一種可編織任意角度和間隙的平面斜交編織布的模具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供了一種可編織任意角度和間隙的平面斜交編織布的模具，屬復(fù)合材料設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]可變形柔性蒙皮材料是實(shí)現(xiàn)機(jī)翼可變形飛行器的關(guān)鍵技術(shù)之一。可變形柔性蒙皮要求材料在多個(gè)方向上滿足大變形條件，通過合理的選擇編織角度和間隙等參數(shù)，平面斜交編織復(fù)合材料可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)方向的大變形，是可變形柔性蒙皮材料大變形實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)之一，而編織任意角度和間隙的平面斜交編織復(fù)合材料纖維布是研制大變形平面斜交編織復(fù)合材料的基礎(chǔ)，現(xiàn)有的復(fù)合材料纖維布的編織方式多為正交編織或常規(guī)角度編織，且間隙均為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，不能滿足任意角度和間隙的要求，而一些可實(shí)現(xiàn)特殊角度的專用模具器則存在造價(jià)高昂、生產(chǎn)成本高和周期較長等問題，因此，平面斜交復(fù)合材料纖維布的制備受到很大制約，阻礙了可變性柔性蒙皮材料的發(fā)展。為此，本發(fā)明一種可編織任意角度和間隙的平面斜交編織布的模具，解決了任意角度和間隙纖維布的編織問題，具有使用簡單、方便、快速和成本低等優(yōu)點(diǎn)，為柔性復(fù)合材料蒙皮的研制提供技術(shù)支持。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種可編織任意角度和間隙的平面斜交編織布的模具，以用于大變形平面斜交編織復(fù)合材料研制。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0005]I)本發(fā)明提供了一種可編織任意角度和間隙的平面斜交編織布的模具，它是由帶有固定經(jīng)瑋向纖維束凹槽的金屬框架、經(jīng)向纖維束分線軸、分線軸曲柄等組成，它們之間的位置連接關(guān)系是:纖維束分線軸平行放置于框架上并用加強(qiáng)筋與框架連接，分線軸曲柄與經(jīng)向纖維束分線軸的凸臺(tái)連接。
[0006]所述帶凹槽金屬框架是矩形框架形狀，其中框架經(jīng)線方向的兩個(gè)對(duì)邊上帶有分線軸的安裝孔，在框架的四邊上帶有控制經(jīng)瑋線間距和傾斜角度的分線凹槽，分線凹槽為陣列分布形式，長邊和短邊的都是由兩根平行對(duì)稱的長梁組成，其固定形式為銷釘連接。
[0007]所述經(jīng)向纖維束分線軸為金屬結(jié)構(gòu)件，軸的兩端可與框架的安裝孔配合，并可在其上自由旋轉(zhuǎn)，沿分線軸上切有沿周向?qū)ΨQ切割的與框架瑋向凹槽對(duì)應(yīng)的分線槽，并且沿軸向上相鄰的分線槽相互垂直，在分線軸的一端切凸臺(tái)與曲柄安裝孔相配合。
[0008]所述分線軸曲柄為L型金屬構(gòu)件。其安裝端切有與分線軸凸臺(tái)相配合的安裝孔，曲柄手持位置帶有可自由旋轉(zhuǎn)的套筒。
[0009]使用該模具編織平面斜交復(fù)合材料纖維布的具體步驟如下:
[0010]步驟一，設(shè)計(jì)并制造帶有經(jīng)瑋向纖維束凹槽的框架、經(jīng)向纖維束分線軸、分線軸曲柄等零件。
[0011]步驟二，將框架安放模具的中央位置，調(diào)整銷釘使兩軸對(duì)中，使得兩根長梁和短梁的凹槽分別一一對(duì)應(yīng)。調(diào)整經(jīng)向纖維束分線軸的位置，使經(jīng)向纖維束分線軸陣列分布的凹槽平行分布，并將曲柄與經(jīng)向纖維束分線軸固連，形成分線軸曲柄機(jī)構(gòu)。最后，測試經(jīng)向纖維束分線軸與短軸之間的配合誤差，并對(duì)框架進(jìn)行安裝調(diào)整。
[0012]步驟三，選定經(jīng)向纖維束編織的初始起點(diǎn)，依次將經(jīng)向纖維束纏繞于沿經(jīng)向方向的兩根長梁之間，利用凹槽將經(jīng)線束進(jìn)行固定和分，其中經(jīng)線纖維放置于經(jīng)向纖維束分線軸之上，經(jīng)線與經(jīng)向纖維束分線軸的凹槽一一對(duì)應(yīng)。在鋪設(shè)經(jīng)線時(shí)，應(yīng)注意避免線與線之間的纏繞，使單胞之間實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的狀態(tài)。
[0013]步驟四，轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)向纖維束分線軸使經(jīng)線在空間上交錯(cuò)分布，經(jīng)向纖維束分線軸將經(jīng)線纖維束按照奇、偶數(shù)分為上下兩層，使得兩層之間有較大空隙，將瑋線束置于沿經(jīng)向長梁的一側(cè)，穿過奇偶層中間的空隙，并在另外一側(cè)用凹槽進(jìn)行固定。
[0014]步驟五，使用分線軸曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)90°，使經(jīng)向纖維束分線軸的奇、偶數(shù)兩層交換位置，重復(fù)上述過程，將相鄰的兩根同向經(jīng)線中間只穿插有一根另一方向的瑋線，得到給定角度和間隙的編織布，將編織布的周邊進(jìn)行封閉處理，最終得到預(yù)成型的平面斜交復(fù)合材料纖維編織布。
[0015]優(yōu)點(diǎn)及功效:本發(fā)明可編織任意角度和間隙的平面斜交復(fù)合材料纖維布，具有使用簡單、方便、快速和成本低等優(yōu)點(diǎn)，為柔性復(fù)合材料蒙皮的研制提供技術(shù)支持。
【附圖說明】
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0017]圖1整體結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖1中:1.帶凹槽金屬框架，2.經(jīng)向纖維束分線軸，3.分線軸曲柄
[0019]圖2帶凹槽金屬框架結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖2中:1.經(jīng)向軸，2.瑋向軸，3.凸臺(tái)，4.凹槽[0021 ]圖3經(jīng)向纖維束分線軸結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖4曲柄結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]結(jié)合圖1至圖4說明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0024]圖1為一種可編織任意角度和間隙的平面斜交編織布的模具，它是由帶凹槽的金屬框架、經(jīng)向纖維束分線軸、分線軸曲柄組成，它們之間的位置連接關(guān)系是:纖維束分線軸平行放置于帶凹槽金屬框架上，并用加強(qiáng)筋與框架連接，分線軸曲柄與經(jīng)向纖維束分線軸的凸臺(tái)連接。
[0025]工作原理如下:轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)向纖維束分線軸使經(jīng)線在空間上錯(cuò)位，經(jīng)向纖維束分線軸將經(jīng)紗按照奇、偶數(shù)分為上下兩層，使得兩層之間有較大空隙，使用分線軸曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，將相鄰的兩根同向經(jīng)線中間只穿插有一根另一方向的瑋線束，得到給定角度和間隙的編織布，將編織布的周邊進(jìn)行封閉處理，得到預(yù)成型的平面斜交編織布。
[0026]圖2描述了帶凹槽金屬框架的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，該框架可以固定經(jīng)線束和瑋線束位置，并能夠?qū)崿F(xiàn)纖維束之間的分離，可支撐經(jīng)向纖維束分線軸和鋁合金分線軸曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)，其中凹槽的寬度設(shè)計(jì)十分關(guān)鍵，凹槽間距決定空隙大小，凹槽間距太大，會(huì)導(dǎo)致編織布的空隙太大，降低強(qiáng)度，易導(dǎo)致間隙中基體破壞。
[0027]圖3所示的經(jīng)向纖維束分線軸為模具的核心部件，通過經(jīng)向纖維束分線軸的錯(cuò)位開槽，使經(jīng)線分成奇、偶數(shù)兩層，將瑋線穿過兩層中間的空隙并置于凹槽內(nèi)，通過圖4所示的分線軸曲柄，使經(jīng)向纖維束分線軸的奇、偶數(shù)兩層交換位置，重復(fù)上述操作，得到預(yù)成型的的平面斜交編織布。另外，在進(jìn)行預(yù)成型的編織布的裁剪過程中，必須保證編織布留有足夠的余量進(jìn)行裁剪。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可編織任意角度和間隙的平面斜交復(fù)合材料纖維布的編織機(jī)，它是由帶有固定經(jīng)瑋向纖維束凹槽的金屬框架、經(jīng)向纖維束分線軸、分線軸曲柄等組成，它們之間的位置連接關(guān)系是:纖維束分線軸平行放置于框架上并用加強(qiáng)筋與框架連接，分線軸曲柄與經(jīng)向纖維束分線軸的凸臺(tái)連接。 所述帶凹槽金屬框架是矩形框架形狀，其中框架經(jīng)線方向的兩個(gè)對(duì)邊上帶有分線軸的安裝孔，在框架的四邊上帶有控制經(jīng)瑋線間距和傾斜角度的分線凹槽，分線凹槽為陣列分布形式，長邊和短邊的都是由兩根平行對(duì)稱的長梁組成，其固定形式為銷釘連接。 所述經(jīng)向纖維束分線軸為金屬結(jié)構(gòu)件，軸的兩端可與框架的安裝孔配合，并可在其上自由旋轉(zhuǎn)，沿分線軸上切有沿周向?qū)ΨQ切割的與框架瑋向凹槽對(duì)應(yīng)的分線槽，并且沿軸向上相鄰的分線槽相互垂直，在分線軸的一端切凸臺(tái)與曲柄安裝孔相配合。 所述分線軸曲柄為L型金屬構(gòu)件。其安裝端切有與分線軸凸臺(tái)相配合的安裝孔，曲柄手持位置帶有可自由旋轉(zhuǎn)的套筒。 使用該編織機(jī)編織平面斜交復(fù)合材料纖維布的具體步驟如下: 步驟一，設(shè)計(jì)并制造帶有經(jīng)瑋向纖維束凹槽的框架、經(jīng)向纖維束分線軸、分線軸曲柄等零件。 步驟二，將框架安放編織機(jī)的中央位置，調(diào)整銷釘使兩軸對(duì)中，使得兩根長梁和短梁的凹槽分別一一對(duì)應(yīng)。調(diào)整經(jīng)向纖維束分線軸的位置，使經(jīng)向纖維束分線軸陣列分布的凹槽平行分布，并將曲柄與經(jīng)向纖維束分線軸固連，形成分線軸曲柄機(jī)構(gòu)。最后，測試經(jīng)向纖維束分線軸與短軸之間的配合誤差，并對(duì)框架進(jìn)行安裝調(diào)整。 步驟三，選定經(jīng)向纖維束編織的初始起點(diǎn)，依次將經(jīng)向纖維束纏繞于沿經(jīng)向方向的兩根長梁之間，利用凹槽將經(jīng)線束進(jìn)行固定和分，其中經(jīng)線纖維放置于經(jīng)向纖維束分線軸之上，經(jīng)線與經(jīng)向纖維束分線軸的凹槽一一對(duì)應(yīng)。在鋪設(shè)經(jīng)線時(shí)，應(yīng)注意避免線與線之間的纏繞，使單胞之間實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的狀態(tài)。 步驟四，轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)向纖維束分線軸使經(jīng)線在空間上交錯(cuò)分布，經(jīng)向纖維束分線軸將經(jīng)線纖維束按照奇、偶數(shù)分為上下兩層，使得兩層之間有較大空隙，將瑋線束置于沿經(jīng)向長梁的一側(cè)，穿過奇偶層中間的孔隙，并在另外一側(cè)用凹槽進(jìn)行固定。 步驟五，使用分線軸曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)90°，使經(jīng)向纖維束分線軸的奇、偶數(shù)兩層交換位置，重復(fù)上述過程，將相鄰的兩根同向經(jīng)線中間只穿插有一根另一方向的瑋線，得到給定角度和間隙的編織布，將編織布的周邊進(jìn)行封閉處理，最終得到預(yù)成型的平面斜交復(fù)合材料纖維編織布。
【專利摘要】一種可編織任意角度和間隙的平面斜交復(fù)合材料纖維布的編織機(jī)，可專門用于編織任意角度和間隙的平面斜交復(fù)合材料纖維布，其特征為：它是由帶有固定經(jīng)緯向纖維束凹槽的金屬框架、經(jīng)向纖維束分線軸、分線軸曲柄等組成，它們之間的位置連接關(guān)系是：纖維束分線軸平行放置于框架上，并用加強(qiáng)筋與框架連接，分線軸曲柄與經(jīng)向纖維束分線軸的凸臺(tái)連接。通過該編織機(jī)可以簡單、方便、快速地編織任意角度和間隙的平面斜交復(fù)合材料纖維布，使用成本低，為柔性復(fù)合材料柔性蒙皮的研制提供技術(shù)支持。
【IPC分類】D04C7/00
【公開號(hào)】CN105544087
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610146633
【發(fā)明人】熊峻江, 楊武, 朱云濤, 陳迪
【申請(qǐng)人】北京航空航天大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2016年3月15日