CN111910320A

CN111910320A - 平面仿形机织织物多片成型方法

Info

Publication number: CN111910320A
Application number: CN202010750537.5A
Authority: CN
Inventors: 赵谦; 胡方田; 刘海宽; 赵敬; 朱梦蝶; 李丹丹; 梁一博
Original assignee: Nanjing Fiberglass Research and Design Institute Co Ltd
Current assignee: Nanjing Fiberglass Research and Design Institute Co Ltd
Priority date: 2020-07-30
Filing date: 2020-07-30
Publication date: 2020-11-10
Anticipated expiration: 2040-07-30
Also published as: CN111910320B

Abstract

本发明公开了一种平面仿形机织织物多片成型方法，包括：步骤一：将立体织物进行平面展开与仿形设计，折叠为l层片层织物；步骤二：预置排布经纱；步骤三：设计引纬方式，依次引纬，保证纬纱连续，与预置的经纱交织完成织造；步骤四：根据织物仿形平面的尺寸要求进行加减纱、加减层的操作；步骤五：重复步骤三和步骤四直至织造所需长度；步骤六：将织造好的多片平面仿形织物展开，完成立体织物的织造。本发明能够实现不可展开曲面立体织物精确近似仿形织造以及大尺寸截面立体织物的成型，片层折叠方式采用对称层叠、之字层叠或组合方式，将不可展开曲面通过投影计算法，设计合理片数，使得片层长度和曲面母线长度近似相等，满足仿形精度要求。

Description

平面仿形机织织物多片成型方法

技术领域

本发明属于纺织技术领域，具体涉及一种平面仿形机织织物多片成型方法。

背景技术

2.5D平面仿形织物织造是近年来发展起来的一种新型机织工艺技术，改进传统平面机织技术，具有织造技术娴熟、自动化程度高、结构设计简单等特点，便于实现规模化生产，是目前立体织物快速织造的主要技术手段。2.5D平面仿形织物仿形精度高，具有良好的结构整体性，作为复合材料预制体能够提供极佳的层间剪切性能，良好的抗冲击损伤性和高的比强度和比模量，并且结构形状设计灵活，可实现不同方向上性能设计。

无论是现代工业领域还是航空航天领域高温、腐蚀类气体、液体的输送，还是特殊环境下部件的防护，都需要性能优异的复合材料发挥作用。其中等截面和变截面回转体部件是应用最广泛的结构部件，如发动机喷管、高温气体导热管、导弹罩体等，这些部件的广泛应用使得等截面或变截面筒状织物的需求量极大。

现有技术中，采用圆织机织造大型筒状织物或者平面仿形织造大直径回转体织物时，常规机织设备和模具难以满足尺寸要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够实现大尺寸截面织物的快速机织成型、仿形织物仿形精度高、均匀性好的平面仿形机织织物多片成型方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种平面仿形机织织物多片成型方法，包括以下步骤：

步骤一：将立体织物进行平面展开与仿形设计，将立体织物折叠为l层片层织物；

步骤二：预置排布经纱；

步骤三：设计引纬方式，根据设计的引纬方式依次引纬，保证纬纱连续，与预置的经纱交织完成织造；

步骤四：根据织物仿形平面的尺寸要求判断在相应位置是否需要进行加减纱、加减层的操作，若需要则进行相应操作；

步骤五：重复步骤三和步骤四直至织造所需长度；

步骤六：将织造好的多片平面仿形织物展开，完成立体织物的织造。

进一步地，所述步骤一中l层片层织物中的每片织物设计为相同或不同的幅宽，每片织物厚度方向上为单层平面织物或多层的立体织物。

进一步地，所述步骤一中将立体织物折叠为l层片层织物的片层折叠方式是对称折叠或之字折叠或者两者结合的方式。

进一步地，所述步骤二具体包括：经纱总层数为m，m为l的倍数，m/l为每片织物的厚度，经纱总列数k为大于l的正整数，片层中间相隔2个综眼以上。

进一步地，所述步骤三中引纬方式为先由仿形后立体织物的外层向立体织物内层引纬，然后从立体织物的内层向立体织物外层引纬，保证纬纱连续。

进一步地，所述引纬方式包括往复引纬方式，l层片层织物片层之间的纬纱引入顺序为：自最下层片层至最上层片层，然后从最上层片层依次往下回最下层片层形成一个闭环的引纬路径，将所述引纬路径上任一点作为纬纱引入点。

进一步地，所述引纬方式包括之字引纬方式，l层片层织物片层之间的纬纱引入顺序为：自最下层片层至中部某一层片层，然后从中部某一层片层依次向上至最上层片层，然后从最上层片层至所述中部某一层片层的下一层，最后从中部某一层片层的下一层依次往下回最下层片层形成一个闭环的引纬路径，将所述引纬路径上任一点作为纬纱引入点。

进一步地，所述平面仿形机织织物的编织结构包括浅交直联、浅交弯联、正交结构及其组合结构。

进一步地，所述立体织物包括等截面回转体织物、变截面回转体织物、多边形管状织物、异型截面织物。

进一步地，所述步骤六具体包括：将织造好的多片平面仿形织物展开，进行套模或缝合处理，完成立体织物的织造。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

(1)本发明能够实现不可展开曲面立体织物精确近似仿形织造以及大尺寸截面立体织物的成型，片层折叠方式可采用对称层叠、之字层叠或者相互组合的等方式，将不可展开曲面通过投影计算法，设计合理片数，使得片层长度和曲面母线长度近似相等，满足仿形精度要求，实现立体织物的高精度平面仿形织造，也可以使得大尺寸截面织物平面展开后过大的幅宽折叠至适宜织机织造的幅宽限度内，实现其快速织造；

(2)本发明平面仿形织物多片成型方式的织造方法将平面仿形织造技术进行深度挖掘与开发，实现了不可展开曲面高精度平面仿形织造，本发明新型的引纬方式，结合经纱预置技术和加减纱技术，实现了大曲率曲面、大尺寸截面回转体、方形、多边形等立体织物的快速织造，整体均匀性好，制备的复合材料抗冲击、抗分层、耐疲劳性能优异，可广泛应用与航空、航天、武器等领域大尺寸部件的快速生产制备。

附图说明

图1为平面仿形织物多片成型方法多片织物对称折叠方式示意图。

图2为平面仿形织物多片成型方法多片织物之子折叠方式示意图。

图3为平面仿形织物多片成型方法多片织物往复引纬方式示意图。

图4为平面仿形织物多片成型方法多片织物之字引纬方式示意图。

图5为织造多层抛物线型圆锥台织物的立体示意图。

图6为织造多层抛物线型圆锥台织物的折叠示意图。

图7为抛物线型圆锥台织物往复引纬方法示意图。

图8为织造六边形柱体织物的立体示意图。

图9为织造六边形柱体织物的折叠示意图。

图10为六边形柱体织物之字引纬方法示意图。

图11为异形截面多层织物的示意图。

图12为异形截面多层织物的底面示意图。

图13为异形截面多层织物的引纬方法示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

一种平面仿形机织织物多片成型方法，包括以下步骤：

步骤一：将立体织物进行平面展开与仿形设计，将立体织物折叠为l层片层织物，l为2的倍数；

步骤二：预置排布经纱；

步骤五：重复步骤三和步骤四直至织造所需长度；

进一步地，结合图1-2，所述步骤一中将立体织物折叠为l层片层织物的片层折叠方式是对称折叠或之字折叠或者两者结合的方式。

进一步地，结合图3，所述引纬方式包括往复引纬方式，l层片层织物片层之间的纬纱引入顺序为：自最下层片层至最上层片层，然后从最上层片层依次往下回最下层片层形成一个闭环的引纬路径，将所述引纬路径上任一点作为纬纱引入点。

进一步地，结合图4，所述引纬方式包括之字引纬方式，l层片层织物片层之间的纬纱引入顺序为：自最下层片层至中部某一层片层，然后从中部某一层片层依次向上至最上层片层，然后从最上层片层至所述中部某一层片层的下一层，最后从中部某一层片层的下一层依次往下回最下层片层形成一个闭环的引纬路径，将所述引纬路径上任一点作为纬纱引入点，所述中部某一层片层指的是最下层和最上层之间的某一层，这样的引纬方式能够保证纬纱在织物内连续从而提升立体织物环向的力学性能。

对于片层折叠方式为对称折叠时可采用往复引纬方式进行；对于片层折叠方式为之字折叠时采用之字引纬方式引纬。对于单片层内经纱层数为单层时，根据选用的引纬方式依次引纬，保证纬纱连续，完成织造；对于单片层内预置为多层经纱时，设每个片层经纱层数为n，层数自下向上分别为1,2,3……n，自第一片至下一片引纬时，纬纱引入的经纱层数为1——n——1——n……，所有片数该层纬纱引入后，保证纬纱连续将纬纱再次引入至第一片，之后纬纱引入顺序依次为：2——n-1——2——n-1……，3——n-2——3——n-2…………，n——1——n——1……。

实施例1

织造多层抛物线型圆锥台织物(参见图5-6)

设计抛物线型圆锥体织物大端外径为80mm，大端内径79mm，小端外径40mm，小端内径39mm，母线长度为100mm，经纱密度为10根/cm，纬纱密度为4根/cm。

按照平面仿形织物多片成型方法步骤操作实施：

1.根据立体织物外观特点进行平面展开与仿形，抛物线型圆锥台外型曲面为不可展平面，根据投影计算法结果分析，采用两片法织造织物长度与圆锥台母线长度差距较大，仿形精度低，采用四片法(将立体织物展开并对称折叠两次)能够满足织物仿形精度，另外，圆锥台直径相对较小，采用更多片层折叠织造，折叠区域较多，织物幅宽过小不利于织造。因此立体织物采用四片法设计，对称折叠的方式进行织造。

2.立体织物采用四片法织造，织物厚度为等厚1mm，每片层可预置经纱3层，片与片之间经纱层间隔2个综眼以上。圆锥台大端外径为80mm，周长为251.2mm，预置经纱总列数为252列，每片层经纱列数为63列。根据母线长度100mm，预置经纱长度135mm。

3.根据片层间折叠方式不同选用往复引纬、之字引纬等方式进行引纬操作，与预置的经纱交织完成织造。圆锥台织物采用四片法对称折叠方式设计，因此应使用往复引纬方式进行引纬操作。结合图7，为便于操作，设圆锥台织物折叠的四个片层从下向上依次为A、B、C、D片，根据步骤2所述每片间预置经纱3层，可形成4层织口，每片自下向上分别为1、2、3、4层。根据往复引纬方式可知，片层间纬纱引入顺序为A—D—C—B。据前所述，原则上纬纱引入先由仿形后立体织物的外层向立体织物内层引纬，之后从立体织物的内层向立体织物外层引纬，保证纬纱连续，保证织物的整体性。因此纬纱从立体织物外层A1引入，依次通过：D4—C1—B4—A2—D3—C2—B3—A3—D2—C3—B2—A4—D1—C4—B1到下一纬A′4(织物内层)—D′1—C′4—B′1—A′3—D2′—C3′—B2′—A2′—D3′—C2′—B3′—A1′—D4′—C1′—B4′到下一循环织物外层A1。

4.根据织物仿形平面的尺寸要求在相应位置进行加减纱、加减层等操作；采用均匀减纱的方式进行减纱操作。根据小端尺寸计算得出，小端经纱列数为31列，根据抛物线展开曲线合理设计减纱规律。

5.重复3、4步骤，直至织造所需长度。

6.将织造好的多片平面仿形织物展开，进行套模处理，完成所需立体织物的织造。

实施例2

织造六边形柱体织物(参见图8-9)

设计六边形柱体织物边长200mm，垂直高度400mm，厚度1mm，经密10根/cm，纬密4根/cm。

按照平面仿形织物多片成型方法步骤操作实施：

1.根据立体织物外观特点进行平面展开与仿形，将立体织物曲面展开为多片层叠的平面。根据六边形柱形织物特点可采用六片法，之字折叠方式布纱织造。

2.采用六片法织造，采用预置经纱方式排布经纱，根据六边形截面周长计算共需经纱600列，折叠后幅宽200mm，因此所布经纱200列，每片3层，共6片。每片间隔2个综眼以上。根据垂直高度400mm，预置经纱长度600mm。

3.多片层叠方式不同选用往复引纬、之字引纬等方式进行引纬操作，与预置的经纱交织织造。依据六片法折叠特点选用之字引纬方式引纬织造。为便于操作，设六边形织物折叠的六个片层从下向上依次为A、B、C、D、E、F片，根据步骤2所述每片间预置经纱3层，可形成4层织口，每片自下向上分别为1、2、3、4层。根据之字引纬方式可知，片层间纬纱引入顺序为A—D—E—F—C—B。据前所述，原则上纬纱引入先由仿形后立体织物的外层向立体织物内层引纬，之后从立体织物的内层向立体织物外层引纬，保证纬纱连续，保证织物的整体性。因此纬纱从A1引入，依次通过：D4—E1—F4—C1—B4—A2—D3—E2—F3—C2—B3—A3—D2—E3—F2—C3—B2—A4—D1—E4—F1—C4—B1—到下一纬A′4(织物内层)—D′1—E′4—F′1—C′4—B′1—A′3—D′2—E′3—F′2—C′3—B′2—A′2—D′3—E′2—F′3—C′2—B′3—A′1—D′4—E′1—F′4—C′1—B′4—到下一循环织物外层A1。如图10所示。

4.根据织物仿形平面的尺寸要求在相应位置进行加减纱、加减层等操作；柱形织物锥度为0，不需要进行加减纱操作。

5.重复3、4步骤，直至织造所需长度。

6.将织造好的多片平面仿形织物展开，进行套模或缝合等处理，完成所需立体织物的织造要求。

实施例3

织造异型截面织物(参见图11-12所示)

异型截面织物底面截面如图10所示，上弧长100mm，下弧长150mm，织物高度100mm，织物厚度1mm，经纱密度为10根/cm，纬纱密度为4根/cm。

按照平面仿形织物多片成型方法步骤操作实施：

1.根据立体织物外观特点进行平面展开与仿形，异型截面织物外型曲面为不可展平面，根据投影计算法结果分析，采用两片法织造织物，上下片层幅宽不等，为纬纱的连续引入带来困难，同时两片法仿形精度相对较低，因此可采用四片法，对称折叠的方式进行织造，如图11所示。

2.立体织物采用四片法织造，织物厚度为等厚1mm，每片层可预置经纱3层，片与片之间经纱层间隔2个综眼以上。上弧长100mm，下弧长150mm，总周长250mm，预置经纱250列，采用对称折叠方式，自下而上分别为A、B、C、D四个片层，其中A、B预置经纱分别为75列，C、D预置经纱分别为50列。根据母线长度100mm，预置经纱长度140mm。

3.根据片层间折叠方式不同选用往复引纬、之字引纬等方式进行引纬操作，与预置的经纱交织完成织造。异型截面织物采用四片法对称折叠方式设计，因此应使用往复引纬方式进行引纬操作。为便于操作，设圆锥台织物折叠的四个片层从下向上依次为A、B、C、D片，根据步骤2所述每片间预置经纱3层，可形成4层织口，每片自下向上分别为1、2、3、4层。根据往复引纬方式可知，片层间纬纱引入顺序为A—D—C—B。据前所述，原则上纬纱引入先由仿形后立体织物的外层向立体织物内层引纬，之后从立体织物的内层向立体织物外层引纬，保证纬纱连续，保证织物的整体性。因此纬纱从立体织物外层A1引入，依次通过：D4—C1—B4—A2—D3—C2—B3—A3—D2—C3—B2—A4—D1—C4—B1到下一纬A′4(织物内层)—D′1—C′4—B′1—A′3—D2′—C3′—B2′—A2′—D3′—C2′—B3′—A1′—D4′—C1′—B4′到下一循环织物外层A1，引纬方式如图13所示。

4.根据织物仿形平面的尺寸要求在相应位置进行加减纱、加减层等操作；采用均匀减纱的方式进行减纱操作,直至完成封顶。

5.重复3、4步骤，直至织造所需长度。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种平面仿形机织织物多片成型方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤二：预置排布经纱；

步骤五：重复步骤三和步骤四直至织造所需长度；

2.根据权利要求1所述的平面仿形机织织物多片成型方法，其特征在于，所述步骤一中l层片层织物中的每片织物设计为相同或不同的幅宽，每片织物厚度方向上为单层平面织物或多层的立体织物。

3.根据权利要求1所述的平面仿形机织织物多片成型方法，其特征在于，所述步骤一中将立体织物折叠为l层片层织物的片层折叠方式是对称折叠或之字折叠或者两者结合的方式。

4.根据权利要求2或3所述的平面仿形机织织物多片成型方法，其特征在于，所述步骤二具体包括：经纱总层数为m，m为l的倍数，m/l为每片织物的厚度，经纱总列数k为大于l的正整数，片层中间相隔2个综眼以上。

5.根据权利要求4所述的平面仿形机织织物多片成型方法，其特征在于，所述步骤三中引纬方式为先由仿形后立体织物的外层向立体织物内层引纬，然后从立体织物的内层向立体织物外层引纬，保证纬纱连续。

6.根据权利要求5所述的平面仿形机织织物多片成型方法，其特征在于，所述引纬方式包括往复引纬方式，l层片层织物片层之间的纬纱引入方式为：自最下层片层至最上层片层，然后从最上层片层依次往下回最下层片层形成一个闭环的引纬路径，将所述引纬路径上任一点作为纬纱引入点。

7.根据权利要求5所述的平面仿形机织织物多片成型方法，其特征在于，所述引纬方式包括之字引纬方式，l层片层织物片层之间的纬纱引入顺序为：自最下层片层至中部某一层片层，然后从中部某一层片层依次向上至最上层片层，然后从最上层片层至所述中部某一层片层的下一层，最后从中部某一层片层的下一层依次往下回最下层片层形成一个闭环的引纬路径，将所述引纬路径上任一点作为纬纱引入点。

8.根据权利要求6或7所述的平面仿形机织织物多片成型方法，其特征在于，所述平面仿形机织织物的编织结构包括浅交直联、浅交弯联、正交结构及其组合结构。

9.根据权利要求8所述的平面仿形机织织物多片成型方法，其特征在于，所述立体织物包括等截面回转体织物、变截面回转体织物、多边形管状织物、异型截面织物。

10.根据权利要求1所述的平面仿形机织织物多片成型方法，其特征在于，所述步骤六具体包括：将织造好的多片平面仿形织物展开，进行套模或缝合处理，完成立体织物的织造。