CN114086294A - 一种变形易于调控的纤维织物及模具组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变形易于调控的纤维织物，用于铺缠于待包裹件，包括：形状自适应本体，形状自适应本体包括编织在一起的第一方向纱和第二方向纱，第一方向纱与第二方向纱之间呈第一预设角度交叉设置，形状自适应本体形成用于与待包裹件贴合的自适应贴合面；铺缠路径支撑结构，铺缠路径支撑结构织入形状自适应本体，且铺缠路径支撑结构沿第三方向延伸，第三方向与第一方向纱和第二方向纱均交叉设置。该织物呈本体周向连续结构，在第三方向上具有较高的刚性，但边缘却可产生较大程度的拉伸变形或压缩变形，既可以满足织物依模赋形的要求、又不产生过大变形破坏结构，从而满足多种铺缠工艺要求、性能优异，可适用于如航空器械制造业等工业中。

Description

一种变形易于调控的纤维织物及模具组件

技术领域

本发明涉及纺织技术领域，特别涉及一种变形易于调控的纤维织物及模具组件。

背景技术

为适应特殊工业需要，如飞行器设备制造、导弹制造、密封器械制造等，高强度织物成为这些机械结构中不可缺少的一部分。采用织物制造复合材料既要满足性能、功能等的设计要求，还必须满足可控变形以实现依模赋形，才能保证设计制造的“成型成性”要求。织物变形的调控至关重要的，面向复合材料成型工艺织物结构设计与制造是本发明的基本要义。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种变形易于调控的纤维织物及模具组件，该织物易于实现变形调控，尤其适于多种复合材料的铺缠工艺要求、性能优异，该模具组件通过织物的紧密覆合结构强度更高。

根据本发明的一个方面，提供了一种变形易于调控的纤维织物，用于铺缠于待包裹件，所述织物包括：形状自适应本体，所述形状自适应本体包括编织在一起的第一方向纱和第二方向纱，所述第一方向纱与所述第二方向纱之间呈第一预设角度交叉设置，所述形状自适应本体形成用于与所述待包裹件贴合的自适应贴合面；铺缠路径支撑结构，所述铺缠路径支撑结构织入所述形状自适应本体，且所述铺缠路径支撑结构沿第三方向延伸，所述第三方向与所述第一方向纱和所述第二方向纱均交叉设置。

其中，所述铺缠路径支撑结构包括至少一条第三方向纱，所述第三方向纱织入所述第一方向纱和所述第二方向纱之间，且与所述第一方向纱和所述第二方向纱均交叉设置，所述第三方向纱与所述自适应贴合面之间具有预定距离。

其中，所述形状自适应本体在周向上为连续结构，所述第一方向纱和所述第二方向纱均与所述形状自适应本体的延伸方向呈第二预设角度设置，所述形状自适应本体的外周面形成所述自适应贴合面。

其中，所述形状自适应本体包括相对设置的第一纱层部和第二纱层部，所述织物本体还包括连接所述第一纱层部与第二纱层部的一侧边缘的第一连接部以及连接所述第一纱层部与所述第二纱层部的另一侧边缘的第二连接部，所述第一纱层部、所述第一连接部、所述第二纱层部、所述第二连接部在周向上依次相连。

其中，所述铺缠路径支撑结构设置于所述第一纱层部和所述第二纱层部上，所述第一连接部和所述第二连接部的外表面形成所述自适应贴合面。

其中，所述铺缠路径支撑结构与两侧的所述自适应贴合面之间的距离相等。

其中，所述织物还包括缝合线，所述缝合线将所述第一纱层部和所述第二纱层部缝合固定。

其中，所述缝合线的延伸方向与所述织物本体的延伸方向平行。

根据本发明的另一个方面，提供了一种模具组件，包括模具，以及上述所述的织物，所述织物按预设铺缠路径铺缠于所述模具上，所述织物中的形状自适应本体的自适应贴合面与所述模具的表面贴合，且所述织物中的所述第一方向纱和所述第二方向纱均与所述模具的表面非垂直且非平行设置，所述铺缠路径支撑结构沿所述预设铺缠路径延伸。

其中，所述模具的表面呈非规则变化曲面；和/或，

所述织物斜叠铺缠于所述模具上。

本发明的织物以及模具组件的优点在于：

本发明的织物用于铺缠待包裹件，包括形状自适应本体和铺缠路径支撑结构。形状自适应本体由编织在一起的两个不同方向纱构成，可以根据待包裹件的不规则面实现自适应地贴合，铺缠路径支撑结构使得织物在第三方向上具有较高的刚性且不易变形。实现织物在第三方向上强度大而边缘又可以产生较大程度的拉伸变形或压缩变形，可以自适应复杂形状模具面的铺缠成型，特别是复合材料斜叠铺缠，本发明的织物以及模具组件适用于高强度应用的行业的特殊需求。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解，本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于标识类似的要素。下面描述中的附图是本发明的一些实施例，而不是全部实施例。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，可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明示出的织物本体的结构示意图；

图2是本发明示出的织物本体局部放大示意图；

图3是本发明示出的织物结构示意图；

图4是本发明示出的俯视图；

图5是本发明示出的织物铺缠之前的结构示意图；

图6是本发明示出的织物铺缠之后的结构示意图。

附图标记：

1、第一方向纱；

2、第二方向纱；

3、第三方向纱；

41、第一纱层部；42、第二纱层部；

51、第一连接部；52、第二连接部；

6、形状自适应本体；

7、缝合线；

8、铺缠路径支撑结构。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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的实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征向量可以相互任意组合。

在飞行器械生产领域内，如航空器设备、导弹、气密性设备等，由于该等示例中的设备结构精密且繁杂，其结构表面并不规则，往往是难以完整严密贴合的非规则表面，如果强行将织物进行贴合则容易产生褶皱，进而导致设备不能达到使用要求。这种情况下就需要应用到具有高强度且结构稳定的织物，来做为增强体制造复合材料的部件，并且在制造过程中必须保证织物的变形程度是可控的，同时保证织物成品的结构稳定性。即织物在与非规则的设备表面贴合后同样保证自身强度高和结构稳定的特性。

为了保证织物的承载能力强、自适应能力强且结构稳定等性能，本发明提供一种变形易于调控的纤维织物及模具组件来解决上述问题。

下面结合附图，对本发明所提供的织物进行详细说明。

如图1所示的实施例中提供的一种变形易于调控的纤维织物，用于铺缠于待包裹件，该纤维织物包括形状自适应本体6和铺缠路径支撑结构8。形状自适应本体6为织物的主体结构，形状自适应本体6延伸长度为织物整体长度，铺缠路径支撑结构8为织物的支撑结构，即织物在延伸方向上保持结构稳定的支撑结构。

其中，形状自适应本体6包括编织在一起的第一方向纱1和第二方向纱2，第一方向纱1与第二方向纱2之间呈第一预设角度交叉设置，形状自适应本体6形成用于与待包裹件贴合的自适应贴合面。铺缠路径支撑结构8织入形状自适应本体6，且铺缠路径支撑结构8沿第三方向延伸，第三方向与第一方向纱1和第二方向纱2均交叉设置。如图2所示，以第三方向的铺缠路径支撑结构8的自然延伸方向为固定方向，将第一方向纱1和第二方向纱2以交叉环绕的方式编织在铺缠路径支撑结构8上，因此，铺缠路径支撑结构8就被织入了第一方向纱1和第二方向纱2之间。如图5和图6所示，第一方向纱1与第二方向纱2基于预设角度交叉形成连续的织物，并通过与铺缠路径支撑结构8交织来进行固定，可以在铺缠路径支撑结构8的延伸方向上形成以稳定结构。参考图5，铺缠路径支撑结构8能够对织物在铺缠路径上形成一个很好地支撑，这样保证了织物在铺缠路径上的刚性并且不易变形，即使贴附后变形如图6所示的形态仍能保证织物在铺缠路径上不变形。参考图6，形状自适应本体6的第一方向纱1和第二方向纱2均与铺缠路径支撑结构8的延伸方向交叉，因此，在形状自适应本体6形成的自适应贴合面与待包裹件贴合时，第一方向纱1和第二方向纱2与待包裹件均为非垂直且非平面非平行的进行设置，在与待包裹件贴合时能够产生较大程度的拉伸变形或压缩变形，从而使织物可以自适应复杂形状模具表面的铺缠路径。

作为本发明的一个示例性的实施例，如图1和图4所示，铺缠路径支撑结构8包括至少一条第三方向纱3，第三方向纱3织入第一方向纱1和第二方向纱2之间，且与第一方向纱1和第二方向纱2均交叉设置，第三方向纱3与自适应贴合面之间具有预定距离。保持第三方向纱3自然延伸的方向不改变，将第一方向纱1与第二方向纱2交织于第三方向纱3上，形成织物。由于第一方向纱1与第二方向纱2交织形成的织物沿第三方向纱3的长度增加织物长度，使得形状自适应本体6的增长方向与第三方向纱3的延伸方向平行。铺缠路径支撑结构8与自适应贴合面之间的预定距离足够保证织物侧边的自适应本体6进行贴附时，铺缠路径支撑结构仍保有稳定性。进而实现织物在形心轴线上有较高的刚性、不易变形，而边缘可以产生较大拉伸变形或压缩变形。

作为本发明的一个示例性的实施例，如图1和图2所示，形状自适应本体6在周向上为连续结构，第一方向纱1和第二方向纱2均与形状自适应本体6的延伸方向呈第二预设角度设置，形状自适应本体6的外周面形成自适应贴合面。第一方向纱1与第二方向纱2交叉环绕第三方向纱3，因为第一方向纱1与第二方向纱2是周向连续编织形成的织物，第一方向纱1与第二方向纱2斜向交织，使得编织成型的织物的边缘容易进行拉伸或压缩的变形，形成自适应的贴合面。

作为本发明的一个示例性实施例，如图4所示，形状自适应本体6包括相对设置的第一纱层部41和第二纱层部42，织物本体6还包括连接第一纱层部41与第二纱层部42的一侧边缘的第一连接部51以及连接第一纱层部41与第二纱层部42的另一侧边缘的第二连接部52，第一纱层部41、第一连接部51、第二纱层部42、第二连接部52在周向上依次相连。第一纱层部41与第二纱层部42通过第一连接部51和第二连接部52连接，形成周向不间断编织结构的织物，连续性强，结构密度大，相较于普通结构的织物来说，因其周向连续结构可以分散某一方向的集中拉力，使得整体受力强度更高，结构更加稳定。

作为本发明的一个示例性的实施例，如图1和图4所示，铺缠路径支撑结构8设置于第一纱层部41和第二纱层部42上，第一连接部51和第二连接部52的外表面形成自适应贴合面。铺缠路径支撑结构8用于增强织物在形心轴线上的刚性，保证即使对织物进行不同方向的拉伸、使其变形也不会影响整体的稳定结构。也就是说，形成于第一连接部51和第二连接部52外表面的自适应贴合面，以适应待包裹件表面形状的实际需求来进行自适应地变形。

作为本发明的一个示例性的实施例，如图1和图4所示，铺缠路径支撑结构8与两侧的自适应贴合面之间的距离相等。铺缠路径支撑结构8到两侧自适应贴合面之间的距离相等，可以使织物在贴合待包裹件的时候仍保持结构稳定，即使自适应贴合面随待包裹件发生形态变化，同样可以保证结构稳定。

作为本发明的一个示例性的实施例，如图3和图4所示，织物还包括缝合线7，缝合线7将第一纱层部41和第二纱层部42缝合固定。缝合线7从形状自适应本体6的起始处沿形状自适应本体6长度方向将第一纱层部41与第二纱层部42缝合，形成如图4所示的横截面为双层结构的织物。通过缝合线7将第一纱层部41与第二纱层部42固定，可以形成如图3所示的一双层织物结构，使得双层织物结构更加稳定可靠，同时也增加了织物的受力强度。

作为本发明的一个示例性的实施例，如图3和图4所示，缝合线7的延伸方向与形状自适应本体6的延伸方向平行。由于缝合线7的延伸方向与形状自适应本体6延伸方向平行，因此，缝合线7可于形状自适应本体6延伸方向上的任意位置进行缝合，在此不做具体限定。如图3所示，将缝合线7置于第一纱层部41和第二纱层部421对应位置上，将形状自适应本体6于第一纱层部41和第二纱层部42处进行缝合，进一步提高了织物强度。

本发明还提供一种模具组件，模具组件包括模具和织物，织物按预设铺缠路径铺缠于模具上，织物中的形状自适应本体6的自适应贴合面与模具的表面贴合，且织物中的第一方向纱1和第二方向纱2均与模具的表面非垂直且非平行设置，铺缠路径支撑结构8沿预设铺缠路径延伸。如上所述的织物，由于织物在形心轴线上有较高的刚性、不易变形，而织物的边缘可以产生较大拉伸变形或压缩变形，这样的结构可以使织物按照预设铺缠路径，自适应地铺缠于模具上，具体表现为织物中的形状自适应本体6自适应的贴合模具的表面。织物的第一方向纱1与第二方向纱2与模具成一定角度设置，可以从基本上使得织物实现自适应的效果，而铺缠路径支撑结构8沿预设铺缠路径延伸保证织物整体在与模具贴合方向上不变形，且结构强度大。

作为本发明的一个示例性实施例，模具的表面呈非规则变化曲面，织物斜叠铺缠于模具上。模具基于实际应用，其表面呈非规则的变化曲面，本发明的织物可自适应地完全贴合、斜叠铺缠于模具上，为后续操作提供一紧密模具组件。作为本发明的另一个实施例，织物也可以根据预定要求仅贴合模具的部分非规则变化曲面，而非完全包裹。但无论织物如何与模具组件贴合，均是基于在形心轴线上有较高的刚性、不易变形，而边缘可以产生较大拉伸变形或压缩变形这一特性自适应地贴合模具的非规则变化曲面，具有更高的结构强度。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种变形易于调控的纤维织物，用于铺缠于待包裹件，其特征在于，所述织物包括：

形状自适应本体(6)，所述形状自适应本体(6)包括编织在一起的第一方向纱(1)和第二方向纱(2)，所述第一方向纱(1)与所述第二方向纱(2)之间呈第一预设角度交叉设置，所述形状自适应本体(6)形成用于与所述待包裹件贴合的自适应贴合面；

铺缠路径支撑结构(8)，所述铺缠路径支撑结构(8)织入所述形状自适应本体(6)，且所述铺缠路径支撑结构(8)沿第三方向延伸，所述第三方向与所述第一方向纱(1)和所述第二方向纱(2)均交叉设置。

2.根据权利要求1所述的织物，其特征在于，所述铺缠路径支撑结构(8)包括至少一条第三方向纱(3)，所述第三方向纱(3)织入所述第一方向纱(1)和所述第二方向纱(2)之间，且与所述第一方向纱(1)和所述第二方向纱(2)均交叉设置，所述第三方向纱(3)与所述自适应贴合面之间具有预定距离。

3.根据权利要求1或2所述的织物，其特征在于，所述形状自适应本体(6)在周向上为连续结构，所述第一方向纱(1)和所述第二方向纱(2)均与所述形状自适应本体(6)的延伸方向呈第二预设角度设置，所述形状自适应本体(6)的外周面形成所述自适应贴合面。

4.根据权利要求3所述的织物，其特征在于，所述形状自适应本体(6)包括相对设置的第一纱层部(41)和第二纱层部(42)，所述形状自适应本体(6)还包括连接所述第一纱层部(41)与第二纱层部(42)的一侧边缘的第一连接部(51)以及连接所述第一纱层部(41)与所述第二纱层部(42)的另一侧边缘的第二连接部(52)，所述第一纱层部(41)、所述第一连接部(51)、所述第二纱层部(42)、所述第二连接部(52)在周向上依次相连。

5.根据权利要求4所述的织物，其特征在于，所述铺缠路径支撑结构(8)设置于所述第一纱层部(41)和所述第二纱层部(42)上，所述第一连接部(51)和所述第二连接部(52)的外表面形成所述自适应贴合面。

6.根据权利要求5所述的织物，其特征在于，所述铺缠路径支撑结构(8)与两侧的所述自适应贴合面之间的距离相等。

7.根据权利要求4所述的织物，其特征在于，所述织物还包括缝合线(7)，所述缝合线(7)将所述第一纱层部(41)和所述第二纱层部(42)缝合固定。

8.根据权利要求7所述的织物，其特征在于，所述缝合线(7)的延伸方向与所述形状自适应本体(6)的延伸方向平行。

9.一种模具组件，其特征在于，包括模具，以及如权利要求1至8任一项所述的织物，所述织物按预设铺缠路径铺缠于所述模具上，所述织物中的形状自适应本体(6)的自适应贴合面与所述模具的表面贴合，且所述织物中的所述第一方向纱(1)和所述第二方向纱(2)均与所述模具的表面非垂直且非平行设置，所述铺缠路径支撑结构(8)沿所述预设铺缠路径延伸。

10.根据权利要求9所述的模具组件，其特征在于，所述模具的表面呈非规则变化曲面；和/或，

所述织物斜叠铺缠于所述模具上。

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