一种三维编织工艺及三维织物制造技术

本发明专利技术属于编织工艺领域，具体地说，涉及一种三维编织工艺及三维织物，该三维编织工艺在三维编织机上完成，三维编织机包括编织器和编织站，编织器排列成n行(n+1)列的编织矩阵A，所述编织站设置在同一行任意相邻两编织器之间，使编织站排列成n阶方阵M，编织站绕其轴自转带动编织器绕编织站转动，控制编织器的规律运动完成编织，该编织工艺的有益效果为通过该编织工艺编织出的三维织物为横纵交替的多层织物，因此在其中一层织物脱落，保留的其他层仍具有完整的组织，不影响织物的整体性能，而且该工艺容易实现连续化生产，可应用于再入式航天飞行器、远程导弹等的烧蚀复合材料的制备。

Three dimensional braiding process and three-dimensional fabric

The invention belongs to the field of knitting technology, specifically relates to a 3D braiding process and three-dimensional fabric, the 3D braiding process in 3D braiding machine, braiding machine including weaving and knitting, weaving is arranged in n rows (n+1) braided matrix A column, the station set up in weaving the same line between any two adjacent weaver, the station are arranged in a matrix of N woven M, woven around the axis of rotation to drive the station around the weaver weaving station control rotation, Weaver movement to complete the beneficial effect of the knitting, weaving 3D fabric through the weaving weave for multilayer transverse and longitudinal the alternation of fabric, so in one layer of fabric layer remains off, other still has complete organization, does not affect the overall performance of the fabric, and the process is easy to achieve continuous production, can be applied to reentry of space Preparation of ablative composites for aircraft and long-range missiles.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于编织工艺领域，具体地说，涉及一种三维编织工艺及三维织物。
技术介绍
解决再入式的防热问题是发展中、远程导弹的一项极为重要的技术。由于烧蚀材料的发展和应用，洲际导弹的战斗部才有可能再入大气层命中目标，载人飞船和航天飞机才有可能按预定轨道返回地面。作为烧蚀材料，要求气化热大，热容量大，绝热性好，向外界辐射热量的功能强。近年来，研制成功了许多具有高强度、高弹性模量的纤维，如碳纤维、硼纤维、碳化锆纤维和氧化铝纤维，用它们制成的复合材料是优异的烧蚀材料，成为航天飞行器的不破盔甲。烧蚀材料还可用来解决火箭发动机底部、箱体级间段、航天飞机鼻锥、机翼前缘等部位的防热问题。目前，用于烧蚀复合材料的增强织物主要为三维编织复合材料，是由三维编织预制件增强的一种先进复合材料，具有层间性能好、抗烧蚀、烧蚀外形均匀、烧蚀端面平整等优点，是极为理想的低成本耐高温材料。其中，部分飞行器的表面烧蚀脱落后要求剩余复合材料中的增强织物具有完整的织物组织，既不影响飞行器表面美观，也不影响飞行器本身结构性能，所以，发展一种新的三维编织工艺十分必要。有鉴于此特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种三维编织工艺及三维织物，经过该工艺编织出的织物在受到烧蚀时，其中一层织物脱落，其他层仍能具有完整的组织，仍然保持完整的交织状态，不会影响织物的整体性能。为解决上述技术问题，本专利技术采用技术方案的基本构思是：一种三维编织工艺，所述三维编织工艺在三维编织机上完成，所述三维编织机包括编织器和编织站，编织器排列成n行(n+1)列的编织矩阵A，所述编织站设置在同一行任意相邻的两编织器之间，使编织站排列成n阶方阵M，编织站绕其轴自转的同时带动编织器绕编织站转动，控制编织器的规律运动完成编织，包括以下步骤：步骤1)：位于所述方阵M第1列的编织站转动，带动编织站两侧的编织器绕该编织站正转180°后，位于所述方阵M第2列的编织站转动，带动编织站两侧的编织器绕该编织站反转180°，如此再循环2次后，各编织器回到本步骤的初始位置，完成一个小循环；然后，第2列与第3列的编织站重复上述小循环……直至第(n-1)列和第n列编织站重复上述小循环后，各编织器回到本步骤的初始位置，重新形成n行(n+1)列的编织矩阵A；步骤2)：位于n行(n+1)列的编织矩阵A中的各编织器分别绕其相邻的任意一个编织站转动90°或者270°，使编织器排列为(n+1)行n列的编织矩阵B；步骤3)：位于所述方阵M第1行的编织站转动，带动编织站两侧的编织器绕该编织站正转或反转180°后，第2行的编织站转动方向与第1行的编织站转动方向相反，带动编织站两侧的编织器绕该编织站同向转动180°，如此再循环2次后，各编织器回到本步骤的初始位置，完成一个小循环；然后，第2行与第3行的编织站重复上述小循环……直至第(n-1)行和第n行编织站重复上述小循环后，各编织器回到本步骤的初始位置，重新形成的(n+1)行n列的编织矩阵B；步骤4)：步骤3)得到的(n+1)行n列编织矩阵B中的各编织器按照与步骤2)的相同的路径，转动方向相反，旋转角度相同，重新得到步骤1)初始位置的n行(n+1)列的编织矩阵A，完成一个循环；步骤5)：多次重复步骤1)-步骤4)，完成编织。所述步骤2)中，各编织器分别绕其相邻的任意一个编织站转动，转动方向为正转或者反转。所述步骤2)中，将方阵M内的每个编织站元素编号为mi，j，将编织矩阵A的每个编织器元素编号为a，其中i，j为正整数，在方阵M中，当i＝j时，mi，j带动ai，j和ai，j+1绕mi，j转动；当i＞j时，mi，j仅带动ai，j绕mi，j转动；当i＜j时，mi，j仅带动ai，j+1绕mi，j转动。所述步骤1)中，正转方向为顺时针或者为逆时针。应用上述任意一种三维编织工艺制备的三维织物。采用上述技术方案后，本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：由于采用上述编织工艺，将编织器排成n行(n+1)列编织矩阵A，通过编织站的转动带动编织器规律性运动，具体为编织器上携带纱线，编织器运动带动纱线运动完成编织，每一行的纱线为一组，每组内的纱线按照步骤1)进行编织，该步骤完成后形成n层织物，织物的花结类似辫子，之后按照步骤2)变换纱线位置形成(n+1)行n列编织矩阵B，该过程纱线交错，再以每一列的纱线为一组，每组内的纱线按照步骤3)进行编织，该过程使织物在与步骤1)形成的纱线层垂直方向上延伸出n层，然后将纱线按照步骤4)归位，如此重复下去，形成的织物为横纵交替的多层织物，因此在其中一层织物脱落，保留的其他层仍具有完整的组织，不影响织物的整体性能，而且该工艺容易实现连续化生产，应用于再入式航天飞行器、远程导弹等的烧蚀复合材料的制备。下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的描述。附图说明附图作为本专利技术的一部分，用来提供对本专利技术的进一步的理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，但不构成对本专利技术的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：图1是本专利技术实施例二编织工艺流程示意图；图2是本专利技术实施例四编织工艺流程示意图；图3是本专利技术实施例五中3行4列编织矩阵A变为4行3列编织矩阵B的编织工艺流程示意图；图4本专利技术实施例五中4行3列编织矩阵B变为3行4列编织矩阵A的编织工艺流程示意图；图5使本专利技术实施例一的编织工艺制备的织物示意图。图中：1、编织站；2、编织器。需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本专利技术的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本专利技术的概念。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例一：一种三维编织工艺，所述三维编织工艺在三维编织机上完成，所述三维编织机包括编织器和编织站，编织器排列成n行(n+1)列的编织矩阵A，所述编织站设置在同一行任意相邻的两编织器之间，使编织站排列成n阶方阵M，编织站绕其轴自转的同时带动编织器绕编织站转动，控制编织器的规律运动完成编织，其特征在于包括以下步骤：步骤1)：位于所述方阵M第1列的编织站转动，带动编织站两侧的编织器绕该编织站正转180°后，位于所述方阵M第2列的编织站转动，带动编织站两侧的编织器绕该编织站反转180°，如此再循环2次后，各编织器回到本步骤的初始位置，完成一个小循环；然后，第2列与第3列的编织站重复上述小循环……直至第(n-1)列和第n列编织站重复上述小循环后，各编织器回到本步骤的初始位置，重新形成n行(n+1)列的编织矩阵A；步骤2)：位于n行(n+1)列的编织矩阵A中的各编织器分别绕其相邻的任意一个编织站正转或者反转90°，使编织器排列为(n+1)行n列的编织矩阵B；步骤3)：位于所述方阵M第1行的编织站转动，带动编织站两侧的编织器绕该编织站正转或反转180°后，第2行的编织站转动方向与第1行的编织站转动方向相反，带动编织站两侧的编织器绕该编织站同向转动180°，如此再循环2次后，各编织器回到本步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维编织工艺，所述三维编织工艺在三维编织机上完成，所述三维编织机包括编织器和编织站，编织器排列成n行(n+1)列的编织矩阵A，所述编织站设置在同一行任意相邻的两编织器之间，使编织站排列成n阶方阵M，编织站绕其轴自转的同时带动编织器绕编织站转动，控制编织器的规律运动完成编织，其特征在于包括以下步骤：步骤1)：位于所述方阵M第1列的编织站转动，带动编织站两侧的编织器绕该编织站正转180°后，位于所述方阵M第2列的编织站转动，带动编织站两侧的编织器绕该编织站反转180°，如此再循环2次后，各编织器回到本步骤的初始位置，完成一个小循环；然后，第2列与第3列的编织站重复上述小循环……直至第(n‑1)列和第n列编织站重复上述小循环后，各编织器回到本步骤的初始位置，重新形成n行(n+1)列的编织矩阵A；步骤2)：位于n行(n+1)列的编织矩阵A中的各编织器分别绕其相邻的任意一个编织站转动90°或者270°，使编织器排列为(n+1)行n列的编织矩阵B；步骤3)：位于所述方阵M第1行的编织站转动，带动编织站两侧的编织器绕该编织站正转或反转180°后，第2行的编织站转动方向与第1行的编织站转动方向相反，带动编织站两侧的编织器绕该编织站同向转动180°，如此再循环2次后，各编织器回到本步骤的初始位置，完成一个小循环；然后，第2行与第3行的编织站重复上述小循环……直至第(n‑1)行和第n行编织站重复上述小循环后，各编织器回到本步骤的初始位置，重新形成的(n+1)行n列的编织矩阵B；步骤4)：步骤3)得到的(n+1)行n列编织矩阵B中的各编织器按照与步骤2)的相同的路径，转动方向相反，旋转角度相同，重新得到步骤1)初始位置的n行(n+1)列的编织矩阵A，完成一个循环；步骤5)：多次重复步骤1)‑步骤4)，完成编织。...

【技术特征摘要】
1.一种三维编织工艺，所述三维编织工艺在三维编织机上完成，所述三维编织机包括编织器和编织站，编织器排列成n行(n+1)列的编织矩阵A，所述编织站设置在同一行任意相邻的两编织器之间，使编织站排列成n阶方阵M，编织站绕其轴自转的同时带动编织器绕编织站转动，控制编织器的规律运动完成编织，其特征在于包括以下步骤：步骤1)：位于所述方阵M第1列的编织站转动，带动编织站两侧的编织器绕该编织站正转180°后，位于所述方阵M第2列的编织站转动，带动编织站两侧的编织器绕该编织站反转180°，如此再循环2次后，各编织器回到本步骤的初始位置，完成一个小循环；然后，第2列与第3列的编织站重复上述小循环……直至第(n-1)列和第n列编织站重复上述小循环后，各编织器回到本步骤的初始位置，重新形成n行(n+1)列的编织矩阵A；步骤2)：位于n行(n+1)列的编织矩阵A中的各编织器分别绕其相邻的任意一个编织站转动90°或者270°，使编织器排列为(n+1)行n列的编织矩阵B；步骤3)：位于所述方阵M第1行的编织站转动，带动编织站两侧的编织器绕该编织站正转或反转180°后，第2行的编织站转动方向与第1行的编织站转动方向相反，带动编织站两侧的编织器绕该编织站同向转动180°，如此再循环2次后，各编织器回到本步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：李姗姗，杨桂，王京红，雷同宝，张蔚，李静，
申请(专利权)人：中国纺织科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11