一种复合材料自动化三维编织设备及编织方法技术

本发明专利技术涉及一种复合材料自动化三维编织设备及编织方法，该编织设备包括：编织平台，包括导向柱固定板，所述导向柱固定板中设置有阵列导向柱；运动机构，包括：龙门式三轴直线模组滑台；编织端，与龙门式三轴直线模组滑台的Z轴末端相连接，该编织端末端具有编织针，带动编织纱在导向柱之间按照预制体几何形状分布；送纱装置，将编织纱线送至编织端；压实装置，包含压实板阵列，对编织至一定高度的预制体进行压实。该自动化三维编织设备集编织、压实、张力控制等功能于一体，自动化程度高，其编织端能够控制编织针姿态，减小编织针所受载荷，因此编织针直径尺寸得以缩小，从而增大导向柱密集程度，进而增加预制体纤维体积分数，预制体成形质量好。质量好。质量好。

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料自动化三维编织设备及编织方法


[0001]本专利技术涉及复合材料织造成形
，具体涉及一种复合材料自动化三维编织机及相应的编织方法。

技术介绍

[0002]连续纤维增强复合材料具有远高于钢铁材料的比刚度、比强度和比模量，此外还具有耐磨、耐热、耐疲劳、耐蠕变、消声、电绝缘等优良性能以及可设计性强的优势，被广泛应用于航空航天、轨道交通、风力发电等领域。二维结构复合材料由于制作简单、成形工艺及设备成熟，是应用最为广泛的复合材料结构之一。
[0003]三维结构复合材料在厚度方向引入了增强体，解决了二维复合材料层间强度低、易脱层等问题。随着技术的发展，现已出现了一些成熟的三维结构复合材料制备工艺，然而现有的三维结构复合材料制备工艺自动化程度低，可制备的制件纤维体积分数较低，并且通常一种设备只能成形特定几何形状的预制体构件。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种复合材料自动化三维编织成形设备，以解决目前的三维编织机运动自由度低，所制备的三维预制体纤维体积分数低的技术问题。
[0005]本专利技术还提供了一种复合材料自动化三维编织方法。
[0006]为达到上述目的，本专利技术提供的复合材料自动化三维编织成形设备可采用以下技术方案：
[0007]一种复合材料自动化三维编织设备，包括框架、运动机构，
[0008]所述框架中间设置有编织平台，该编织平台包括编织底板，所述编织底板上设置有上编织板，所述上编织板的四角处与所述编织底板之间设置有四个编织板支撑块，所述上编织板与所述编织底板上放置有导向柱固定板；所述导向柱固定板上设有若干成排成列设置的导向柱，该若干导向柱自下而上延伸且相互平行，相邻导向柱之间具有用以纱线穿梭编织成型的间隙；
[0009]所述运动机构包括龙门式三轴直线模组滑台；龙门式三轴直线模组滑台底端与编织端相连，该编织端设置有空心结构的编织针；
[0010]所述框架上设置有送纱装置，该送纱装置将编织纱送往编织端；
[0011]所述编织平台四周设置有压实装置，所述压实装置包括第一压实板阵列、与第一压实板阵列相对的第二压实板阵列、第三压实板阵列、与第三压实板阵列相对的第四压实板阵列；所述第一压实板阵列包括若干平行排列的第一压实板，第二压实板阵列包括若干平行排列的第二压实板，第三压实板阵列包括若干平行排列的第三压实板，第四压实板阵列包括若干平行排列的第四压实板；所述第一压实板与第二压实板交错设置；当第一压实板与第二压实板相对移动后，某个第一压实板插入相邻两个第二压实板之间，同样的，某个第二压实板插入相邻两个第一压实板之间；所述第三压实板与第四压实板交错设置；当第
三压实板与第四压实板相对移动后，某个第三压实板插入相邻两个第四压实板之间，同样的，某个第四压实板插入相邻两个第三压实板之间；所述第一压实板与第三压实板相互垂直设置；第一压实板与第二压实板上均设有自上而下凹陷的若干第一凹槽形成梳子状结构，该第一凹槽向上贯穿第一压实板及第二压实板；第三压实板与第四压实板上均设有自下而上凹陷的若干第二凹槽形成梳子状结构，该第二凹槽向下贯穿第三压实板及第四压实板；所述第一压实板阵列与第二压实板阵列相互插入、第三压实板阵列与第四压实板阵列相互插入后，第三压实板阵列与第四压实板阵列自上而下与第一压实板阵列、第二压实板阵列相互垂直交叉，第一凹槽与对应的第二凹槽相互对插使第一压实板阵列、第二压实板阵列、第三压实板阵列与第四压实板阵列共同形成“井”字结构而形成若干个收容槽，当压实装置自上而下穿过若干导向柱时，每个收容槽中间插入一个导向柱。
[0012]有益效果：本专利技术提出一种复合材料自动化三维编织设备及相应编织方法，采用了一种柔性织造方法，结合CAD、CAM技术，能够制造复杂几何形状的预制体构件，同时，该设备编织针具有三个移动自由度以及两个转动自由度，灵活性好，能够在编织过程中最大限度减少编织针所受载荷，因此编织针的直径可以设计的比较小，从而使的阵列导向柱间距减少，预制体纤维体积分数大幅提升，同时，本三维编织设备集编织、压实等工作为一体，自动化程度高。
附图说明
[0013]图1是本专利技术实施例复合材料自动化三维编织设备的结构示意图；
[0014]图2是本专利技术实施例编织平台的结构示意图；
[0015]图3是本专利技术阵列导向套的局部放大示意图；
[0016]图4是本专利技术实施例的运动机构的结构示意图；
[0017]图5是本专利技术实施例编织端的结构示意图；
[0018]图6是本专利技术实施例送纱装置的结构示意图；
[0019]图7是本专利技术实施例第一导纱装置的放大结构示意图；
[0020]图8是本专利技术实施例第二导纱装置的放大结构示意图；
[0021]图9是本专利技术实施例压实装置的结构示意图；
[0022]图10是本专利技术实施例压实主体的结构示意图；
[0023]图11是本专利技术实施例第一压实板及第二压实板的局部放大示意图；
[0024]图12是本专利技术实施例第三压实板及第四压实板的局部放大示意图
[0025]图13是压实过程中第一、第二、第三、第四压实板阵列相互配合后穿插入导向柱阵列时的状态图；
[0026]图14是图13中Ⅰ的局部放大结构示意图；
[0027]图15是第一、第二、第三、第四压实板阵列相互插接配合后的状态图；
[0028]图16是使用该三维编织设备编织出的预制体的立体图；
[0029]图17是图16中预制体的局部放大图。
[0030]附图标记说明：1.编织平台；2.第一导纱装置；3.送纱装置；4.压实装置；5.导向柱固定板；6.导向柱；7.上编织板；8.编织板支撑块；9.编织底板；10.第一支撑框；11.第一支撑脚；12.编织平台支撑；；14.第一支撑梁；15.第二支撑梁；16.X轴直线模组；17.第二导纱
装置；18.Z轴直线模组；19.编织端；20.Y轴直线模组；21.转台连接板；22.Z轴转台连接件；23.张力测量装置；24.第一转台；25.第二转台；26.气动接头；27.编织针转台连接件；28.编织针连接螺纹管；29.编织针螺母；30.编织针；31.纱筒连接件；32.纱筒挡片；33.下轴承座；34.轴承；35.上轴承座；36.送纱轴；37.送纱装置底板；38.联轴器；39.送纱电机固定件；40.送纱电机；41.第一导纱柱；42.第一导纱环；43.第二导纱柱；44.第二导纱环；45.压实底部支撑体；46.压实底部导轨；47.压实电缸支撑板；48.压实电缸；49.第一压实导轨；50.压实主体；51.第一压实滑块；52.第一压实支撑柱；53.第一压实支撑梁；54.压实底部滑块；55.第二压实支撑梁；56.第二压实支撑滑块；57.压实板固定块；58.压实板固定条；131.第三压实板；60.压实移动板；61.第二压实导轨；62.压实直线模组；63.压实主体底板。
具体实施方式
[0031]以下结合附图，对专利技术的实施例作进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合材料自动化三维编织设备，包括框架、运动机构，其特征在于：所述框架中间设置有编织平台，该编织平台包括编织底板，所述编织底板上设置有上编织板，所述上编织板的四角处与所述编织底板之间设置有四个编织板支撑块，所述上编织板与所述编织底板上放置有导向柱固定板；所述导向柱固定板上设有若干成排成列设置的导向柱，该若干导向柱自下而上延伸且相互平行，相邻导向柱之间具有用以纱线穿梭编织成型的间隙；所述运动机构包括龙门式三轴直线模组滑台；龙门式三轴直线模组滑台底端与编织端相连，该编织端设置有空心结构的编织针；所述框架上设置有送纱装置，该送纱装置将编织纱送往编织端；所述编织平台四周设置有压实装置，所述压实装置包括第一压实板阵列、与第一压实板阵列相对的第二压实板阵列、第三压实板阵列、与第三压实板阵列相对的第四压实板阵列；所述第一压实板阵列包括若干平行排列的第一压实板，第二压实板阵列包括若干平行排列的第二压实板，第三压实板阵列包括若干平行排列的第三压实板，第四压实板阵列包括若干平行排列的第四压实板；所述第一压实板与第二压实板交错设置；当第一压实板与第二压实板相对移动后，某个第一压实板插入相邻两个第二压实板之间，同样的，某个第二压实板插入相邻两个第一压实板之间；所述第三压实板与第四压实板交错设置；当第三压实板与第四压实板相对移动后，某个第三压实板插入相邻两个第四压实板之间，同样的，某个第四压实板插入相邻两个第三压实板之间；所述第一压实板与第三压实板相互垂直设置；第一压实板与第二压实板上均设有自上而下凹陷的若干第一凹槽形成梳子状结构，该第一凹槽向上贯穿第一压实板及第二压实板；第三压实板与第四压实板上均设有自下而上凹陷的若干第二凹槽形成梳子状结构，该第二凹槽向下贯穿第三压实板及第四压实板；所述第一压实板阵列与第二压实板阵列相互插入、第三压实板阵列与第四压实板阵列相互插入后，第三压实板阵列与第四压实板阵列自上而下与第一压实板阵列、第二压实板阵列相互垂直交叉，第一凹槽与对应的第二凹槽相互对插使第一压实板阵列、第二压实板阵列、第三压实板阵列与第四压实板阵列共同形成“井”字结构而形成若干个收容槽，当压实装置自上而下穿过若干导向柱时，每个收容槽中间插入一个导向柱。2.根据权利要求1所述的复合材料自动化三维编织设备，其特征在于，所述导向柱固定板上具有阵列的导向孔，所述导向柱插入导向孔中，所述导向柱与所述导向孔之间为间隙配合，所述导向柱固定板与所述编织底板之间设置有挡片，所述挡片能够防止所述导向柱掉落。3.根据权利要求1所述的复合材料自动化三维编织设备，其特征在于，所述编织底板上具有纵横方向上的阵列键槽，所述编织板支撑块两端具有相应的键槽，所述上编织板上具有相应位置的键槽，所述编织板支撑块与上编织板、所述编织板支撑块与编织底板之间通过定位键进行定位，所述上编织板与所述编织板支撑块通过螺栓连接固定在编织底板上，所述导向柱固定板底部周边设置有键槽，通过定位键与所述编织底板、所述上编织板进行定位。4.根据权利要求1所述的复合材料自动化三维编织设备，其特征在于，所述龙门式三轴直线模组滑台包括：Y轴直线丝杆模组，位于所述框架上方，沿着Y轴方向与所述框架相连，所述Y轴直线丝
杆模组上具有Y轴滑块；X轴直线丝杆模组，与所述Y轴滑块相连，沿着与X轴方向，所述X轴直线丝杆模组上具有X轴滑块；Z轴直...

【专利技术属性】
技术研发人员：单忠德，孙正，王尧尧，欧阳林志，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：