CN115058825A - 一种蜂窝芯结构的三维编织方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蜂窝芯结构的三维编织方法，编织方法主要包括如下步骤：在三维编织机的工作台上搭建曲线T形轨道，曲线T形轨道是由多个轨道单元阵列而成的，各个轨道单元均包含六个环形轨道，相邻两个环形轨道相交设置切在相交位置相互连通，在各个环形轨道内设有六个首尾相连的携纱器，六个携纱器的中心均位于环形轨道中外圆的内接正六边形的顶点上，两相交的环形轨道共用一个携纱器；每个携纱器携带一根纱线，处于同一环形轨道内的携纱器携带的纱线运动轨迹相同，相邻两个环形轨道内纱线的编织方向相反且交替进行，携纱器携带的纱线运动一次编织一个携纱器的长度。采用该方法能够编织出结构不分层、层间强度高、综合力学性能好的蜂窝芯结构。
Description
技术领域
本发明涉及三维编织技术领域，具体的说是一种蜂窝芯结构的三维编织方法。
背景技术
蜂窝状结构具有质轻、承载力强以及吸能、降噪、隔热等特点，常被制成夹芯结构广泛应用于航空航天、交通运输、能源动力等领域。蜂窝结构的力学性能不但与其拓扑结构构型、原材料的材料性能相关，而且成型工艺同样在一定程度上影响蜂窝结构的力学性能。优异成熟的成型工艺不仅能够提升构件的成型效率，降低工艺成本，还可以减弱由成型过程中缺陷带来的对结构性能的影响。
碳纤维树脂基复合材料具备比强度、比模量高而且耐疲劳性好的特点，是一种先进复合材料，利用碳纤维树脂基复合材料成型的复合材料蜂窝结构相比于传统材料蜂窝结构(铝蜂窝、芳纶纸蜂窝等)可以在材料特性层次进一步提升结构的力学性能。目前复合材料蜂窝结构的成型工艺包括:热压模具成型工艺、真空辅助树脂传递模塑工艺、复合材料3D打印工艺、复合材料裁折成型工艺和嵌锁组装工艺等，缺少三维编织工艺。
三维编织材料因其优良的综合性能以及可设计性等特点，得到了广泛的应用。由于三维编织方法的局限性，不仅使得编织材料的种类有限，而且材料本身的性能也有待提高。因此，新型编织工艺的研发显得尤为重要。
发明内容
为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种蜂窝芯结构的三维编织方法，采用该方法能够编织出结构不分层、层间强度高、综合力学性能好的蜂窝芯结构。
为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：
一种蜂窝芯结构的三维编织方法，其是由三维编织机中的四连杆机构推动若干携纱器沿曲线T形轨道运动实现的，其中，单层蜂窝芯结构是由多个基本单元阵列而成的，各个基本单元均包含六个依次连接的六边形，相邻两个六边形之间共用一条边；
所述编织方法主要包括如下步骤：
（1）、在三维编织机的工作台上搭建曲线T形轨道，所述曲线T形轨道是由多个轨道单元阵列而成的，各个轨道单元均包含六个环形轨道，相邻两个环形轨道相交设置切在相交位置相互连通，在曲线T形轨道的X向上相邻两个轨道单元共用一个环形轨道，在Y向上相邻两个轨道单元共用两个环形轨道；在各个环形轨道内设有六个首尾相连的携纱器，六个携纱器的中心均位于环形轨道中外圆的内接正六边形的顶点上，两相交的环形轨道共用一个携纱器；
（2）、每个携纱器携带一根纱线，处于同一环形轨道内的携纱器携带的纱线具有相同的运动轨迹，相邻两个环形轨道内纱线的编织方向相反且交替进行，携纱器携带的纱线运动一次编织一个携纱器的长度，将曲线T形轨道中设置的所有携纱器分为第一、第二两组，在四连杆机构的作用下，第一组携纱器携带的纱线能够沿环形轨道顺时针编织，然后第二组携纱器携带的纱线能够沿环形轨道逆时针编织，第一、第二组携纱器携带的纱线在空间分步交叉能够编织出单层蜂窝芯结构。
进一步地，所述三维编织机中设有一对四连杆机构，一对四连杆机构包括用于控制携纱器携带的纱线沿环形轨道顺时针编织的顺四连杆机构和用于控制携纱器携带的纱线沿环形轨道逆时针编织的逆四连杆机构。
进一步地，所述携纱器包括一体成型的换向部和纱线储存部，所述换向部与纱线储存部的连接处呈台阶状，四连杆机构推动其中一个携纱器的台阶处便能够使处于同一轨道内的携纱器均发生移动。
进一步地，所述携纱器的截面呈梭形结构。
进一步地，所述纱线储存部上垂直设有T型卡扣。
进一步地，所述环形轨道的侧壁上设有与携纱器上的T型卡扣相配合的T形轨道槽。
有益效果：
采用本发明的编织方法编织的蜂窝芯织物相较于其他结构的织物在同截面积下重量更轻，抗拉力强，可以承受并分散来自任意方向的压力。三维编织方法是自动化编织方式，采用该编织方法可以有效地减少生产时间，降低生产成本。并且消除了二维织物会出现分层的风险，减少了裂纹出现的风险大大加强了结构的稳定性，不易损坏有效地提高织物的使用寿命。
附图说明
图1为本发明蜂窝芯结构织物的原理图。
图2为本发明中曲线T形轨道的示意图。
图3为图2中一个轨道单元的结构示意图。
图4为图2的的剖视图。
图5为在曲线T形轨道上布置携纱器后的结构示意图。
图6为一个轨道单元上布置携纱器后的结构示意图。
图7为本发明的装配图。
图8为本发明中携纱器的结构示意图。
图9为图8的左视图。
图10为本发明中四连杆机构的结构示意图。
图11为本发明中5×6个轨道单元布置携纱器后的示意图。
图12为本发明中含有2x2个轨道单元的曲线T形轨道时逆时针转动的携纱器的运动轨迹总图。
图13为含有2x2个轨道单元的曲线T形轨道时顺时针转动的携纱器的运动轨迹总图，
图示标记：1、携纱器，11、换向部，12、T型卡扣，13、纱线储存部，2、四连杆机构，21、逆四连杆机构，211、杆I，212、杆II，213、杆III，214、自回旋组件，215、杆IV，216、限位组件，22、顺四连杆机构，3、环形轨道。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明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做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
一种蜂窝芯结构的三维编织方法，请参考图7，其是由三维编织机中的四连杆机构推动若干携纱器1沿曲线T形轨道运动实现的，其中，请参考图1，单层蜂窝芯结构是由多个基本单元阵列而成的，各个基本单元均包含六个依次连接的六边形，六个六边形围成的图形也为六边形，相邻两个六边形之间共用一条边；
所述编织方法主要包括如下步骤：
（1）、在三维编织机的工作台上搭建曲线T形轨道，请参考图2和图3，所述曲线T形轨道是由多个轨道单元阵列而成的，各个轨道单元均包含六个环形轨道3，相邻两个环形轨道3相交设置切在相交位置相互连通，在曲线T形轨道的X向上相邻两个轨道单元共用一个环形轨道3，在Y向上相邻两个轨道单元共用两个环形轨道3；在各个环形轨道3内设有六个首尾相连的携纱器1，请参考图5和图6，六个携纱器1的中心均位于环形轨道3中外圆的内接正六边形的顶点上，两相交的环形轨道3共用一个携纱器1；
（2）、每个携纱器1携带一根纱线，处于同一环形轨道3内的携纱器1携带的纱线具有相同的运动轨迹，相邻两个环形轨道3内纱线的编织方向相反且交替进行，携纱器1携带的纱线运动一次编织一个携纱器1的长度，将曲线T形轨道中设置的所有携纱器1分为第一、第二两组，在四连杆机构2的作用下，第一组携纱器1携带的纱线能够沿环形轨道3顺时针编织，然后第二组携纱器1携带的纱线能够沿环形轨道3逆时针编织，第一、第二组携纱器1携带的纱线在空间分步交叉能够编织出单层蜂窝芯结构。
请参考图7，所述三维编织机中设有一对四连杆机构2，一对四连杆机构2包括用于控制携纱器1携带的纱线沿环形轨道3顺时针编织的顺四连杆机构22和用于控制携纱器1携带的纱线沿环形轨道3逆时针编织的逆四连杆机构21。
请参考图8和图9，所述携纱器1包括一体成型的换向部11和纱线储存部13，所述换向部11与纱线储存部的13连接处呈台阶状，四连杆机构2推动其中一个携纱器1的台阶处便能够使处于同一轨道内的携纱器1均发生移动。详细地，所述携纱器1的截面呈梭形结构。所述纱线储存部13上垂直设有T型卡扣12。其中，相邻两个环形轨道内的携纱器1（不算共用的携纱器）中T型卡扣12设于纱线储存部的13的不同侧。
请参考图4，所述环形轨道3的侧壁上设有与携纱器1上的T型卡扣12相配合的T形轨道槽，使得携纱器1能够沿既定轨道进行运动。详细地，供纱线顺时针转动的环形轨道3的外圆侧壁上设有T形轨道槽，供纱线逆时针转动的环形轨道3的内圆侧壁上设有T形轨道槽，相邻环形轨道3相交的位置设有双向T形轨道槽。
请参考图7和图10，本发明的编织方法是依靠四连杆机构配合携纱器1在曲线T形轨道内进行运动，通过四连杆机构推动携纱器1每次在环形轨道3内运行一个携纱器1的长度，利用环形轨道3来确定携纱器1运动方向，来完成预定方向编织。可将运行步骤分为两步：第一步、逆四连杆机构21推动携纱器1的换向部将携纱器1携带的纱线沿环形轨道3逆时针移动一个携纱器1的长度，第二步、顺四连杆机构22推动携纱器1的换向部11将携纱器1携带的纱线沿环形轨道3顺时针移动一个携纱器1的长度。
请参考图2，图2为本发明中曲线T形轨道的示意图，携纱器1在曲线T形轨道内按照预定方向进行运动。现有技术中，曲线T形轨道的尺寸可以根据需编织的蜂窝芯结构的尺寸进行确定，曲线T形轨道的尺寸的大小只在于轨道单元的数量存在差异，如图11所示，图中曲线T形轨道的X向上包含5个轨道单元，Y向上包含6个轨道单元，各个轨道单元内均设有相应数量的携纱器1。
请参考图10，逆四连杆机构21（顺四连杆机构22具有与逆四连杆机构21相同的结构）包括杆I 211（作为动力部分，做圆周运动）、杆II 212（传递动力）、杆III 213（摇杆确定运动夹角为60°）、杆IV 215（与携纱器1换向部11直接接触进行动力传动实现携纱器1的运转从而实现蜂窝芯织物的编织），自回旋组件214以及限位组件216。
请参考图12，图12所示为含有2x2个轨道单元的曲线T形轨道时逆时针转动的携纱器的运动轨迹总图，请参考图13，图13所示为含有2x2个轨道单元的曲线T形轨道时顺时针转动的携纱器的运动轨迹总图。由图12和图13可知，轨迹图中A处和B处设有相交的位置，在相交的位置上，携纱器具体沿哪个分支运动由相对运动轨迹决定，需要说明的是，其中的“相对运动轨迹”指的是图12中携纱器具体沿哪个分支运动，是由其下一步顺时针转动后该携纱器会被带到哪个位置决定的，而图13中携纱器具体沿哪个分支运动，是由其下一步逆时针转动后该携纱器会被带到哪个位置决定的。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非随本发明作任何形式上的限制。凡根据本发明的实质所做的等效变换或修饰，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种蜂窝芯结构的三维编织方法，其特征在于：其是由三维编织机中的四连杆机构推动若干携纱器沿曲线T形轨道运动实现的，其中，单层蜂窝芯结构是由多个基本单元阵列而成的，各个基本单元均包含六个依次连接的六边形，相邻两个六边形之间共用一条边；
所述编织方法主要包括如下步骤：
（1）、在三维编织机的工作台上搭建曲线T形轨道，所述曲线T形轨道是由多个轨道单元阵列而成的，各个轨道单元均包含六个环形轨道，相邻两个环形轨道相交设置且在相交位置相互连通，在曲线T形轨道的X向上相邻两个轨道单元共用一个环形轨道，在Y向上相邻两个轨道单元共用两个环形轨道；在各个环形轨道内设有六个首尾相连的携纱器，六个携纱器的中心均位于环形轨道中外圆的内接正六边形的顶点上，两相交的环形轨道共用一个携纱器；
（2）、每个携纱器携带一根纱线，处于同一环形轨道内的携纱器携带的纱线具有相同的运动轨迹，相邻两个环形轨道内纱线的编织方向相反且交替进行，携纱器携带的纱线运动一次编织一个携纱器的长度，将曲线T形轨道中设置的所有携纱器分为第一、第二两组，在四连杆机构的作用下，第一组携纱器携带的纱线能够沿环形轨道顺时针编织，然后第二组携纱器携带的纱线能够沿环形轨道逆时针编织，第一、第二组携纱器携带的纱线在空间分步交叉能够编织出单层蜂窝芯结构。
2.根据权利要求1所述的一种蜂窝芯结构的三维编织方法，其特征在于：所述三维编织机中设有一对四连杆机构，一对四连杆机构包括用于控制携纱器携带的纱线沿环形轨道顺时针编织的顺四连杆机构和用于控制携纱器携带的纱线沿环形轨道逆时针编织的逆四连杆机构。
3.根据权利要求1所述的一种蜂窝芯结构的三维编织方法，其特征在于：所述携纱器包括一体成型的换向部和纱线储存部，所述换向部与纱线储存部的连接处呈台阶状，四连杆机构推动其中一个携纱器的台阶处便能够使处于同一轨道内的携纱器均发生移动。
4.根据权利要求1所述的一种蜂窝芯结构的三维编织方法，其特征在于：所述携纱器的截面呈梭形结构。
5.根据权利要求1所述的一种蜂窝芯结构的三维编织方法，其特征在于：所述纱线储存部上垂直设有T型卡扣。
6.根据权利要求5所述的一种蜂窝芯结构的三维编织方法，其特征在于：所述环形轨道的侧壁上设有与携纱器上的T型卡扣相配合的T形轨道槽。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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