[发明专利]一种可实现多结构转换、多角度成型的新型编织机

说明书

技术领域

本发明属于纺织领域，涉及一种可实现多结构转换、多角度成型的新型编织机，它属于三维多向预成型件的加工设备。

背景技术

三维编织复合材料被称作第三代纤维增强复合材料, 与二维编织复合材料相比， 有许多突出的优点。其整体性显著地提高了强度和刚度，具有优良的抗损坏性, 具有良好的力学性能和耐烧蚀性能。已经在航天、航空等高科技领域实现了广泛的应用。三维编织复合材料具有可设计性。组分材料的性能、材料制造工艺决定了复合材料的材料性能，编织复合材料的材料单胞在力学上具有显著的结构特性，因此织物组织结构参数即编织参数也将影响编织复合材料的性能。三维四向是最典型的三维编织结构，其显著改善了材料沿厚度方向的力学性能，但三维四向的纤维束空间构型使其面内力学性能有所降低。三维五向结构则不仅保持了三维四向沿厚度方向的良好力学性能，而且显著改善了材料的面内力学性能，因此，在不同的应用领域应选用不同结构的三维多向编织复合材料。

工艺决定设备，不同编织工艺需要配套的设备来实现。《3D纤维增强聚合物基复合材料》著作（L.Tong,A.P.Mouritz与M.K.Bannister合著）2008年5月出版的第2章‘3D纤维预成型件制造’一文中介绍了3D四步编织设备。3D四步编织设备是按Florentine（1982）注册的马格纳制造法专利研制的，利用一个包含呈行列排布携纱器的平台，携纱器的排布构成了所需预成型件的形状。另外外边还有附加的一些携纱器，它们的精确位置和数量依赖于预成型件的形状和结构的需要。共有4种不同的行列运动方式，使纱线交织形成编织预成型件。携纱器运动台面与地面平行，且只有一种工作位置，加工的预成型件种类只限三维四向。还介绍了大西洋研究公司开发的全厚度编织设备（Brown,1985;1988），该设备包含许多一样的环，一个挨一个轴向排列，环上有凹槽，可让携纱器沿轴线方向从一个环移动到另一个环。环运动形成圆周运动，这样就可完成四步工艺。该设备携纱器运动台面与地面垂直，也仅此一种工作位置。但设备的容锭量有限只有1400锭，占地面积大，制造及安装成本高。国内在设备研制方面基本是按国外的发展思路，以携纱器运动台面与地面平行的三维编织机为主，覆盖三维四向和五向结构，重点在设备容锭量方面取得了较大突破。如天津工业大学研制成功了计算机控制的大型三维整体编织机（4万锭）

中国专利公告号CN1117894C，公告日是2001年4月17日，名称为‘新型三维编织机’中公开了一种新型三维编织机，它包括锭子、驱动装置、机架、成型装置，其特征是还包括由固定在机架上，纵横等间距呈网状排列的伞形块组成的固定式编织导轨和上部靠两只相邻伞形块支撑，下部嵌入两只相邻伞形块中的矩形定位块，这种设计降低了对编织导轨加工精度和锭子移动后定位精度的要求，不仅有效防止了锭子在运动中的“卡死”现象，而且降低了制造和维护成本，同时还克服了移动式编织导轨轴向纱难以引入的难题。此专利虽然有效解决了三维编织设备制造难题，但只限于携纱器运动平面与地面平行的工作位置，加工的预成型件结构只限于三维四向和五向。

由于水平位置编织时携纱器运动区与编织成型区存在固定的“缩率”，特别对宽度尺寸，超过此极限宽度，此方向上的密度均匀性会很难控制，如抬高其成型高度又会因为纱线及松紧线自重给质量控制带来困难；垂直编织设备对制造及安装精度要求高，存在设备容锭量低带来的可加工预成型件尺寸小等问题。

综上所述，现有设备只能实现单一位置和单一结构的编织，例如只能实现水平位置编织（携纱器运动台面与地面平行）。详解如下：

（1）一台设备只能编织一种结构，要实现多种结构编织，必须更换设备，把纱线从携纱器上移离，该过程存在两大问题：一是费工，而是容易出差错甚至产品报废。

（2）现在三维多向全部采用水平位置编织，存在问题：① 产品宽度做不宽，宽度越宽织物成型区与携纱区的喇叭口就越厉害，会造成产品周向密度不均；② 为了要做长的织物，编织高度要提升，带来高空作业的安全隐患，高度升高纱线和松紧线的自重就越厉害，向下拉使得产品密度做不高，或者说编织角做不大。

目前国内三维编织机全是水平位置编织；国外有实现垂直编织位置的设备，但全采用回转角轮结构设计。存在弊端是制造成本高、加工难度大、设备容量小，同样面积内的携纱器容量与行列式结构相比差一个数量级以上，而且不能实现三维四向、五向、六向和七向等不同结构在同一台设备上编织，可以实现翻转。最大携纱器容量小于1500锭。

因此需要提供一种可以实现不同结构在同一台设备上编织成型且编织位置可任意变换的编织机。