CN107523921A - 一种三维正交机织增强体的织造工艺 - Google Patents

一种三维正交机织增强体的织造工艺 Download PDF

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吴震宇
赵伟星
汪茂林
应志平
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Abstract

本发明涉及一种三维正交机织增强体的织造工艺，其用于织造三维正交机织物，所述三维正交机织物由经纱，纬纱和捆绑纱组成；其采用三维编织机通过送经，开口，引纬，打纬和卷曲五个动作，由气缸与伺服电机作为驱动部件，在可编程控制器上实现各个机构的协调运作；其中，引纬采用气缸控制右挡边戳下，然后引纬剑杆引入，之后左挡边戳下，引纬剑杆引回；打纬操作时，纬纱被压实，第一层和最后一层纱线，即捆绑纱上下移动交换，从而起到层间束缚的作用；卷曲由伺服电机驱动丝杆旋转一定圈数实施卷曲操作；如此往复，便能形成一块三维正交机织物。本发明具有织造工艺成本较低，控制方便，可靠性好等诸多优点。

Description

一种三维正交机织增强体的织造工艺
【技术领域】
本发明涉及一种织造工艺的设计及实现方法，具体涉及一种三维正交机织增强体的织造工艺，属于三维纺织技术领域。
【背景技术】
自20世纪80年代起，三维纺织技术得到了迅速的发展。以其中的碳纤维复合材料为例，其强度为钢铁的5倍，而比重仅为钢的1/5。因此传统材料相比于复合材料在某些高科技领域已显的弱势，复合材料自然就得到了高速发展。
传统机织增强体是通过层层铺设得到，其仅在经向和纬向对复合材料有纤维增强作用，这种增强结构缺乏层间约束，故而易发生层间分裂，降低了复合材料的整体性能。
因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种三维正交机织增强体的织造工艺，以克服现有技术中的所述缺陷。
【发明内容】
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种三维正交机织增强体的织造工艺，其以PLC为控制器，气缸作为动力的开口，引纬，打纬驱动部件来使经纬纱垂直平铺，捆绑纱与纬纱交织并贯穿织物起到层间约束作用的织造工艺。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种三维正交机织增强体的织造工艺，其用于织造三维正交机织物，所述三维正交机织物由经纱，纬纱和捆绑纱组成；其采用三维编织机通过送经，开口，引纬，打纬和卷曲五个动作，由气缸与伺服电机作为驱动部件，在可编程控制器上实现各个机构的协调运作；
其中，引纬采用气缸控制右挡边戳下，然后引纬剑杆引入，之后左挡边戳下，引纬剑杆引回；
打纬操作时，纬纱被压实，第一层和最后一层纱线，即捆绑纱上下移动交换，从而起到层间束缚的作用；
卷曲由伺服电机驱动丝杆旋转一定圈数实施卷曲操作；
如此往复，便能形成一块三维正交机织物。
本发明的三维正交机织增强体的织造工艺进一步为：所述经纱设置两层，纬纱设置三层，捆绑纱设置两层；所述纬纱呈Z字形。
本发明的三维正交机织增强体的织造工艺进一步为：所述三维编织机中的开口机构包括四个综框，即分为四层，第一层与最后一层作用于捆绑纱，其余作用于经纱，在纺织过程中，仅有第一层与最后一层的综框上下以气缸为动力上下运动。
本发明的三维正交机织增强体的织造工艺进一步为：所述引纬采用不间断引纬。
本发明的三维正交机织增强体的织造工艺进一步为：送经时采用纱线张力可调的携纱器。
本发明的三维正交机织增强体的织造工艺进一步为：所述开口，引纬，打纬分别由电磁阀控制，而各电磁阀由可编程控制器控制；所述可编程控制器亦控制伺服电机中的驱动器。
本发明的三维正交机织增强体的织造工艺还为：所述可编程控制器上连接有人机交互界面；一直流电源分别为电磁阀、可编程控制器、伺服电机驱动器以及人机交互界面供电。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.本发明的三维正交机织增强体的织造工艺为提高机织增强复合材料的层间性能，在织物厚度方向引入起层间约束作用的捆绑纱。三维正交机织材料作为一种低成本，轻质，高损伤容限和长寿命的复合材料，被广泛应用于航空航天，汽车，船舶等工业领域。该织物由于在平面内的两组纱线不参与交织，因此在经纬向都没有纱线的屈曲，使得材料的强度和刚度都很高。最重要的是该结构有一组厚度方向的捆绑纱，克服了一般层压板复合材料的分层问题，受冲击后不易损伤，机械连接孔和几何形状突变处的强度无明显下降。
2.本发明的三维正交机织增强体的织造工艺的工艺成本较低，控制方便，仅需控制气缸与一伺服电机的运作即可。同时，张力可调的携纱器与卷曲机构能够加强织物的多样性，能够织出各种张力与纬密的纺布，增强了各种场合的适应性。而使用PLC控制运动过程，可靠性更强，维护方便，利于工业化的大批量生产，引入人机交互界面，实现了对织造过程的实时控制。
【附图说明】
图1是采用本发明的织造工艺的编织成的三维正交机织物的立体图。
图2是本发明的三维正交机织增强体的织造工艺在引纬结束后的立体图。
图3是本发明的三维正交机织增强体的织造工艺在打纬结束后的织物侧面图。
图4是本发明的三维正交机织增强体的织造工艺的控制原理图。
【具体实施方式】
请参阅说明书附图1至附图4所示，本发明为一种三维正交机织增强体的织造工艺，其用于织造三维正交机织物，所述三维正交机织物由经纱1，纬纱2和捆绑纱3组成。其中，所述经纱1设置两层，纬纱2设置三层，捆绑纱3设置两层；所述纬纱2呈Z字形。
本发明的三维正交机织增强体的织造工艺采用三维编织机通过送经，开口，引纬，打纬和卷曲五个动作，由气缸与伺服电机作为驱动部件，在可编程控制器(PLC)10上实现各个机构的协调运作。
其中，引纬采用气缸控制右挡边4戳下，然后引纬剑杆引入，之后左挡边5戳下，引纬剑杆引回；
打纬操作时，纬纱被压实，第一层和最后一层纱线，即捆绑纱上下移动交换，从而起到层间束缚的作用；
卷曲由伺服电机6驱动丝杆旋转一定圈数实施卷曲操作；
如此往复，便能形成一块三维正交机织物。
其中，所述三维编织机中的开口机构包括四个综框，即分为四层，第一层与最后一层作用于捆绑纱，以Z1，Z2框代称，其余为经纱，以Y1，Y2框代称，在纺织过程中，仅有Z1，Z2框上下以气缸为动力上下运动，而Y1，Y2框固定不动，以此达到联结经纱纬纱的目的。
所述引纬采用不间断引纬，分为三层，依次插入上述四层之间，由于采用的为不间断的引纬，故在引纬过程中，需要对纺布两侧进行固定，既要对本次纬纱在经纱，捆绑纱之间铺设的定型，也要对上一次打纬成型的纬纱进行固定，防止在引纬过程中对其造成影响，由此引申出了左右挡边4、5的装置。在实际操作中，最终完成依次引纬的纬纱呈“Z”形，之后由打纬装置进行打纬压紧。
所述送经时采用纱线张力可调的携纱器。
在控制方法上，PLC10通过电磁阀7来控制气缸的开闭，并以此驱动开口，引纬，左右挡边4、5与打纬装置，同时控制一伺服电机6来控制丝杆的旋转，以达到卷曲的目的。也就是说，所述开口，引纬，打纬分别由电磁阀7控制，而各电磁阀7由可编程控制器10控制；所述可编程控制器10亦控制伺服电机6中的驱动器61。
所述述可编程控制器10上连接有人机交互界面11；一直流电源9分别为电磁阀7、可编程控制器10、伺服电机驱动器61以及人机交互界面11供电。
以上的具体实施方式仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种三维正交机织增强体的织造工艺，其用于织造三维正交机织物，其特征在于：所述三维正交机织物由经纱，纬纱和捆绑纱组成；其采用三维编织机通过送经，开口，引纬，打纬和卷曲五个动作，由气缸与伺服电机作为驱动部件，在可编程控制器上实现各个机构的协调运作；
其中，引纬采用气缸控制右挡边戳下，然后引纬剑杆引入，之后左挡边戳下，引纬剑杆引回；
打纬操作时，纬纱被压实，第一层和最后一层纱线，即捆绑纱上下移动交换，从而起到层间束缚的作用；
卷曲由伺服电机驱动丝杆旋转一定圈数实施卷曲操作；
如此往复，便能形成一块三维正交机织物。
2.如权利要求1所述的一种三维正交机织增强体的织造工艺，其特征在于：所述经纱设置两层，纬纱设置三层，捆绑纱设置两层；所述纬纱呈Z字形。
3.如权利要求1所述的一种三维正交机织增强体的织造工艺，其特征在于：所述三维编织机中的开口机构包括四个综框，即分为四层，第一层与最后一层作用于捆绑纱，其余作用于经纱，在纺织过程中，仅有第一层与最后一层的综框上下以气缸为动力上下运动。
4.如权利要求1所述的一种三维正交机织增强体的织造工艺，其特征在于：所述引纬采用不间断引纬。
5.如权利要求1所述的一种三维正交机织增强体的织造工艺，其特征在于：送经时采用纱线张力可调的携纱器。
6.如权利要求1所述的一种三维正交机织增强体的织造工艺，其特征在于：所述开口，引纬，打纬分别由电磁阀控制，而各电磁阀由可编程控制器控制；所述可编程控制器亦控制伺服电机中的驱动器。
7.如权利要求6所述的一种三维正交机织增强体的织造工艺，其特征在于：所述可编程控制器上连接有人机交互界面；一直流电源分别为电磁阀、可编程控制器、伺服电机驱动器以及人机交互界面供电。
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