CN109023669B - 一种具有滑动孔板用于编织三维织物的成型工装 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有滑动孔板用于编织三维织物的成型工装，包括上下底板、压板、压板加强圈、盖板组合和孔板组合，下底板安装在旋转工作台上，上底板与下底板相连，盲孔板与上底板相连，压板加强圈与压板固连后装卡在盲孔板上方的移动滑台上，第二孔板通过定位螺钉与压板定位、紧固，在定位螺钉上自下而上依次装配套筒、第一直线轴承，第一直线轴承装配在加工有通孔的第二孔板上，第二孔板可在定位螺钉进行短行程的滑动，第一盖板和第二盖板放置在碳棒上方，第一孔板和第二盖板相连。各板由光轴实现定位并保证同轴，本发明能为自动编织机引纬剑提供引纬通道，具有整体压纱功能，提高生产效率，降低劳动强度，缩短生产周期的优点。

Description

一种具有滑动孔板用于编织三维织物的成型工装

技术领域

本发明涉及编织成型工装设备技术领域，尤其涉及一种具有滑动孔板用于编织三维织物的成型工装，配合自动编织机使用。

背景技术

碳纤维三维织物是近二十年来诞生的一种新型复合材料，是复合材料中异军突起的一支新秀，它以三维整体织物为增强体，其良好的结构性显著改善了复合材料多方面的的力学特性，从根本上克服了传统层合板层间剪切强度低而且易分层的缺点，在航空、航天、军工、汽车、医疗以及高级体育服务器等领域得到了广泛应用。然而，长期以来三维织物都采用人工编织方式进行，使得三维织物的成型效率低、人工劳动强度大、产品的一致性差。随着社会的进步和经济的发展，人工编织三维织物已不能满足碳纤维复合材料工艺的苛刻要求，因此三维织物成型自动化需求迫切。

传统手工工装有两至三层孔板组成，孔板之间由螺杆连接，上下位置靠螺母定位，精度低，易变形；孔板上阵列的微孔截面为非正多边形即各边孔数不同，导致工装的0°，120°，240°三个方向的织口位置不一致，这对于手工编织操作影响不大但不适用于自动编织机使用；传统工装的多层孔板强度低，定位不精确，结构设计简单，不具备整体压纱功能；孔板材料为普通铝材，碳纤维上浆剂融水后，附在其表面，易发生腐蚀。

发明专利“碳纤维三维织物编织机”授权公告号：ZL201410042753.9，介绍了一种碳纤维三维编织机包括机架以及设置在机架上的碳棒固定架机构、碳棒固定架定位装夹机构、碳棒定量升降机构、编织物定量升降机构、碳棒固定架120°定位旋转机构。碳棒固定架机构包括从上到下依次设置的第一碳棒插盘、第二碳棒插盘、第三碳棒插盘和碳棒底盘；第一碳棒插盘和第二碳棒插盘之间设置有多个定距套，多个定位套均设置在第三碳棒插盘和碳棒底盘之间且设置位置与多个定距套上下相对；第一碳棒插盘、第二碳棒插盘和多个定距套固定连接为一体，每个所述定距套中均固定连接有向下伸出且从上到下依次穿过第三碳棒插盘、定位套、碳棒底盘和碳棒固定架托盘的导柱；第三碳棒插盘、定位套、碳棒底盘和碳棒固定架托盘固定连接为一体；第一碳棒插盘、第二碳棒插盘和第三碳棒插盘上均设置有多个供碳棒插入的碳棒插孔，多个碳棒插孔分布在内切圆直径逐渐增大的多个正六边形上，多个碳棒插孔之间的间距均相等；第一碳棒插盘、第二碳棒插盘和第三碳棒插盘上的碳棒插孔上下相对设置，相邻两行碳棒插孔之间的空隙为供引纱管牵着碳纤维运行的碳纤维通道。该装置结构设计新颖，其不足之处是编织前不能为自动编织机引纬剑提供引纬通道，不具有整体压纱功能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供了一种具有滑动孔板用于编织三维织物的成型工装，用于辅助三维织物自动编织机完成三维织物的自动化生产，该装置采用盲孔版、压板、孔板、盖板分层排布的方式，孔板的分层排布束缚效果好，满足了自动编织机引纬剑对长程引纬通道清晰度的要求，且具有整体压纱的压板，两者结合提高了引纬的成功率和产品的一致性，其结构紧凑，设计新颖合理，降低了劳动强度，提高了生产效率和生产质量，实用性强，通用性好，使用效果好，便于推广使用。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种具有滑动孔板用于编织三维织物的成型工装，其特征在于：包括下底板、上底板、盲孔板、压板、压板加强圈、第二孔板和第一孔板，所述下底板安装在转动工作台圆盘上，所述上底板与下底板通过第二直线轴承、直线轴承套和中心套筒相连组成工装底板；所述盲孔板通过销钉与上底板定位，由螺栓紧固；所述压板加强圈与压板固连后装卡在编织机移动滑台上；所述第二孔板放置在压板上方，通过定位螺钉与压板定位、固连，在定位螺钉上自下而上依次装配套筒、第一直线轴承；所述第一直线轴承装配在加工有通孔的第二孔板上，装配有第一直线轴承的第二孔板可在定位螺钉上进行短行程的滑动；盖板组合中的第一盖板和第二盖板放置在碳棒上方，孔板组合中的第一孔板通过孔板固定件和第二盖板相连。所述下底板通过销钉与转动工作台定位，通过螺栓与转动工作台圆盘固连，使工装整体可随工作台升降、平动以及绕自身轴线的转动。所述压板可随工作台平动和绕自身轴线的转动，该压板上下位置被固定在移动滑台上，不随工作台升降。所述第一孔板、第二孔板、压板及盲孔板上加工有等距密排的微孔，等距密排的微孔截面为正多边形，且各边孔数相同。所述第一孔板、第二孔板、压板及盲孔板上呈阵列布置的微孔截面为正多边形，且各边孔数相同，微孔截面外边缘为正多边形。

本发明由多个孔板分层排布，自下而上依次为工装底板、盲孔板、压板、压板加强圈、第二孔板、第一孔板以及盖板，工装底板由上、下底板通过第二直线轴承、直线轴承套和中心套筒连接而成，下端和转动工作台圆盘固连，用于定位安装孔板和压板，使工装整体随工作台升降、前后移动和绕自身轴线转动，中心套筒下端留有观察口，用来观察工装安装时中心定位销钉是否到位，工装上底板留有碳纤维助剂导流孔，用于导流多余助剂，上下底板之间放有助剂回收盒，用于回收助剂；盲孔板定位安装在工装上底板上，盲孔板微孔直径和压板微孔直径相同，便于织物编织完成后整体脱离盲孔板，盲孔板微孔周围加工有碳纤维助剂导流槽和导流孔，多余助剂通过导流槽、导流孔流入助剂回收盒；盲孔板上方为压板，用于束缚碳棒和整体自动压纱，更好的满足了工艺要求，有利于实现编织的自动化；压板孔径略大于孔板直径，有利于整体压纱过程中减少压板微孔对碳棒的损伤，降低压纱阻力；压板加强圈与压板固连，可增加压板的刚度，上端装卡在编织机滑台上，固定其上下位置，与编织机加压板配合使压板与工装及工作台平动时同步，随工作台前后移动，完成每层的编织工作，编织完成若干循环后，可进行整体自动压纱；压板的上方为第二孔板，压板上加工有螺纹孔，用于装配定位螺钉，套筒装配在定位螺钉上，第二孔板内加工有安装直线轴承的通孔，用于安装第一直线轴承，第一直线轴承装配在定位螺钉上，在定位螺钉上第一直线轴承装配在套筒的上方，第一直线轴承可在定位螺钉上进行短行程的滑动；由于受到生产工艺的限制，成型工装所用碳棒不能全部满足理想刚性碳棒的要求，因此在整体压纱过程中碳棒与孔板存在摩擦力，第一直线轴承在定位螺钉上短行程的滑动能够起到缓冲的作用，能够有效的降低因非理想刚性碳棒对压纱过程和产品性能的影响；孔板的孔径略大于碳棒直径，便于碳棒在孔板中上下移动，孔板数量可根据碳棒的高度适当减少；盖板放置在碳棒上方，与盲孔板一起配合使用限制插入工装孔板微孔中的众多碳棒竖直方向上的运动；随着织物高度的增加，碳棒进入压板加强圈内，第一盖板替代第二盖板固定碳棒的上下位置。

孔板、压板、盖板内加工有安装直线轴承的沉孔，用于安装直线轴承，各板由光轴实现定位并保证同轴，该工装的多个孔板、压板和盲孔板共同配合束缚碳棒，保证碳棒与各板的垂直度，为长行程引纬提供清晰通道，降低整体压纱过程中众多碳棒对工装的阻力，减轻织物成型过程中对碳纤维的损伤，提高引纬效率；孔板、压板及盲孔板呈阵列布置的微孔截面为正多边形，且各边孔数相同，微孔截面外边缘为正多边形，确保工装分别在的0°、120°、240°三个角度的织口位置不发生偏移。三维织物成型工装辅助轴编成型自动编织机完成了自动化生产，提高了生产效率，降低了劳动强度，缩短了生产周期。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明适用于成型自动编织机自动化生产，盲孔板、压板和多个孔板共同配合，对碳棒各向束缚效果好，使长程引纬通道清晰，引纬剑能够准确地进入编织通道完成编织工作，引纬成功率高；压板与压板加强圈固连并装卡在编织机滑台上，压板沿编织机滑台前后移动，不随升降工作台升降，上下升降盲孔板可实现自动整体压纱，确保织物密实密度均匀一致，保证使用该工装生产的织物质量指标一致性好，也可用于手工操作，适用性强。

附图说明

下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明，本发明的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本发明的解释说明，而不构成对本发明的任何意义上的限制，在附图中：

图1是本发明的结构示意图

图2是本发明图1的左视图

图3是本发明图1的俯视图

图4是本发明压板的俯视图

图5是本发明压板的剖视图

图6是本发明第二盖板的结构示意图

图7是本发明第一盖板的结构示意图

图8是本发明第一孔板的结构示意图

图9是本发明第二孔板的结构示意图

图10是本发明压板加强圈的结构示意图

图11是本发明压板的结构示意图

图12是本发明盲孔板的结构示意图

图13是本发明上底板的结构示意图

图14是本发明下底板的结构示意图

图15是本发明直线轴承套筒的结构示意图

图16是本发明中心套筒的结构示意图

图17是本发明的轴测图

图中：

1、下底板 2、上底板

3、盲孔板 4、压板

5、压板加强圈 6、第一孔板

7、第一盖板 8、第二盖板

9、第二直线轴承 10、光轴

11、孔板固定件 12、碳棒

13、销钉 14、直线轴承套

15、中心套筒 16、第二孔板

17、套筒 18、定位螺钉

19、第一直线轴承

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。

如图1至图17所示，一种具有滑动孔板用于编织三维织物的成型工装，包括下底板1、上底板2、盲孔板3、压板4、压板加强圈5、第二孔板16和第一孔板6，下底板1安装在转动工作台圆盘上，该下底板1通过销钉13与转动工作台定位，通过螺栓与转动工作台圆盘固连，使工装整体可随工作台升降、平动以及绕自身轴线的转动；上底板2与下底板1通过第二直线轴承9、直线轴承套14和中心套筒15相连组成工装底板；盲孔板3通过销钉13与上底板2定位，由螺栓紧固；压板加强圈5与压板4固连后装卡在编织机移动滑台上，位于盲孔板的正上方，压板4可随工作台平动和绕自身轴线的转动，该压板上下位置被固定在移动滑台上，不随工作台升降；第二孔板16放置在压板4上方，通过定位螺钉18与压板4定位、固连，第二孔板16与压板4由套筒17和第一直线轴承19隔开，压板4上加工的螺纹孔用来装配定位螺钉18，在定位螺钉18上自下而上依次装配套筒17、第一直线轴承19，能够更久的束缚碳棒，确保编织过程临近结束时引纬通道依旧保持良好；第一直线轴承19装配在加工有通孔的第二孔板16上，第一直线轴承19装配在定位螺钉18上，在定位螺钉18自下而上依次装配套筒17、第一直线轴承19，第一直线轴承19可在定位螺钉18上进行短行程的滑动；装配有第一直线轴承19的第二孔板16可在定位螺钉18上进行短行程的滑动；第一盖板7和第二盖板8放置在碳棒上方；第一孔板6通过孔板固定件11和第二盖板8相连，利用其自身重力约束上端的碳棒；

本发明由多个孔板分层排布，自下而上依次为工装底板、盲孔板3、压板4、压板加强圈5、第二孔板16、第一孔板6以及盖板，工装底板由上、下底板通过第二直线轴承9、直线轴承套14和中心套筒15连接而成，下端和转动工作台圆盘固连，用于定位安装孔板和压板，使工装整体随工作台升降、前后移动和绕自身轴线转动，中心套筒15下端留有观察口，用来观察工装安装时中心定位销钉是否到位，工装上底板留有碳纤维助剂导流孔，用于导流多余助剂，上下底板之间放有助剂回收盒，用于回收助剂；盲孔板3定位安装在工装上底板2上，盲孔板3微孔直径和压板微孔直径相同，便于织物编织完成后整体脱离盲孔板3，盲孔板3微孔周围加工有碳纤维助剂导流槽和导流孔，多余助剂通过导流槽、导流孔流入助剂回收盒；盲孔板3上方为压板4，用于束缚碳棒和整体自动压纱，更好的满足了工艺要求，有利于实现编织的自动化；压板4孔径略大于孔板直径，有利于整体压纱过程中减少压板微孔对碳棒的损伤，降低压纱阻力；压板加强圈5与压板4固连，可增加压板4的刚度，上端装卡在编织机滑台上，固定其上下位置，与编织机加压板配合使压板4与工装及工作台平动时同步，随工作台前后移动，完成每层的编织工作，编织完成若干循环后，可进行整体自动压纱；压板4的上方为第二孔板16，压板4上加工有螺纹孔，用于装配定位螺钉18，套筒装配在定位螺钉18上，第二孔板16内加工有安装直线轴承的通孔，用于安装第一直线轴承19，第一直线轴承19装配在定位螺钉18上，在定位螺钉18上第一直线轴承19装配在套筒的上方，第一直线轴承19可在定位螺钉18上进行短行程的滑动；由于受到生产工艺的限制，成型工装所用碳棒不能全部满足理想刚性碳棒的要求，因此在整体压纱过程中碳棒与孔板存在摩擦力，第一直线轴承19在定位螺钉18上短行程的滑动能够起到缓冲的作用，能够有效的降低因非理想刚性碳棒对压纱过程和产品性能的影响；孔板的孔径略大于碳棒直径，便于碳棒在孔板中上下移动，孔板数量可根据碳棒的高度适当减少；盖板放置在碳棒上方，与盲孔板3一起配合使用限制插入工装孔板微孔中的众多碳棒竖直方向上的运动；随着织物高度的增加，碳棒进入压板加强圈5内，第一盖板7替代第二盖板8固定碳棒的上下位置。

孔板、压板4、盖板内加工有安装直线轴承的沉孔，用于安装直线轴承，各板由光轴实现定位并保证同轴，该工装的多个孔板、压板4和盲孔板3共同配合束缚碳棒，保证碳棒与各板的垂直度，为长行程引纬提供清晰通道，降低整体压纱过程中众多碳棒对工装的阻力，减轻织物成型过程中对碳纤维的损伤，提高引纬效率；孔板、压板4及盲孔板3呈阵列布置的微孔截面为正多边形，且各边孔数相同，微孔截面外边缘为正多边形，确保工装分别在的0°、120°、240°三个角度的织口位置不发生偏移。三维织物成型工装辅助轴编成型自动编织机完成了自动化生产，提高了生产效率，降低了劳动强度，缩短了生产周期。

工作过程：工装整体(压板4和压板加强圈5除外)随工作台下移，使压板4和盲孔板3间隔一定距离，到达工作位置，工装旋转到0°方向并定位，平动到工作初始位置，引纬剑在压板4下方5mm处，引纬剑前移进入第一个引纬通道，将纱线带入第一个引纬通道，完成第一纬编织，工装整体前移进入下一个引纬通道，引纬剑重复引纬动作，完成第二纬编织，工装随工作台依次前移，引纬剑往复运动，完成0°方向的整层编织，工装旋转120°并定位，完成下一层编织，三层为一个循环，循环数的整数倍时进行自动整体压纱。

自动整体压纱时，工装整体上移，压板4和压板加强圈5上下位置固定，压板加强圈5安装在平动滑台上，待盲孔板3压板4之间的作用力达到预设压力值时，工作台停止上升，将碳纤维压实并保压，以达到立体织物的工艺参数要求，到达保压时间后，工作台下降到工作位置，平动到工作原点，开始下一循环的编织。

随着编织高度的增加，压板4下方碳棒高度逐渐增加，上方碳棒高度逐渐减少，待第一孔板7无法束缚碳棒时，将第一孔板7脱离碳棒，之后随着上方碳棒高度继续减少，当碳棒顶端沉入第二孔板6的微孔中后，再将第二孔板6从压板4上拆除，在织物上方剩余碳棒高度小于编织高度时，脱离压板4，停止编织，将工装整体从工作台上拆卸，将整体织物从盲板中脱离，整体织物编织工作完成。

本发明适用于成型自动编织机自动化生产，盲孔板3、压板4和多个孔板共同配合，对碳棒各向束缚效果好，使长程引纬通道清晰，引纬剑能够准确地进入编织通道完成编织工作，引纬成功率高；压板4与压板加强圈5固连并装卡在编织机滑台上，压板4沿编织机滑台前后移动，不随升降工作台升降，上下升降盲孔板3可实现自动整体压纱，确保织物密实密度均匀一致，保证使用该工装生产的织物质量指标一致性好，也可用于手工操作，适用性强。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (4)

1.一种具有滑动孔板用于编织三维织物的成型工装，其特征在于：包括下底板(1)、上底板(2)、盲孔板(3)、压板(4)、压板加强圈(5)、第二孔板(16)和第一孔板(6)，所述下底板(1)安装在转动工作台的圆盘上，所述上底板(2)与下底板(1)通过第二直线轴承(9)、直线轴承套(14)和中心套筒(15)相连组成工装底板；所述盲孔板(3)通过销钉(13)与上底板(2)定位，由螺栓紧固；所述压板加强圈(5)与压板(4)固连后装卡在编织机移动滑台上；所述第二孔板(16)放置在压板(4)上方，通过定位螺钉(18)与压板(4)定位、固连，在定位螺钉(18)上自下而上依次装配套筒(17)、第一直线轴承(19)；所述第一直线轴承(19)装配在加工有通孔的第二孔板(16)上，装配有第一直线轴承(19)的第二孔板(16)在定位螺钉(18)上进行短行程的滑动；盖板组合中的第一盖板(7)和第二盖板(8)放置在碳棒上方，孔板组合中的第一孔板(6)通过孔板固定件(11)和第二盖板(8)相连；所述压板(4)随转动工作台平动和绕自身轴线的转动，该压板上下位置被固定在移动滑台上，不随转动工作台升降；盲孔板(3)微孔直径和压板(4)微孔直径相同；盲孔板(3)微孔周围加工有碳纤维助剂导流槽和导流孔；压板(4)和压板加强圈(5)除外，工装整体随转动工作台下移，使压板(4)和盲孔板(3)间隔一定距离，到达工作位置，工装旋转到0°方向并定位，平动到工作初始位置，引纬剑在压板(4)下方5mm处，引纬剑前移进入第一个引纬通道，将纱线带入第一个引纬通道，完成第一纬编织，工装整体前移进入下一个引纬通道，引纬剑重复引纬动作，完成第二纬编织，工装随转动工作台依次前移，引纬剑往复运动，完成0°方向的整层编织，工装旋转120°并定位，完成下一层编织，三层为一个循环，循环数的整数倍时进行自动整体压纱；自动整体压纱时，工装整体上移，压板(4)和压板加强圈(5)上下位置固定，待盲孔板(3)和压板(4)之间的作用力达到预设压力值时，转动工作台停止上升，将碳纤维压实并保压，以达到立体织物的工艺参数要求，到达保压时间后，转动工作台下降到工作位置，平动到工作原点，开始下一循环的编织；随着编织高度的增加，压板(4)下方碳棒高度逐渐增加，上方碳棒高度逐渐减少，待第一孔板(6)无法束缚碳棒时，将第一孔板(6)脱离碳棒，之后随着上方碳棒高度继续减少，当碳棒顶端沉入第二孔板(16)的微孔中后，再将第二孔板(16)从压板(4)上拆除，在织物上方剩余碳棒高度小于编织高度时，脱离压板(4)，停止编织，将工装整体从转动工作台上拆卸，将整体织物从盲孔板(3)中脱离，整体织物编织工作完成。

2.根据权利要求1所述的具有滑动孔板用于编织三维织物的成型工装，其特征在于：所述下底板(1)通过销钉(13)与转动工作台定位，通过螺栓与转动工作台圆盘固连，使工装整体随转动工作台升降、平动以及绕自身轴线的转动。

3.根据权利要求1所述的具有滑动孔板用于编织三维织物的成型工装，其特征在于：所述第一孔板(6)、第二孔板(16)、压板(4)及盲孔板(3)上加工有等距密排的微孔，等距密排的微孔截面为正多边形，且各边孔数相同。

4.根据权利要求1所述的具有滑动孔板用于编织三维织物的成型工装，其特征在于：所述第一孔板(6)、第二孔板(16)、压板(4)及盲孔板(3)上呈阵列布置的微孔截面为正多边形，且各边孔数相同，微孔截面外边缘为正多边形。