一种预制体的缝合成型方法技术

本发明专利技术属于复合材料用纤维预制体领域，具体涉及一种预制体的缝合成型方法。包括如下步骤：步骤(1)：缝合轨迹设计：根据预制体外形进行缝合轨迹的设计；缝合轨迹整体呈“鱼骨架”式，“鱼骨架”包括主骨和骨刺，主骨呈十字型，以预制体开放端过中心点的最长边为十字型主骨的一条边，主骨的另一条边过中心点且垂直于最长边；主骨之间采用骨刺的方式缝合；步骤(2)：缝合：将预成型体置于维型模具内，采用缝合工艺进行加固。本发明专利技术创新的采用了“鱼骨架”式的缝合方式，使得缝合时不易发生变形，预制体型面精度高；且根据产品形状，合理设计鱼骨、骨刺的位置和排数，使得缝合线轨迹规整，缝合间距均匀性高。均匀性高。均匀性高。

【技术实现步骤摘要】
一种预制体的缝合成型方法


[0001]本专利技术属于复合材料预制体领域，具体涉及一种预制体的缝合成型方法。

技术介绍

[0002]针刺预制体克服了2D铺层预制体层间强度弱的缺点及3D编织预制体工艺复杂、成本高的弱点，而且具有孔隙分布均匀、致密化程度好和面内性能较高等特点。但由于其层间是短纤维连接，在恶劣的服役环境下，层间易分层，需通过缝合工艺进行层间加固。
[0003]目前采用缝合工艺制备预制体已见于诸多文献，例如中国专利201210452764.5一种三维复合材料预制件单边缝合线迹的形成方法、中国专利202010242891.7一种复合材料的缝合方法等等，部分专利也提到了针刺成型缝合加固，但现有技术仅适用于部分厚度的产品且未有专利提及轨迹线及缝合路径的设计方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种预制体的缝合成型方法。
[0005]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种预制体的缝合成型方法，包括如下步骤：
[0006]步骤(1)：缝合轨迹设计：根据预制体外形进行缝合轨迹的设计；
[0007]缝合轨迹整体呈“鱼骨架”式，“鱼骨架”包括主骨和骨刺，主骨呈十字型，以预制体开放端过中心点的最长边为十字型主骨的一条边，主骨的另一条边过中心点且垂直于最长边；主骨之间采用骨刺的方式缝合；
[0008]步骤(2)：缝合：将预成型体置于维型模具内，采用缝合工艺进行加固。
[0009]进一步的，步骤(1)具体包括如下步骤：
[0010]步骤(11)：确定主骨的位置及排数；
[0011]步骤(12)：确定骨刺的位置和排数；
[0012]步骤(13)：确定缝合顺序。
[0013]进一步的，步骤(11)具体为：主骨长边两侧为A、B，短边两侧为C、D；
[0014]以长边a及短边b缝合间距c确定主骨排数A＝B＝[b/c]，C＝D＝[a/c]，若a＝b，则A＝B＝C＝D＝[a/c]。
[0015]进一步的，步骤(12)具体为：根据预制体开放端周长l及缝合间距确定骨刺的排数b[l/c
‑
2([a/c]+[b/c])]，“骨刺”平行于一组主骨依次排开。
[0016]进一步的，步骤(13)具体为：缝合顺序为对称的主骨架A、B到主骨架C、D到骨刺；
[0017]骨刺由C向AB依次进行，再由D向AB依次进行。
[0018]进一步的，步骤(2)中所用的维型模具的型面是以预制体的外型面为依据进行加工而成。
[0019]进一步的，步骤(2)中的缝合工艺采用变深度缝合和变间距缝合的缝合工艺，缝合间距为2～30mm，缝合深度≤预制体厚度。
[0020]进一步的，变深度缝合具体为：缝合间距为d，预制体厚度为b，内侧长度为l1，外侧
长度为l2，则内外侧分别有l1/d、l2/d个缝合点，其中l1/d个缝合点缝合深度为b，(l2/d
‑
l1/d)个缝合点均匀分布在l1/d个缝合点之间，相邻两个l1/d个缝合点之间的缝合点数为c
i
(≥1)，则其缝合深度分别为：b/(c+1)、2b/(c+1)、3b/(c+1)
……
。
[0021]进一步的，变间距缝合具体为：设单位面积内的缝合点数为c，单位面积为s，缝合间距为d，则c＝s/d2，若局部抗分层能力要求高，则缝合点数大，则缝合间距小。
[0022]进一步的，步骤(2)在缝合前，对机器人进行离线编程，采用机器人携带金属针，进行定位及预置缝合通孔，再通过缝合针带纤维进行缝合。
[0023]进一步的，步骤(2)中的缝合工艺中的缝合方式采用锁式缝合或临缝。
[0024]进一步的，步骤(2)中的缝合用纤维股数为N股，N大于等于1。
[0025]进一步的，步骤(2)中的缝合用纤维原材料为碳纤维、石英纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、聚酰亚胺纤维或氧化铝纤维。
[0026]进一步的，预制体的开放端的形状为圆形、椭圆或多边形。
[0027]一种上述的方法的用途，用于针刺、2.5D、正交三向、三维编织结构的缝合加固或上述任意组合结构的缝合加固。
[0028]本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：
[0029](1)本专利技术制备的预制体缝合方法，创新的采用了“鱼骨架”式的缝合方式，使得缝合时不易发生变形，预制体型面精度高；
[0030](2)本专利技术根据具体的产品形状，提出了一种鱼骨、骨刺的位置和排数的设计方式，使得缝合线轨迹规整，缝合间距均匀性高；
[0031](3)缝合纱线不易磨损，强度保留率高，力学性能优。
附图说明
[0032]图1为实施例1主骨架示意图。
[0033]图2为实施例1缝合轨迹示意图；其中(a)为主骨两侧示意图，(b)为主骨之间示意图。
[0034]图3为实施例2主骨架示意图。
[0035]图4为实施例2缝合轨迹示意图；其中(a)为主骨之间示意图，(b)为主骨两侧示意图。
具体实施方式
[0036]下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。
[0037]实施例1
[0038]一种石英纤维针刺封端回转体进行缝合加固。所述的预制体开放端外型面为椭圆形，其中，长轴长300mm，短轴长200mm，顶部处的外径长轴长50mm，短轴长30mm，厚度为20mm，预制体总长600mm，预制体体积密度为0.80g/cm3。缝合间距为(7.0
±
0.5)mm
×
(7.0
±
0.5)mm，缝合纱为石英纤维190tex，Z向纤维为2股。其制备工艺如下：
[0039]1)缝合轨迹线设计。“鱼骨架”主骨的排数分别为左右处的主骨:A＝B＝[30/7]＝4，上下主骨的排数C＝D＝[50/7]＝7。“鱼骨架”“鱼刺”的排数为[828/7
‑
2(7+4)]＝96排，缝合轨迹设计图如图1
‑
2所示；
[0040]2)将预制体置于缝合阴模具内，先缝主骨A、B，再缝主骨C、D最后骨刺以C为中心依次向A、B缝合，以D为中心依次向A、B缝合，缝合时采用0.9mm的针进行扩孔，采用直径为0.6mm的针进行缝合，缝合时按照“鱼骨架”缝合路径一针隔一针分别采用锁式缝合和临缝交替进行，临缝深度为10mm。
[0041]实施例2
[0042]一种石英纤维针刺封端预制体进行缝合加固。所述的预制体开放端外型面为；菱形，菱形对角线长分别为400mm，短轴长300mm，顶部处为直径为50mm的半球形，厚度为15mm，预制体总长300mm，预制体体积密度为0.85g/cm3。缝合间距为(10.0
±
0.5)mm
×
(10.0
±
0.5)mm，缝合纱为石英纤维85tex，Z向纤维为2股。其制备工艺如下：
[0043]1)缝合轨迹线设计。“鱼骨架”主骨的排数分别本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预制体的缝合成型方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)：缝合轨迹设计：根据预制体外形进行缝合轨迹的设计；缝合轨迹整体呈“鱼骨架”式，“鱼骨架”包括主骨和骨刺，主骨呈十字型，以预制体开放端过中心点的最长边为十字型主骨的一条边，主骨的另一条边过中心点且垂直于最长边；主骨之间采用骨刺的方式缝合；步骤(2)：缝合：将预成型体置于维型模具内，采用缝合工艺进行加固。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)具体包括如下步骤：步骤(11)：确定主骨的位置及排数；步骤(12)：确定骨刺的位置和排数；步骤(13)：确定缝合顺序。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(11)具体为：主骨长边两侧为A、B，短边两侧为C、D；以长边a及短边b缝合间距c确定主骨排数A＝B＝[b/c]，C＝D＝[a/c]，若a＝b，则A＝B＝C＝D＝[a/c]。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(12)具体为：根据预制体开放端周长l及缝合间距确定骨刺的排数b[l/c
‑
2([a/c]+[b/c])]，“骨刺”平行于一组主骨依次排开。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(13)具体为：缝合顺序为对称的主骨架A、B到主骨架C、D到骨刺；骨刺由C向AB依次进行，再由D向AB依次进行。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所用的维型模具的型面是以预制体的外型面为依据进行加工而成。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中的缝合工艺采用变深度缝合和变间距缝合的缝合工艺，缝合间距为2～30mm，缝合深度≤预制体厚度。8.根据权利要求7所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：程海霞，乔志炜，刘延友，王浩，陈建剑，宋彦，
申请(专利权)人：南京玻璃纤维研究设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：