剪：根据预制件模具形状设计纤维布的单元尺寸并进行裁剪；
二、铺叠：将在步骤一中裁剪所得的6层纤维布逐层铺叠在模具上，每层纤维布的接口位置相互错开；
三、单元模块缝合：用缝合线对步骤二中铺叠所得的各层纤维布进行叠加缝合，缝合时采用锯齿交叉式进行走线，针距为30mm，得到多曲面纤维布预制件的单元模块，缝合后得到的线迹在产品内部现实为直线，在产品表面现实为附着在产品表面的曲线。
四、叠加缝合：将步骤三中缝合所得的30个单元模块进行叠加缝合，先将第1，第2，第3个单元模块的18层纤维布用缝合线缝合在一起，再将第4个单元模块与前述第2，第3个单元模块的18层纤维布用缝合线缝合在一起，如此重复，直到30个单元模块全部缝合在一起得到多曲面纤维布预制件半成品；
五、穿刺缝合：将步骤四中叠加缝合所得到的多曲面纤维布预制件半成品采用迂回贯穿的方式进行缝合，在缝合时采用的刺入角度为5°，缝合的针距为4mm*4mm，最终得到多曲面纤维布预制件。
本实施例中，采用的纤维布为石英纤维布。
本实施例中，采用的缝合线为石英纤维缝合线。
实施例二：
一种多曲面纤维布预制件的缝合方法，所述缝合方法包括以下步骤：
一、裁剪：根据预制件模具形状设计纤维布的单元尺寸并进行裁剪，纤维布为碳纤维纤维布；
二、铺叠：将在步骤一中裁剪所得的8层纤维布逐层铺叠在模具上，每层纤维布的接口位置相互错开；
三、单元模块缝合：用碳纤维缝合线对步骤二中铺叠所得的各层碳纤维纤维布进行叠加缝合，缝合时采用锯齿交叉式进行走线，针距为40mm，得到多曲面纤维布预制件的单元模块，缝合后得到的线迹在产品内部显示为直线，在产品表面显示为附着在产品表面的曲线。
四、叠加缝合：将步骤三中缝合所得的40个单元模块进行叠加缝合，先将第1，第2，第3个单元模块的18层碳纤维纤维布用碳纤维缝合线缝合在一起，再将第4个单元模块与前述第2，第3个单元模块的18层纤维布用碳纤维缝合线缝合在一起，如此重复，直到40个单元模块全部缝合在一起得到多曲面纤维布预制件半成品；
五、穿刺缝合：将步骤四中叠加缝合所得到的多曲面纤维布预制件半成品采用迂回贯穿的方式进行缝合，在缝合时采用的刺入角度为10°，缝合的针距为3mm*3mm，最终得到多曲面纤维布预制件。
本实施例中，采用的纤维布为碳纤维布。
本实施例中，采用的缝合线为碳纤维缝合线。
上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种多曲面纤维布预制件的缝合方法，其特征在于，所述缝合方法包括以下步骤：
一、裁剪：根据预制件模具形状设计纤维布的单元尺寸并进行裁剪；
二、铺叠：将在步骤一中裁剪所得的n层纤维布逐层铺叠在模具上，每层纤维布的接口位置相互错开，所述n＝2-8；
三、单元模块缝合：用缝合线对步骤二中铺叠所得的各层纤维布进行叠加缝合，得到单元模块；本步骤中的缝合采用锯齿交叉式进行走线，针距为3～50mm；
四、叠加缝合：将步骤三中缝合所得的m个单元模块进行叠加缝合，缝合时采用缝合线重复将第m-2，第m-1，第m个单元模块的3n层纤维布进行缝合，得到多曲面纤维布预制件半成品，所述m＝3-60；
五、穿刺缝合：将步骤四中叠加缝合所得的多曲面纤维布预制件半成品采用迂回贯穿的方式进行缝合，刺入角度为1-45°，得到多曲面纤维布预制件。
2.如权利要求1所述的一种多曲面纤维布预制件的缝合方法，其特征在于，所述步骤五中的缝合的针距为2-55mm。
3.如权利要求1或2所述的一种多曲面纤维布预制件的缝合方法，其特征在于，所述纤维布为石英纤维、氧化铝纤维、碳纤维、碳化硅纤维、高硅氧纤维或氮化硼纤维。
4.如权利要求3所述的一种多曲面纤维布预制件的缝合方法，其特征在于，所述缝合线为石英纤维缝合线、氧化铝纤维缝合线、碳纤维缝合线、碳化硅纤维缝合线、高硅氧纤维缝合线、氮化硼纤维缝合线。
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