CN112538679B - 一种中空盒状增强体及其制备方法、中空盒的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种中空盒状增强体及其制备方法、中空盒的制备方法，中空盒预制体包括一体编织的盒底及一体编织的盒身；所述盒身包括盒顶、从盒顶的两侧弯折向下延伸的两个侧壁及任一侧壁的底部向外折弯的第一连接部，所述第一连接部层叠贴合连接在所述盒底上；盒身与盒底之间围成一个中空通道。由于盒身一体编织及盒底一体编织而成，盒身形成盒顶、盒的两侧壁、第一连接部，盒的侧壁不会出现散落现象；第一连接部与盒底之间形成第一道面贴合连接；中空盒状增强体通过基体注入后固化成型，盒的侧壁为一个整体，提高盒的侧壁的强度；第一道面贴合连接面连接，进而使盒身与盒底之间形成面连接，提高中空盒的强度和力学性能。

Description

一种中空盒状增强体及其制备方法、中空盒的制备方法

技术领域

本发明属于编织制造纤维增强结构的通用技术领域，具体涉及一种中空盒状增强体及其制备方法、中空盒的制备方法。

背景技术

目前，高强度高模量结构件的制备大多采用复合材料制备，一般先通过编织方法制备出纤维预制体，再采用注塑基质以增密该纤维预制体而获得复合材料的结构件。比如，纤维可以为玻璃纤维、碳纤维或陶瓷纤维，基质可以为树脂材料。

比如，中国专利文献CN104395515B公开了一种中空盒状结构件的制备方法，其中，中空盒状结构件的截面为倒立π型，倒立π的两个侧壁的顶部连接呈闭合口，沿中空盒状结构的长度方向，中空盒状结构的尾部呈封闭端，头部呈敞开口，盒身由尾部朝向头部呈所需弧度。

该中空盒状结构件的制备方法包括如下步骤：编织第一部分、第二部分及第三部分；第一部分、第二部分及第三部分从上到下依次分布，根据预设盒体的侧壁所需要的弧度，提前预设好编织中纱线和纬线的参数，使编织中的第三部分的中部和第二部分的中部的经纱与纬纱相互交织呈一体，第三部分和第二部分的两端分层；第一部分和第二部分的中间分离，两端的经纱与纬纱相互交织连接在一起，形成连接区；之后，向上拉第一部分，使第一部分与第二部分之间形成中空腔，以形成编织预制体；第一部分和第二部分的连接区朝向外水平凸出，为了中空盒状结构的侧壁呈所需弧度，便于将中空盒状结构安装在与其盒身弧度一致的空间内，需要将第一部分和第二部分的两个连接区的凸出部分剪切掉；再之后，将编织预制体放置在模腔内的模具上进行定位，向模腔内浇筑基质材料进而固化成型。

除了上述的截面为倒立π型的中空盒体外，现有的其他异形中空盒状结构件，比如，截面形状为山丘型的中空盒体，大部分都采用上述的制备方法而制成。

但是，上述的制备方法中，由于编织预制体在放入模腔之前，第一部分和第二部分的连接区的凸出部分需要先剪切掉，鉴于盒体的侧壁需要形成一定弧度走向，侧壁的厚度相对较薄，第一部分所在的盒顶与第二部分所在的盒身容易发生散落现象，即使后续基质材料固化成型，也会导致盒顶与盒身连接不牢固，最终影响中空盒状结构件的刚度低，力学性能差。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题在于现有的中空盒状增强体的盒顶与盒身容易发生散落现象，即使后续基质材料固化成型，也会导致盒顶与盒身连接不牢固，最终造成中空盒状结构件的刚度低，力学性能差。

为此，本发明提供一种中空盒状增强体，包括一体编织的盒底及一体编织的盒身；所述盒身包括盒顶、从盒顶的两侧弯折向下延伸的两个侧壁及任一侧壁的底部向外折弯的第一连接部，所述第一连接部层叠贴合连接在所述盒底上；沿盒身的长度方向，至少盒身的头部与盒底的头部之间形成一个开口端，所述盒身与所述盒底之间围成一个中空通道。

可选地，上述的中空盒状增强体，所述盒顶的尾部与盒底的尾部层叠地抵接，以形成封闭端。

可选地，上述的中空盒状增强体，所述盒底的尾部的上表面和盒顶的尾部的下表面中的至少一个面的中部，编织有沿其厚度方向凸出的梯台；所述盒顶的尾部的中部与盒底的尾部的中部通过所述梯台抵接。

可选地，上述的中空盒状增强体，所述盒身还包括与所述第一连接部分层编织在至少一个侧壁的底部上的第二连接部，所述第二连接部朝向内弯折，所述第二连接部抵接在所述盒底的表面上。

可选地，上述的中空盒状增强体，每个所述侧壁的底部上设置一个所述第二连接部，两个所述第二连接部相互靠近的端部的端面相互抵接。

本发明还提供一种上述中任一项所述的中空盒状增强体的制备方法，包括如下步骤：

开模：根据预设中空盒的外形，制备出与盒身的外形一致的顶模，与盒底的底部外形一致的底模；及与预设中空盒的中空通道的外形一致的中模；

编织：分别编织出平板状的盒底预制体和盒身预制体；

叠放：至少将底模、盒底预制体、盒身预制体及顶模依次叠放放置；

弯折：将盒身预制体沿顶模的内壁面弯折，以形成盒顶、盒的侧壁及第一连接部，第一连接部层叠贴合在盒底的边缘上；将盒顶的头部贴合在顶模的头部上，与盒底的头部之间形成开口端，形成以所需的中空通道，使第一连接部和盒底的边缘被夹持在底模和顶模的边缘之间；

定型：在中空通道内插入中模，使盒身和盒侧壁被夹持在中模的外壁面与顶模的内壁面之间；并使盒底被夹持在中模的底部与底模之间；

或者

叠放：将底模、盒底预制体、中模、盒身预制体依次叠放放置；

弯折：将盒身预制体沿中模的外壁面弯折，以形成盒顶、盒的侧壁及第一连接部，第一连接部层叠贴合在盒底的边缘上；将盒顶的头部贴合在中模的头部上，与盒底的头部之间形成开口端，形成以所需的中空通道；

定型：将顶模压在盒身预制体的顶部上，以使盒身和盒侧壁被夹持在中模的外壁面与顶模的内壁面之间，使盒底被夹持在中模的底部与底模之间；并使第一连接部和盒底的边缘被夹持在底模和顶模的边缘之间。

可选地，上述的中空盒状增强体的制备方法，在弯折步骤中，将盒顶的尾部贴合地叠放在盒底的尾部上，以形成中空盒状增强体的尾部的封闭端。

可选地，上述的中空盒状增强体的制备方法，在编织步骤中，在盒底预制体的尾部的上表面和盒身预制体的尾部的下表面中的至少一个面的中部，编织出沿其厚度方向凸出的梯台；

在弯折步骤中，使盒顶的尾部的中部与盒底的尾部的中部通过所述梯台贴合抵接。

可选地，上述的中空盒状增强体的制备方法，在编织步骤之前，还包括如下步骤：

根据预设中空盒铺展开时，将梯台四周边缘所在的边界线作为第一编织分界线，第一编织分界线内作为梯台编织区；

在编织步骤中，沿盒身的长度方向，待盒身预制体或盒底预制体编织至所述第一编织分界线时，在梯台编织区内的多层经纱线与多层纬纱线交织且相邻两层交织相连以形成梯台，在所述梯台编织区的两侧外的至少一层经纱线和纬纱线不参与交织，以形成浮长线；

待盒身预制体或盒底预制体的编织完后，剪掉浮长线。

可选地，上述的中空盒状增强体的制备方法，所述盒身还包括与所述第一连接部分层编织在至少一个侧壁的底部上的第二连接部，所述第二连接部朝向内弯折并抵接在盒底的表面上；

在盒身预制体的编织步骤之前，还包括如下步骤：

根据预设中空盒铺展开时，第一连接部和第二连接部分层的分界线作为第二编织分界线，第二编织分界线内作为互连编织区，第二编织分界线外作为非互连编织区；

在盒身预制体的编织步骤中，沿盒身的长度方向，待盒身预制体编织至第二编织分界线时，在互连编织区内多层的纬纱线与经纱线交织且相邻两层交织相连以形成互连区；在非互连编织区内，以第二编织分界线为界，分层编织以形成上层编织区和下层编织区；

在弯折步骤中，使第二编织分界线与顶模或中模的侧壁的底部边缘相吻合，向内弯折下层编织区，以形成第二连接部；向外弯折上层编织区，使上层编织区层叠在盒底的边缘上，以形成第一连接部。

可选地，上述的中空盒状增强体的制备方法，在盒身预制体的编织步骤中，在每个所述第二编织分界线的非互连编织区，分别编织出一个上层编织区和一个下层编织区；

在弯折步骤中，分别向内弯折两个下层编织区，以形成第二连接部，并使两个第二连接部相互靠近的端部的端面抵接。

可选地，上述的中空盒状增强体的制备方法，在开模步骤中，沿底模的长度方向，使底模的顶部表面上呈凹陷；

在弯折步骤中，盒底预制体的沿着所述凹陷的壁面弯折，以形成尾部和头部分别呈第一凸缘和第二凸缘，中间呈凹槽；其中，第一凸缘作为盒底的尾部，第二凸缘作为盒底的头部；

将第一连接部贴合抵接在所述凹槽的内壁面上；盒顶的尾部抵接在所述第一凸缘上。

本发明还提供一种中空盒的制备方法，包括如下步骤：

中空盒状增强体的制备，采用上述中任一项所述的中空盒状增强体的制备方法；

向所述中空盒状增强体注入基质材料，待基质材料固化，以形成中空盒。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的中空盒状增强体，包括一体编织的盒底及一体编织的盒身；所述盒身包括盒顶、从盒顶的两侧弯折向下延伸的两个侧壁及任一侧壁的底部向外折弯的第一连接部，所述第一连接部层叠贴合连接在所述盒底上；沿盒身的长度方向，至少盒身的头部与盒底的头部之间形成一个开口端，所述盒身与所述盒底之间围成一个中空通道。

此结构的中空盒状增强体，由于盒身一体编织及盒底一体编织而成，盒身形成中空盒状增强体的盒顶、盒的两侧壁、第一连接部，盒的侧壁不会出现散落现象；第一连接部与盒底之间形成第一道面贴合连接；当向此中空盒状增强体中注入基质材料，待基质材料固化后，盒的侧壁为一个整体，提高盒的侧壁的强度；第一道面贴合连接面连接，进而使盒身与盒底之间形成面连接，提高中空盒的强度和力学性能。

2.本发明提供的中空盒状增强体，所述盒身还包括与所述第一连接部分层编织在至少一个侧壁的底部上的第二连接部，所述第二连接部朝向内弯折，所述第二连接部抵接在所述盒底的表面上。设置的第二连接部与盒底之间形成第二道面抵接，待注入中空盒状增强体上的基质材料固化后，以进一步地加强盒底与盒身的连接牢固性。

3.本发明提供的中空盒状增强体的制备方法，包括如下步骤：开模、编织、叠放、弯折及定型，其中，开模：根据预设中空盒的外形，制备出顶模、中模和底模；编织：分别编织出平板状的盒底预制体和盒身预制体；叠放：将底模、盒底预制体、盒身预制体叠放放置，盒底预制体作为盒底；弯折：将盒身预制体沿贴合顶模的内壁面或中模的外壁面弯折，以形成盒顶、盒的侧壁及第一连接部，第一连接部层叠贴合在盒底的边缘上；将盒顶的头部贴合在顶模或中模的头部上，与盒底的头部之间形成开口端，形成以中模或底模与顶模之间围成的外形的中空通道；第一连接部和盒底的边缘被夹持在底模与顶模的边缘之间；定型步骤中，将中模插接在中空通道内，或者顶模压在盒身预制体的顶部表面上，以对增强体的盒身和盒底进行定型和限位。

此中空盒状增强体的制备方法中，由于盒底预制体和盒身预制体均分别一体编织成平板状；之后和底模、顶模或中模形成层叠放置，以顶模的的内壁面或中模的外壁面的外形来弯折盒身预制体，以底模的顶部表面来弯折盒底预制体，最终顶模、底模及中模对盒身预制体和盒底预制体进行限位定型，以形成所需中空通道的中空盒状增强体，从而简化预制体的编织方法和形成中空通道的方法；同时，根据顶模、底模及中模的外形，可以形成任意形状走向的中空通道，也提高中空通道形成的精度。

4.本发明还提供一种中空盒的制备方法，包括上述的中空盒状增强体的制备方法；及向中空盒状增强体注入基质材料，待基质材料固化后，以形成中空盒。

此中空盒的制备方法，由于采用上述的中空盒状增强体的制备方法，使中空盒的制备方法简单化，且可以制备出任意外形的中空盒，中空盒的制备精度也提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的中空盒状增强体的结构示意图；

图2为中空盒状增强体的盒底对应的盒底预制体的结构示意图；

图3为图2中的盒底预制体沿底模的顶部表面弯折后的结构示意图；

图4为中空盒状增强体的盒身对应的盒身预制体的正面结构示意图；

图5为图4中盒身预制体的背面结构示意图；

图6为图5中盒身预制体的立体结构示意图；

图7为图2中盒底预制体沿W1-W1的截面结构示意图；

图8为图4中盒身预制体沿W2-W2的截面结构示意图；

图9为图4中盒身预制体沿W3-W3的截面结构示意图；

图10为图9中盒身预制体弯折后的截面结构示意图。

图11为本发明实施例3提供的中空盒状增强体的结构示意图

图12为本发明实施例4提供的盒身预制体弯折后的截面结构示意图

图13为本发明实施例5提供的盒身预制体弯折后的截面结构示意图

附图标记说明：

10-盒身预制体；11-盒顶；111-第一弯折线；12-侧壁；13-第一连接部；14-第二连接部；

41-第二尾部编织区；42-主体编织区；421-互连编织区；422-非互连编织区；42a-上层编织区；42b-下层编织区；43-第二编织分界线；

20-盒底预制体；21-第一尾部编织区；21a-梯台编织区；21b-减纱区；211-第一编织分界线；22-第一凸缘；23-第二凸缘；24-凹槽；25-基底编织区；

3-封闭端；4-中空通道。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完成地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供一种中空盒状增强体，如图1所示，包括一体编织的盒底及一体编织的盒身；盒身包括盒顶11、从盒顶11的两侧弯折向下延伸的两个侧壁12，及任一侧壁12的底部上向外弯折的第一连接部13，第一连接部13层叠贴合连接在盒底上，及与第一连接部13分层编织在任意一个侧壁12的底部上的第二连接部14，第二连接部14朝向内弯折，第二连接部14贴合抵接在盒底的表面上，以盒的侧壁12为界，第一连接部13和第二连接部14分别位于侧壁12的两侧，两个第二连接部14相互靠近的端部的端面相互抵接；沿盒身的长度方向，至少盒身的头部与盒底的头部之间形成一个开口端，盒身与盒底之间围成一个中空通道。

此实施方式的中空盒状增强体，由于盒身一体编织及盒底一体编织而成，盒身形成中空盒状增强体的盒顶11、盒的两侧壁12、第一连接部13及第二连接部14，盒的侧壁12不会出现散落现象；第一连接部13与盒底之间形成第一道面贴合连接；第二连接部14与盒底之间形成第二道面贴合连接；当向此中空盒状增强体中注入基质材料，待基质材料固化后，盒的侧壁12为一个整体，提高盒的侧壁12的强度；同时，上述的第一道面贴合连接和第二道面贴合连接形成两道面连接，以使盒身与盒底之间形成两道的面连接，进而提高中空盒的强度和力学性能。

可选地，如图1所示，盒顶11的尾部与盒底的尾部层叠地抵接，以形成封闭端3，从而中空盒状增强体的尾部为封闭端3，头部为开口端。

为了便于形成中空盒状增强体的尾部的封闭端3，盒底的尾部的上表面的中部处编织有沿其厚度方向凸出的梯台；盒顶11的尾部的中部与盒底的尾部的中部通过梯台抵接，盒顶11的尾部层叠地抵接在梯台上，将整个梯台的覆盖住及贴合在盒底的尾部的其他部分上，以形成光滑的封闭端3。由于盒身的尾部与盒底的尾部之间通过贴合而形成封闭端3，进一步地加强盒身与盒底之间的连接，进一步改善中空盒的强度。

本发明实施例还提供一种中空盒状增强体的制备方法，包括如下步骤：

S10：根据预设中空盒的外形，制备出与预制中空盒一致的模具；

由于模具用于辅助盒身预制体10和盒底预制体20形成中空盒的中空通道，本实施方式中的模具的外形与预设中空盒的外形一致，提前开模定制。

具体地，模具包括底模、中模及顶模，其中底模的外形与预设中空盒的盒底的底部表面的外形保持一致，顶模的外形与预设中空盒的盒身的外形保持一致，底膜和顶模合膜之后即可形成所需中空通道的预制中空盒，中模是以中空通道的外形来制备的，对盒身预制体和盒底预制体围成的中空通道进行限位，同时，鉴于在后续注入基质材料时，需要中模将中空通道的位置占据，便于基质材料固化后，将中模去掉，以形成中空通道。

根据预设中空盒铺展开时，盒底的尾部上的梯台的四周边缘所在的边界线作为第一编织分界线211，第一编织分界线211内作为梯台编织区21a；以及盒身的第一连接部13和第二连接部14分层的分界线作为第二编织分界线43，第二编织分界线43内作为互连编织区421，第二编织分界线43外作为非互连编织区422。

比如，根据中空盒的需要来确定预制中空盒的参数，之后采用现有的CAD或其他三维绘图软件三维建模，之后开模以形成所需外形的模具。

同时，根据预设中空盒的参数要求，采用现有的三维建模，比如CAD或solidworks、UG等三维软件来建模预设中空盒，建模方法均为现有技术，在此不再阐述，从理论上将预设中空盒铺展开，来确定盒底预制体20和盒身预制体10在编织之前的参数。比如，所需的纬纱线和经纱线的层数、纬纱线、经纱线的规格等常规参数；以及盒底尾部上的梯台的四周边缘所在的第一编织分界线211；第一连接部13与第二连接部14的第二编织分界线43。

S20(编织步骤)：分别编织出平板状的盒底预制体20和盒身预制体10。

其中，盒底预制体20的编织包括如下步骤：

沿盒底的长度方向，盒底预制体编织包括第一尾部编织区和基底编织区，沿盒底的长度方向，从盒底的尾部朝向盒底的头部编织，此时，依次编织第一尾部编织区和基底编织，二者为一个整体，当第一尾部编织区内编织至第一编织分界线211时，在第一编织分界线211内，多层经纱线与多层纬纱线交织且层层相连，以形成梯台编织区21a；在第一编织分界线211外，多层经纱线与纬纱线不参与交织，以形成浮长线的减纱区21b；待第一尾部编织区编织完后，第一尾部编织区内的经纱线延伸至基底编织区内，继续编织上述的基底编织区25，在基底编织区25内多层经纱线与纬纱线交织且相邻两层交织相连，以完成基底编织区的编织，最后剪掉浮长线，以形成尾部具有梯台的盒底预制体20。

以图7中示意的盒底预制体的编织为例来说明盒底预制体20的编织方法，沿盒底的长度方向，先编织第一尾部编织区，当编织至第一编织分界线时，在梯台编织区21a内，经纱层c1～c3内的经纱与纬纱层t1～t4内的纬纱交织且任意相邻两层交织，形成梯台编织区21a；在梯台编织区21a外的经纱层c1～c3内的经纱线和纬纱层t2～t4内的纬纱线均不参与编织，以形成浮长线的减纱区21b，纬纱层t1在减纱后与经纱层c4、c5交织，经纱层c5～c7与纬纱层t5～t6继续编织且任意相邻两层交织；待第一尾部编织区编织完后，经纱线延伸至基底编织区内继续对基底编织区进行编织，基底编织区25内是所有的经纱层c1～c7与所有的纬纱层t1～t6全部参与交织，如图8所示，以完成盒底预制体20的编织，最后剪掉减纱区21b内的浮长线，从而形成尾部具有梯台的盒底预制体20，如图2所示。

或者，沿盒底的长度方向，还可以先编织基底编织区，待基底编织区编织完后，纬纱线延伸至第一尾部编织区，再编织第一尾部编织区。即从盒底的头部编织至其尾部。

盒身预制体10的编织包括如下步骤：

类似地，沿盒身的长度方向，盒身预制体包括第二尾部编织区41和主体编织区42，可以从盒身的尾部朝向其头部编织，即先编织第二尾部编织区41，后编织主体编织区42，当第二尾部编织区41编织完后，经纱线延伸至主体编织区42内继续编织，待主体编织区42内编织至第二编织分界线时，在互连编织区421内的多层的纬纱线与经纱线交织且任意相邻两层交织以形成互连区；在非互连编织区422内，以第二编织分界线43为界，分层编织以形成分离的上层编织区42a和下层编织区42b。

以图9中示意出的盒身预制体的编织为例来具体说明盒身预制体10的第一种编织方法，如图6所示，沿盒身的尾部朝向头部依次编织，先编织第二尾部编织区41，多层经纱线与纬纱线交织且相邻两层交织相连，以完成第二尾部编织区41的编织，待第二尾部编织区41编织完后，经纱线延伸至主体编织区42内，再继续编织主体编织区42，当主体编织区42编织至第二编织分界线时，如图9所示，在互连编织区421，经纱层c1～c7与纬纱层t1～t6相邻两层的经纱与纬纱均相互交织，待互连编织区421编织至第二编织分界线43时，形成非互连编织区422，经纱层c1～c6与纬纱层t1～t5相邻两层经纱与纬纱相互交织形成上层编织区42a，同时下层经纱层c7与下层纬纱层t5单层交织形成下层编织层42b，以形成互补干扰的非互连区，以编织成如图6所示的盒身预制体10。

由于下层编织区42b后续弯折形成第二连接部14，起到进一步加强盒身与盒底连接的牢固性，故一般情况下，下层编织区42b的厚度小于上层编织区42a的厚度。当然，下层编织区的厚度可以等于或大于上层编织区的厚度，以使中空通道的底部的厚度可变。

在编织步骤中，纬纱线和经纱线均采用一种纤维材料或多种纤维材料的混合纤维，纤维材料优选为碳纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维等；上述的梯台编织区21a、基底编织区25、互连编织区421及非互连编织区422的纱线层的层数可以根据实际需求进行增减，具体层数不做限定。经纱线和纬纱线的规格可以根据需要选定，比如经纱线的股数或原料品种。

S30(叠放)：将底模、盒底预制体20、中模及盒身预制体10依次叠放放置，盒底预制体20作为盒底。

在叠放步骤中，盒底预制体20叠放在底模的顶部表面上，中模叠放在盒底预制体的顶部上，中模的尾部的端面抵接在梯台的头部端面上；之后，盒身预制体叠层在中模的顶部表面上，以形成层叠分布。

S40(弯折步骤)：将盒身预制体10沿贴合中模的外壁面弯折，以形成盒顶11、盒的侧壁12、第一连接部13及第二连接部14；盒顶11的头部贴合在中模的头部上，与盒底的头部之间形成开口端，盒顶11的尾部抵接在盒底的尾部上，以形成封闭端3；

S50(定型)：用顶模压在盒身、盒侧壁、第一连接部的顶部表面上，顶模的边缘和底模的边缘夹持住第一连接部和盒底的边缘；盒身和盒侧壁被夹持在中模的外壁面与顶模的内壁面之间，并使盒底被夹持在中模的底部与底模之间，以对弯折后的盒身预制体和盒底预制体定位，形成所需的中空通道，保持中空盒状增强体的造型。

其中，盒身预制体10的第一种弯折的方法为：将盒身预制体10的顶部贴合在中模的顶部表面上，并沿着中模的侧壁12的顶部边缘向下弯折，折出第一弯折线111，如图1所示，两个第一弯折线111之间形成盒顶11；之后，盒身预制体10的向下弯折部分贴合与其相邻的中模的侧壁12外壁面上，直至第二编织分界线43与中模的侧壁12的底部边缘相吻合，再沿第二编织分界线43分别向外弯折上层编织区42a和向内弯折下层编织区42b，两个下层编织区42b被夹持在中模的底部与盒底预制体20的顶部之间；并且使两个下层编织区42b的相互靠近的端部的端面相互抵接，以形成两个第二连接部14；向外弯折的上层编织区42a层叠在盒底预制体20的边缘上，以形成第一连接部13，第一连接部并被夹持在底模与顶模的边缘之间。

同时，盒顶11的头部贴合在中模的头部上，与盒底的头部之间形成开口端；盒顶11的尾部贴合在盒底的尾部上，并且盒顶11的尾部的中部与盒底的尾部的中部上的梯台抵接，并将整个梯台的顶部表面、侧壁12的外壁面覆盖住，使盒底的尾部与盒顶11的尾部之间形成光滑的封闭端3，以形成以中模为外形的中空通道4。

作为变形，盒身预制体10的第二种弯折方法：将第二编织分界线43与中模的侧壁12的底部外边缘对齐，以第二编织分界线先向外弯折上层编织区42a，以形成第一连接部13，并向内弯折下层编织区42b，以形成第二连接部14；之后，盒身预制板再沿着贴合中模的侧壁12外表面和顶部表面弯折，以形成盒顶11、盒的两侧壁12。

或者，作为变形，还可以先用顶模和底模进行弯折形成中空盒状增强体，最后将中模插入中空盒状增强体的中空通道内，对增强体的中空通道进行定位。

具体地，底模、盒底预制体、盒身预制体及顶模依次层叠放置，盒身预制体沿着顶模的内壁面弯折，以形成上述的盒顶、盒的侧壁、第一连接部、第二连接部；第一连接部和盒底的边缘被夹持在顶模和底模的边缘之间；最后将中模插入中空通道内，对盒身预制体的内壁面与第二连接部围成的中空通道进行定位。

此实施方式的中空盒状增强体的制备方法，盒底预制体20和盒身预制体10分别一体编织，盒底预制体20和盒身预制体10在编织过程中均呈平板状，对于盒底预制体20而言，在编织后将减纱区21b内未参与的经纱线和纬纱线剪掉，以形成尾部的梯台；对于盒身预制体10而言，虽然分层编织上层编织区42a和下层编织区42b，但盒身预制体10整体呈平板状；之后，将盒底预制体20、模具及盒身预制体10进行层叠布置，以中模的外形或顶模的外形，来弯折盒身预制体10，以形成盒顶11、盒的两侧壁12、第一连接部13及第二连接部14，盒尾的封闭端3和盒头的开口端，最终形成以中模的外形为中空通道的中空盒状增强体，简化中空盒状增强体的编织过程；同时，根据需要可以设计不同外形弧度走向的中模，以形成不同外形弧度走向的中空通道，实现制备出各种异性的中空盒状增强体；由于中空通道的外形由中模外形，及顶模与底模合膜后形成的外形来确定，在编织过程中只考虑编织分界线即可，从而提高中空盒状增强体的制备精度。

对应地，本实施例还提供一种中空盒的制备方法，包括如下步骤：

采用上述的中空盒状增强体的制备方法来制备中空盒状增强体；

向中空盒状增强体注入基质材料，基质材料沉积在纤维材料的孔中，待基质材料固化，最后取出模具，以形成中空盒。对于基质材料一般为树脂材料，比如，基质材料为环氧树脂、聚酰亚胺树脂等。

此实施方式的中空盒的制备方法，由于采用上述的中空盒预制体的制备方法，再通过基质材料固化后，盒身的第一连接部13与盒底之间形成第一道面连接，盒身的第二连接部14与盒底之间形成第二道面连接；盒顶11的尾部与盒底的尾部之间形成第三道面连接，从而使盒底与盒身形成第三道面连接，以进步地加强盒身与盒底的连接牢固性，提高中空盒的强度，改善中空盒的力学性能。

实施例2

本实施例提供一种中空盒状增强体，其与实施例1的中空盒状增强体相比，不同之处在于：

如图1所示，在实施例1中的中空通道的底部为平面；而本实施例中的中空通道的底部为凹槽24，如图3所示，对于中空通道的外形而言，主要取决于中模、底模及顶模的外形。

故当中空通道的底部为凹槽24时，对应的中空盒状增强体的制备方法，与实施例1中的中空盒状增强体的制备方法相比，不同之处在于：

S10(开模)：使制备出的底模的顶模表面呈凹陷；

在S30(叠放)步骤中，将盒底预制体叠放在底模的顶部表面上时，盒底预制体的底部表面贴合在凹槽的内壁面上，以形成头部和尾部分别呈第一凸缘22和第二凸缘23，头部和尾部之间呈凹槽24；第一凸缘22作为盒底的尾部，梯台位于第一凸缘22的中部，第二凸缘23作为盒底的头部。

在S40(弯折)步骤中，使第一连接部13和第二连接部14均贴合抵接在凹槽24的内壁面上，以形成上述的中空盒状增强体。

进一步地，为了盒底预制体20更好地层叠在底模上，更好地形成上述的第一凸缘22、第二凸缘23及凹槽24时。在盒底预制体20编织之前，根据预设中空盒状增强体铺展开，第一凸缘22与凹槽24之间的分界线作为第三编织分界线Y1，在盒底预制体20编织过程中，基底编织区和第一尾部编织区以第三编织分界线Y1为界，第一尾部编织区和基底编织区内的纱线的规格略有差异。比如，第一尾部编织区内的经纱线的规格大于基底编织区内的经纱线的规格，从而当盒底预制体20编织完后，盒底预制体20的第一尾部编织区与基底编织区之间存在第三编织分界线；在叠放步骤中，以第三编织分界线Y1向下将盒底预制体20抵压在底模的凹陷内，以形成上述的第一凸缘22、凹槽24及第二凸缘23。

除了上述形状的中空通道外，中空通道的外形还可以为其他任意形状，均可以采用预先开模形成上述的底模、中模、顶模，编织过程设计织造形状边界实现，比如，上述的第一编织分界线、第二编织分界线，在弯折步骤中，通过盒身预制体10在贴合中模或底模的壁面上的弯折来形成，盒底预制体在贴合底模的顶部壁面进行弯折，从而能够制备出各种形状的中空通道的中空盒状增强体。

实施例3

本实施例提供一种中空盒状增强体，其与实施例1的中空盒状增强体相比，不同之处在于：

盒底的尾部上不设置梯台，盒顶11的尾部上设置梯台，也能够使盒底的尾部的中部与盒顶11的尾部的中部通过梯台抵接，以便于盒底的尾部与盒顶11的尾部贴合连接时，形成封闭端3。

对应地，此中空盒状增强体的制备方法与实施例1的制备方法相比，不同之处在于：

在盒底预制体20的编织步骤中，多层经纱线与多层纬纱线层层交织，以形成一个平板状的盒底预制体20；

在盒身预制体10的编织步骤之前，将预设中空盒铺展开，梯台在盒身上边界线作为第一编织分界线；在盒身预制体10编织过程中，在上述的互连编织区421内编织时，采用实施例1中梯台的编织方法，在此不再赘述，以在盒身预制体10的尾部上形成梯台。

作为进一步的变形实施方式，盒底预制体20的尾部的中部和盒身预制体10的尾部的中部分别编织梯台，其编织方法请参见实施例1中的梯台编织方法；对应地，在叠放步骤中，盒身预制体10的梯台叠层在盒底预制体20的梯台上，以便于形成中空盒的尾部的封闭端3。

作为实施例1的另一个可替换实施方式，盒底预制体20的尾部上不编织梯台。对应地，在盒底预制体20的编织步骤中，多层经纱线与多层纬纱线交织且任意相邻两层相连的平板状；其他步骤与实施例1中的步骤相同，在此不再赘述。

实施例4

本实施例提供一种中空盒状增强体，其与实施例3的中空盒状增强体相比，不同之处在于：

盒顶11的尾部和盒底的尾部不编织梯台，盒顶11的尾部层叠贴合在盒底的尾部上，也可以形成封闭端3。对应地，在编织步骤中，盒底预制体和盒身预制体上均不需要编织梯台的步骤；在弯折步骤中，盒顶的尾部直接层叠地抵接在盒底的尾部上，以形成封闭端。

作为变形实施方式，如图11所示，在盒顶和盒底上均不设置梯台，盒底的尾部与盒底的尾部之间形成一个开口端。对应地，在弯折步骤中，盒顶11的尾部贴合在中模或顶模上，以使盒顶11的尾部与盒底的尾部之间形成一个开口端。

实施例5

本实施例提供一种中空盒状增强体，其与实施例1至实施例4中任一个实施例提供的中空盒状增强体相比，不同之处在于：

盒身的侧壁12的底部设有一个第二连接部14，一个第二连接部14层叠贴合在盒底表面上，以形成面抵接，也能够增强盒身与盒底之间连接的牢固性。

如图12所示，在编织步骤中，以一个第二编织分界线43为界，只在互连编织区421的一侧进行分层编织，以形成上层编织区42a和下层编织区42b，进而形成一个第二连接部14。

在弯折步骤中，只需将一个下层编织区42b向内弯折，被夹持在中模的底部与盒底之间，来形成一个第二连接部14。

作为进一步的变形实施方式，如图13所示，空盒状预制体的盒身的侧壁12的底部上不编织第二连接部14，只编织第一连接部13，第一连接部13与盒底之间形成面抵接，待注入基质材料固化后，第一连接部13与盒底之间形成面连接，也能够提供盒身与盒底的连接牢固性。

对应地，在空盒状预制体的制备方法中，在编织步骤中，无需分层编织，只需多层的经纱线与纬纱线交织且相邻两层交织相连，形成平板状的盒身预制体10；

在弯折步骤中，盒身预制体10顶部沿贴合顶模或中模的顶部边缘向下弯折，以形成第一弯折线111，两个第一弯折线111之间形成盒底；盒身预制体10的向下弯折的部分沿贴合中模或顶模的侧壁12的底部边缘向外弯折，形成第一连接部13，第一连接部13层叠地贴合在盒底的边缘上。

总之，此中空盒状增强体的制备方法中，由于盒底预制体20、盒身预制体10均分别一体编织成平板状；之后和底模、中模及顶模形成层叠设置，以中模的外形或顶模的外形来弯折盒身预制体10，即可形成以中模的外形为中空通道的中空盒状增强体，从而简化预制体的编织方法和形成中空通道的方法；同时，根据底模、中模及顶模的外形，可以形成任意形状走向的中空通道，提高中空通道形成的精度。

对于上述的实施例2、实施例3、实施例4、实施例5及变形实施方式而言，还包括一种中空盒的制备方法，其制备方法与实施例1中相同，在此不再赘述。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (13)

1.一种中空盒状增强体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

开模：根据预设中空盒的外形，制备出与盒身的外形一致的顶模，与盒底的底部外形一致的底模；及与预设中空盒的中空通道的外形一致的中模；

编织：分别编织出平板状的盒底预制体(20)和盒身预制体(10)；

叠放：至少将底模、盒底预制体(20)、盒身预制体(10)及顶模依次叠放放置；

弯折：将盒身预制体(10)沿顶模的内壁面弯折，以形成盒顶(11)、盒的侧壁(12)及第一连接部(13)，第一连接部(13)层叠贴合在盒底的边缘上；将盒顶(11)的头部贴合在顶模的头部上，与盒底的头部之间形成开口端，形成以所需的中空通道(4)，使第一连接部和盒底的边缘被夹持在底模和顶模的边缘之间；

定型：在中空通道内插入中模，使盒身和盒侧壁被夹持在中模的外壁面与顶模的内壁面之间；并使盒底被夹持在中模的底部与底模之间；

或者

叠放：将底模、盒底预制体(20)、中模、盒身预制体(10)依次叠放放置；

弯折：将盒身预制体(10)沿中模的外壁面弯折，以形成盒顶(11)、盒的侧壁(12)及第一连接部(13)，第一连接部(13)层叠贴合在盒底的边缘上；将盒顶(11)的头部贴合在中模的头部上，与盒底的头部之间形成开口端，形成以所需的中空通道(4)；

定型：将顶模压在盒身预制体的顶部上，以使盒顶和盒的侧壁被夹持在中模的外壁面与顶模的内壁面之间，使盒底被夹持在中模的底部与底模之间；并使第一连接部和盒底的边缘被夹持在底模和顶模的边缘之间。

2.根据权利要求1所述的中空盒状增强体的制备方法，其特征在于，

在弯折步骤中，将盒顶(11)的尾部贴合地叠放在盒底的尾部上，以形成中空盒状增强体的尾部的封闭端(3)。

3.根据权利要求2所述的中空盒状增强体的制备方法，其特征在于，

在编织步骤中，在盒底预制体(20)的尾部的上表面和盒身预制体(10)的尾部的下表面中的至少一个面的中部，编织出沿其厚度方向凸出的梯台；

在弯折步骤中，使盒顶(11)的尾部的中部与盒底的尾部的中部通过所述梯台贴合抵接。

4.根据权利要求3所述的中空盒状增强体的制备方法，其特征在于，在编织步骤之前，还包括如下步骤：

根据预设中空盒铺展开时，将梯台四周边缘所在的边界线作为第一编织分界线(211)，第一编织分界线(211)内作为梯台编织区(21a)；

在编织步骤中，沿盒身的长度方向，待盒身预制体(10)或盒底预制体(20)编织至所述第一编织分界线(211)时，在梯台编织区(21a)内的多层经纱线与多层纬纱线交织且相邻两层交织相连以形成梯台，在所述梯台编织区(21a)两侧外的至少一层经纱线和纬纱线不参与交织，以形成浮长线；

待盒身预制体(10)或盒底预制体(20)的编织完后，剪掉浮长线。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的中空盒状增强体的制备方法，其特征在于，所述盒身还包括与所述第一连接部(13)分层编织在至少一个侧壁(12)的底部上的第二连接部(14)，所述第二连接部(14)朝向内弯折并抵接在盒底的表面上；

在盒身预制体(10)的编织步骤之前，还包括如下步骤：

根据预设中空盒铺展开时，第一连接部(13)和第二连接部(14)分层的分界线作为第二编织分界线(43)，第二编织分界线(43)内作为互连编织区(421)，第二编织分界线(43)外作为非互连编织区(422)；

在盒身预制体(10)的编织步骤中，沿盒身的长度方向，待盒身预制体编织至所述第二编织分界线时，在互连编织区(421)内多层的纬纱线与经纱线交织且相邻两层交织相连以形成互连区；在非互连编织区(422)内，分层编织以形成上层编织区(42a)和下层编织区(42b)；

在弯折步骤中，使第二编织分界线(43)与顶模或中模的侧壁(12)的底部边缘相吻合，向内弯折下层编织区(42b)，以形成第二连接部(14)；向外弯折上层编织区(42a)，使上层编织区(42a)层叠在盒底的边缘上，以形成第一连接部(13)。

6.根据权利要求5所述的中空盒状增强体的制备方法，其特征在于，在盒身预制体(10)的编织步骤中，在每个所述第二编织分界线（43）的非互连编织区（422），分层编织出一个上层编织区(42a)和一个下层编织区(42b)；

在弯折步骤中，分别向内弯折两个下层编织区(42b)，以形成第二连接部(14)，并使两个第二连接部(14)相互靠近的端部的端面抵接。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的中空盒状增强体的制备方法，其特征在于；

在开模步骤中，沿底模的长度方向，使底模的顶部表面上呈凹陷；

在弯折步骤中，盒底预制体(20)的沿着所述凹陷的壁面弯折，以形成尾部和头部分别呈第一凸缘(22)和第二凸缘(23)，中间呈凹槽(24)；其中，第一凸缘(22)作为盒底的尾部，第二凸缘(23)作为盒底的头部；

至少将第一连接部(13)贴合抵接在所述凹槽(24)的内壁面上；盒顶(11)的尾部抵接在所述第一凸缘(22)上。

8.一种中空盒状增强体，其特征在于，采用权利要求1-7中任一项所述的中空盒状增强体的制备方法制备得到；

中空盒状增强体包括一体编织的盒底及一体编织的盒身；所述盒身包括盒顶（11）、从盒顶的两侧弯折向下延伸的两个侧壁（12）及任一侧壁（12）的底部向外折弯的第一连接部（13），所述第一连接部（13）层叠贴合连接在所述盒底上；沿盒身的长度方向，至少盒身的头部与盒底的头部之间形成一个开口端，所述盒身与所述盒底之间围成一个中空通道（4）。

9.根据权利要求8所述的中空盒状增强体，其特征在于，所述盒顶（11）的尾部与盒底的尾部层叠地抵接，以形成封闭端（3）。

10.根据权利要求9所述的中空盒状增强体，其特征在于，所述盒底的尾部的上表面和盒顶（11）的尾部的下表面中的至少一个面的中部，编织有沿其厚度方向凸出的梯台；所述盒顶（11）的尾部的中部与盒底的尾部的中部通过所述梯台抵接。

11.根据权利要求8-10中任一项所述的中空盒状增强体，其特征在于，所述盒身还包括与所述第一连接部（13）分层编织在至少一个侧壁的底部上的第二连接部（14），所述第二连接部（14）朝向内弯折，所述第二连接部（14）抵接在所述盒底的表面上。

12.根据权利要求11所述的中空盒状增强体，其特征在于，每个所述侧壁的底部上设置一个所述第二连接部（14），两个所述第二连接部（14）相互靠近的端部的端面相互抵接。

13.一种中空盒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

中空盒状增强体的制备，采用权利要求1-7中任一项所述的中空盒状增强体的制备方法；

向所述中空盒状增强体注入基质材料，待基质材料固化，以形成中空盒。

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