CN113604949B - 一种基于针织物的玻璃钢结构制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于针织物的玻璃钢结构制作方法，包括根据最大针织宽度来剖分设计模型，并将剖分后的模型转化为由像素构成的二维编织图；设计玻璃钢结构中的玻璃纤维分布、连接节点、肌理图案，以不同颜色的像素模块表示以上细节信息，并叠加至二维编织图；设定编织参数，将编织图转化为数控编织设备的加工文件并开始加工，待加工完成后，缝合相邻针织物；制作支撑框架固定针织物边缘，通过张拉或悬垂，使针织物呈现目标形态，并在针织物表面均匀浸润聚合物，待固化后拆除临时支撑构件。本发明采用由数控针织设备加工而成的针织物，来简化玻璃钢结构的制作流程，提高生产效率，改善产品品质，减少制作过程中的资源、人力、财力消耗。

Description

一种基于针织物的玻璃钢结构制作方法

技术领域

本发明涉及玻璃钢结构的加工领域，具体涉及一种玻璃钢结构制作方法。

背景技术

玻璃钢是一种常见的建筑材料。它具有优秀的可塑性和力学性能，被广泛应用于建筑构件，例如建筑屋面、建筑表皮。

在建筑领域，玻璃钢结构的一般制作方法主要存在以下问题：1.生产效率偏低。具体体现在自动化程度低，大量依赖人工，制作流程繁琐且制作周期长。2.产品品质不稳定。具体体现在产品品质会伴随加工者的技术水平及个人状态浮动，难以保证平稳的高水平生产。此外，既有产品外观往往以纯色色块呈现，难以形成高分率的肌理花纹来满足日新月异的建筑创作需求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种基于针织物的玻璃钢结构制作方法。包括以下步骤：

步骤1：根据最大编织宽度，将设计模型剖分为若干面片，根据面片的几何特征和编织单元的尺寸，绘制二维编织图并配置细节信息。

步骤2：配置编织参数，输入数控编织设备进行加工，获得针织物；

步骤3：制作支撑框架来固定针织物边缘，通过张拉或悬垂的方式使针织物形成目标形态。

可选地，所述编织细节信息包括玻璃纤维分布、连接节点与肌理花纹。

可选地，所述编织参数包括编织速度、编织密度、牵拉程度、纱嘴编号中的至少一种。

可选地，所述设计模型被剖分为若干面片，经过加工后形成若干针织物单元，将所述针织物单元缝合形成完整的针织物。

可选地，所述支撑框架包括永久构件与临时构件，所述永久构件用于固定针织物，所述临时构件用于稳固永久构件。

可选地，所述支撑框架支撑所述针织物模块的边缘处，并在所述针织物上涂聚合物固化所述针织物。

可选地，所述玻璃纤维分布包括玻璃纤维的走向、分布图案以及对应的针织结构。

可选地，所述连接节点包括螺栓孔、开口、管套、标记以及对应的针织结构。

可选地，所述肌理花纹细节包括孔隙、颜色、凹凸、厚薄、密度变化以及对应的针织结构。

另一方面，本发明的技术方案还包括，通过上述任一所述方法制得的玻璃钢结构。

本发明的有益效果：

采用针织物来制作玻璃钢结构，首先，显著减少了制作过程中的资源消耗。由轻质纤维制成的针织物取代了由刚性材料制成的传统模板，可以形成多种平面或曲面形式，同时质量更轻、耗材更少。其次，由数控编织设备自动加工而成的针织物，无需裁切、穿孔、铺丝及其他后处理，便具备净形状、丰富肌理、玻璃纤维以及连接节点，简化了制作步骤，减少了人力消耗及材料浪费，同时能够保证产品具备稳定的高品质。最后，针织物轻质、柔软、易于折叠，能够在施工、运输、存储过程中产生能源、空间、人力上的级联节省。

附图说明

图1、图2是本发明的示例中所述的基于针织物的玻璃钢结构制作方法的步骤1；

图3是本发明的示例中所述的基于针织物的玻璃钢结构制作方法的步骤2；

图4是本发明的示例中所述的基于针织物的玻璃钢结构制作方法的步骤3。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的一些示例中，公开一种基于针织物的玻璃钢结构制作方法，包括以下步骤：

步骤1，首先，如图1所示：将设计模型剖分为不超过数控针织设备最大加工宽度的若干面片。其次，根据面片的尺寸、几何特征，以及编织单元的圈高、圈距，在数控编织设备的制版软件中绘制出编织图。该编织图由方形模块构成，每个模块对应着一个编织单元。再次，如图2所示：确定玻璃纤维、连接节点、肌理花纹等细节的设计。玻璃纤维分布包括玻璃纤维的走向、分布图案以及对应的针织结构。连接节点包括螺栓孔、开口、管套、标记以及对应的针织结构。肌理花纹细节包括孔隙、颜色、凹凸、厚薄、密度变化以及对应的针织结构。最后，采用不同大小和颜色的模块来表示每种细节，叠加在编织图的对应位置。

具体如下：将数控针织设备的排针数乘以典型编织单元的圈距，得到最大加工宽度，并依据最大加工宽度将设计模型剖分为若干面片，以保证每个面片的宽度不超过最大加工宽度，同时尽可能充分利用设备的编织宽度，减少面片的个数；根据面片的尺寸、几何特征，及典型编织单元的圈高、圈距，将面片进一步剖分为经纬线构成的网格，其中，相邻经纬线所围合而成的一个网格面代表了一个编织单元，网格面的宽、高与典型编织单元的尺寸相同。以每个网格面所在经线和纬线的序号为x、y坐标，在数控针织设备的制版软件中绘制出面片的二维编织图。编织图由方形模块构成，每个模块对应着一个网格面及该网格面所代表的编织单元。此步骤是将面片模型转换为编织图；建立玻璃纤维、连接节点、肌理花纹等细节的几何模型，并根据效果、使用、性能以及针织工艺的限制条件，确定每种细节所对应的具体针织结构；将上述细节信息转换为具有不同颜色、形状、尺寸的模块，叠加在编织图的对应位置上。此步骤使针织物整合了玻璃纤维、连接节点、肌理图案，让数控针织的过程，替代了人工铺放玻璃纤维、人工添加连接节点、人工修饰表面肌理的过程。

步骤2,首先，在步骤1的编织图基础上，设置编织参数，生成数控编织设备的加工代码。主要的编织参数包括编织速度、编织密度、牵拉程度、纱嘴编号。其次，将机器加工代码传输至数控针织设备，完成所有针织物单元的加工。最后，如图3所示，将相邻针织物单元缝合在一起，形成完整的针织物。

具体如下：设置编织速度、编织密度、牵拉程度、纱嘴编号，添加起头或收尾模板。利用数控编织设备的制版软件中的自动转换程序，将编织参数以及编织图转换为数控编织设备的运行代码，来控制织针、机头、纱嘴、牵拉的运动，完成针织物单元的加工；加工结束后，将相邻的针织物单元缝合在一起，形成完整的针织物。缝合结构存在多种可能性，图3展示了一种常见的缝合结构。缝合结构的选择依据包括设计者的美观要求，力学性能要求等。为了便于缝合，针织物上应当空余出宽度不小于5mm的缝合边缘。

步骤3,如图4所示：首先，制作支撑框架固定针织物边缘，通过张拉或悬垂的方式使针织物形成目标形态。支撑框架由永久构件和临时构件两部分组成。永久构件与针织物相连，用于固定针织物，而临时构件与针织物不接触，用于稳固永久构件。其次，在针织物表面均匀涂抹聚合物，在本示例中，所述的聚合物是环氧树脂。针织物和其中的玻璃纤维被聚合物浸润，待完全固化后，拆除临时构件，玻璃钢结构制作完毕。

具体地说，首先，制作支撑框架固定针织物边缘。由于针织物不具备刚度，因此需要刚性支撑框架来辅助成型。支撑框架包含永久构件和临时构件两部分，永久构件与针织物相连，用于固定针织物，永久构件与针织物一起浸润聚合物固化。临时构件与针织物不接触，用于稳固和加强永久构件，且在聚合物固化后拆除。此步骤让支撑框架成为结构的一部分,有益于结构的增强，还减少了临时性支撑构件的数量；在支撑框架基础上，通过张拉或悬垂的方式让针织物形成目标形态。其中，张拉是通过张紧针织物来获取目标形态，悬垂是通过重力作用、自然悬挂形成目标形态，二者均操作简便，易于实施。除了平面、马鞍面、悬链面等基本形式，还可以通过调控针织物局部的延展性、弹性或添加线性约束等方式，形成更复杂、有机的曲面形式；在成型的针织物上，均匀添加聚合物，使聚合物充分浸润针织物及其内部的玻璃纤维。待完全固化后拆除临时构件，便可得到玻璃钢结构。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。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。

Claims (9)

1.一种基于针织物的玻璃钢结构制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：根据最大编织宽度剖分设计模型，根据模型的几何特征和编织单元的尺寸，绘制剖分模型的二维编织图并配置细节信息；

步骤2：配置编织参数，生成加工文件并输入数控编织设备进行加工，获得针织物；

步骤3：制作支撑框架来固定针织物边缘，通过张拉或悬垂的方式使针织物形成目标形态，并在所述针织物上涂聚合物进行固化；所述支撑框架包括永久构件与临时构件，所述永久构件用于固定针织物，所述临时构件用于稳固永久构件；针织物与永久构件固化后拆除临时构件后获得所述的玻璃钢结构。

2.根据权利要求1所述的玻璃钢结构制作方法，其特征在于，步骤1中，所述细节信息包括玻璃纤维分布、连接节点与肌理花纹。

3.根据权利要求1所述的玻璃钢结构制作方法，其特征在于，步骤2中，所述编织参数包括编织速度、编织密度、牵拉程度、纱嘴编号、起头模板中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的玻璃钢结构制作方法，其特征在于，步骤1、2中，所述设计模型被剖分为若干面片，经过加工后形成若干针织物单元，将所述针织物单元缝合，形成完整的针织物。

5.根据权利要求1所述的玻璃钢结构制作方法，其特征在于，步骤3中，所述支撑框架支撑所述针织物的边缘处，并在所述针织物上涂聚合物固化所述针织物。

6.根据权利要求2所述的玻璃钢结构制作方法，其特征在于，所述玻璃纤维分布包括玻璃纤维的走向、分布图案及对应的针织结构。

7.根据权利要求2所述的玻璃钢结构制作方法，其特征在于，所述连接节点包括螺栓孔、开口、管套、标记及对应的针织结构。

8.根据权利要求2所述的玻璃钢结构制作方法，其特征在于，所述肌理花纹细节包括孔隙、颜色、凹凸、厚薄、密度变化以及对应的针织结构。

9.通过权利要求1～8任一所述方法制得的玻璃钢结构。

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