[发明专利]多向预成型编织件及其三维整体编织方法

说明书

技术领域

本发明涉及编织件以及编织方法，特别涉及一种多向预成型编织件及其编织方法。

背景技术

目前三维编织技术以四步法三维编织工艺为主，它源于R.A.Florentine在其专利(US 4312261)中描述的四步法三维编织方法。以其为基础，人们对上述方法进行了各种改进，但是，无论如何改进，其制件成型方向一般也只有一个。

但是，现实生活中，所需要的产品会具有两个或者两个以上的编织方向。例如，矩形截面拐角制件，具有两个编织方向；又例如，由两个或两个以上几何体空间相交构成的复杂形状复合材料支撑体的多向预成型编织件，具有两个或两个以上的成型方向。对于这类有两个或两个以上编织成型方向的复合材料制件，采用已有的四步法三维编织方法或技术就无法完成，不能满足高性能复合材料对预成型编织件的要求。

如果采用三维编织工艺分别编织制件的各个组成部分，然后采用缝合或共固化的技术将它们连接在一起，则这样形成的预成型编织件整体性很差，连接部位仅有缝合纤维或基体受力，承受载荷时很容易因应力集中而被破坏。

针对现有技术的不足，我国专利申请号为“200610013429.X”的《一种多向预成型制件的三维整体编织方法》专利(以下简称对比专利)，提出了一种多向预成型编织件的三维整体编织方法，该方法可以实现两个或两个以上几何体空间垂直相交构成的复杂形状复合材料支撑体的多向预成型编织件的三维整体编织，使制件内部的纤维束可依设计规律沿不同的空间取向贯穿于不同成型方向的组成部分之中，并形成一个连续不分层的三维整体网状结构，提高制件结构的整体性，改善几何体空间连接部位的机械力学性能。其采用的技术方案是：涉及一种多向预成型编织件的三维整体编织方法，该编织方法以四步法三维四向、五向或五向以上方型或/和圆型编织工艺为基础，其特征在于在编织多向预成型编织件的第一成型方向部分的同时，在两个或两个以上几何体空间垂直相交的位置处，按后续成型方向的几何体形状和编织规律要求采用加线引线方法预留出多向预成型编织件的第二或所余下其它成型方向部分的全部纱线后，再继续编织多向预成型编织件的第一成型方向部分，直至完成；然后转换编织方向，在第二或所余下其它成型方向引出所述的预留纱线，并相应调整机器的编织规律，编织多向预成型编织件的第二或所余下其它成型方向部分，直至多向预成型编织件全部编织完成。

为了更直观地了解上述对比专利，以下结合附图来说明。如图1所示，是采用上述对比专利方法制造的一个三维编织预成型编织件，其是由两个方向垂直的圆管相交形成，直径较大的一个圆管称为主管10，另一个称为支管11，主管10与支管11形成有交线12。如图2所示，是图1的剖视图，所述的交线12首尾封闭，围成一个隔片13，所述的隔片13将主管10与支管11的内部空间区隔开。形成这种结构的过程，则如图3所示包括以下步骤：

(1)按照主管10的主轴X方向(向下)编织所述的主管10结构；

(2)当编织到交线12的上半部分时，采用加线引线方法，即：将主管10上的纤维束14引出，使所述的纤维束14退出主管10的编织，同时，加入一根新的纤维束15，参与到主管10的编织中；

(3)新的纤维束15继续按照主管10的主轴X方向(向下)编织，形成隔片13；

(4)当编织到交线12的下半部分时，又采用加线引线方法，即：将纤维束16引出，使所述的纤维束16退出主管10的编织，同时，再加入一根新的纤维束17，参与到主管10的编织中；

(5)新的纤维束17继续按照主管10的主轴X方向(向下)编织，并最终完成主管10的编织；

(6)使用纤维束14的引出端、纤维束15的预留端与纤维束16的引出端以及纤维束17的预留端，按照支管11的主轴Y方向(向左)继续编织，最终完成支管的编织。

由上述描述可知，采用上述对比专利方法制造的三维编织预成型编织件还存在以下不足：

(1)所述的三维编织预成型编织件的主管10与支管11之间具有隔片13，导致主管10与支管11的内部空间不能相通，使得本产品无法作为多通连接接头使用。

(2)形成所述的支管11的所有纤维束中，有一半的纤维束(如14、17)来自主管10的隔片13以外的区域，另一半纤维束(如15、16)来自隔片13，而当主管与支管厚度相近时，隔片13的交线12处由于加线和引线，使隔片13与主管的其他部分连接相对较弱，因而影响支管11与主管10的连接性能。