多通圆管及其无断头添纱整体编织方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种多通圆管及其无断头添纱整体编织方法和应用，无断头添纱整体编织方法包括步骤：(1)在编织模具的第一分支上，采用四步法圆型编织工艺制备第一成型方向支管；(2)在编织模具的其它分支上，采用引纱加纱方法编织其它成型方向支管；(3)去除编织模具，即得多通圆管；多通圆管为六通圆管、五通圆管、四通圆管或三通圆管；应用即采用真空辅助树脂传递模塑法将多通圆管与树脂复合得到多通圆管复合材料。本发明专利技术编织工艺可设计性强，可设计和制备多个成型方向近净型圆管连接件复合材料，取代直接加工或与金属嵌件共同固化的层压复合材料接头，具有比金属材料高的比强度，在对材料重量要求严格的场合有较大应用潜力。料重量要求严格的场合有较大应用潜力。料重量要求严格的场合有较大应用潜力。

【技术实现步骤摘要】
多通圆管及其无断头添纱整体编织方法和应用


[0001]本专利技术属于三维编织复合材料
，涉及一种多通圆管及其无断头添纱整体编织方法和应用。

技术介绍

[0002]由于三维编织结构具有整体性，极大提高厚度方向剪切强度与抗冲击损伤性能，层间刚度和强度远高于其他材料从而获得迅速发展。与单向层合板复合材料相比，三维编织结构中纤维在空间呈网状互锁交错分布；与传统层合复合材料相比，三维编织复合材料具有高度整体化的编织结构，从根本上解决了分层问题，具有优异的层间剪切强度和损伤容限，在航空航天、建筑、汽车、运动装备等领域应用广泛。三维编织工艺可设计性强，能够加工各种异型编织，可设计和制备多个成型方向近净型圆管连接件复合材料，取代直接加工或与金属嵌件共同固化的层压复合材料接头，具有比金属材料高的比强度，在对材料重量要求严格的场合有较大应用。
[0003]在中空圆管的基础上衍生出的复合材料多通圆管，可以用作空间站与卫星桁架结构中的连接构件、飞艇支撑结构、自行车多通件等工程零部件，净尺寸成型的特点可以避免加工过程中因切割拼接缝合导致的缺陷，弥补薄弱环节从而显著提高构件的负载能力和强度。传统的航天接头材料由轻质金属(铝合金、钛合金等)进行机加工或铸造焊接制造，存在加工几何精度低、铸造气孔与杂质导致性能不稳定和重量较大等局限，急需被可作为主承力接头的复合材料所替代。
[0004]复合材料多通圆管主要由具有编织结构的多通圆管和树脂组成，制备复合材料多通圆管的难点在于制备具有编织结构的多通圆管。现有技术的具有编织结构的多通圆管制备方法复杂，难以实现批量化生产，理论研究仍滞后于生产需求。
[0005]文献1(全成形Y形三通圆管织物编织工艺设计)(全成形Y形三通管织物编织工艺设计[J].纺织学报,2021,42(05):73
‑
78.DOI:10.13475/j.fzxb.20200903706.)公开了一种具有编织结构的Y形三通圆管的制备方法，采用针织机使纱线沿着一条路径、一条路线在纱线的路径上方和下方形成匀称的线圈，接着进行线圈的串套，这些线圈可以很容易地从大多数方向拉长，这使最终的三通圆管易拉伸，易变形，力学性能差；并且在双针床横机上，以纬平针组织作为基础组织，利用移圈收针的方法织制全成形Y形三通圆管织物，编织时移圈收针的比例越大，管间夹角愈大，尽管针织成型技术操作简单，成本低，但针织物结构强度低，尺寸不稳定，纱线在加工过程中易受损伤，故不适合作为主承力构件。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种多通圆管(三通圆管、四通圆管、五通圆管、六通圆管)及其无断头添纱整体编织方法和应用(即用于制备多通圆管复合材料)。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]一种无断头添纱整体编织三通圆管的方法，包括以下步骤：
[0009](1)在Y形编织模具的第一分支上，采用四步法圆型编织工艺制备第一成型方向支管；
[0010]编织过程中，在完成第一步后交换相邻部分凸出的纱线，在完成第三步后交换相邻部分凸出的纱线，实现纱线的w2“周向”运动；
[0011]本专利技术采用四步法圆型编织工艺需要在编织的时候交换纱线，区别于圆形三维编织机器的编织，这样有利于后期工艺添纱、换纱、移纱，有利于后期的三通圆管交接处的编织更加均匀，提高三通圆管编织的力学性能；
[0012](2)在Y形编织模具的第二分支和第三分支上，采用引纱加纱方法编织第二成型方向支管和第三成型方向支管；基本原理为：制备第一成型方向支管结束后，将带有纱线的纱锭所在的区域作为编织第二成型方向支管的区域，带有纱线的纱锭被分为A、B、C、D四部分，以B部分为例，其中部分纱线被引出至编织机底盘上的编织第三成型方向支管的区域，引出纱线的运动趋势相同，均为逆时针走向；新加入的纱线绕过导纱杆，按照交织规律放置在原纱后方，代替原纱参与第二成型方向支管的编织，另一端参与第三成型方向支管的编织；A部分的纱线不动；此种添纱方式保证了各有一半来自第一成型方向支管的纱线参与其它两支管的编织，按照相同的规律添纱直到所有纱线全部加入后，将不参与此步编织的多余纱线捆绑；具体步骤如下：
[0013](2.1)设置编织第二成型方向支管的区域和编织第三成型方向支管的区域；
[0014]制备第一成型方向支管结束后，将带有纱线的纱锭所在的区域作为编织第二成型方向支管的区域，带有纱线的纱锭的排布分为A、B、C、D四部分，A部分在左侧，B部分在下侧，C部分在右侧，D部分在上侧；
[0015]设置编织第三成型方向支管的区域，其中，编织第三成型方向支管的区域中纱锭上未悬挂纱线，编织第三成型方向支管的区域中与编织第二成型方向支管的区域中A、B、C、D四部分对应的分别为A*、B*、C*、D*四部分；
[0016](2.2)引纱；
[0017]将D部分中一半纱锭上的纱线移入D*部分的纱锭上，将B部分中一半纱锭上的纱线移入B*部分的纱锭上，将C部分中全部纱锭上的纱线移入C*部分的纱锭上；
[0018]所述D部分中一半纱锭与所述B部分中一半纱锭的运动方向相同(同为顺时针或逆时针，各部分中相邻行的运动方向相反，间隔行的运动方向相同)；
[0019]移入前纱线连接的纱锭在编织第二成型方向支管的区域中各部分中的位置同移入后纱线连接的纱锭在编织第三成型方向支管的区域中对应部分的位置(即移入前纱线连接的纱锭在D部分中的位置同移入后纱线连接的纱锭在D*部分的位置，移入前纱线连接的纱锭在B部分中的位置同移入后纱线连接的纱锭在B*部分的位置，移入前纱线连接的纱锭在C部分中的位置同移入后纱线连接的纱锭在C*部分的位置)；
[0020]为了实现整体编织并保证三个组成部分中纱线根数相同，需要将编织第二成型方向支管的区域中一半的纱线移到编织第三成型方向支管的区域中，但在实际编织过程中，如果将D、B部分纱线全部移到编织第三成型方向支管的区域，三通圆管连接部分正反两面编织结构不同，因此，引纱加纱法要遵循一定原则进行，即：
①
保证引纱加纱后不改变纱线交织规律；
②
保证引纱加纱后纱线均匀分布在三个组成部分中；所以本专利技术按上述方式进
行引纱；
[0021](2.3)加纱；
[0022]在编织第二成型方向支管的区域中纱线被移出的纱锭上加入纱线，同时在编织第三成型方向支管的区域的纱锭上加入纱线使得最终编织第二成型方向支管的区域和编织第三成型方向支管的区域带有纱线的纱锭的数量和排布相同；
[0023]D部分与D*部分中编号相同的纱锭上加入的纱线连接成一根纱线；B部分与B*部分中编号相同的纱锭上加入的纱线连接成一根纱线；C部分与A*部分中位置相同的纱锭上加入的纱线连接成一根纱线；
[0024]D部分、D*部分、B部分和B*部分中纱锭的编号规则如下：
[0025]将各部分中的纱锭从中间按列平分为两组，每组共六个纱锭，将各组内的纱锭分为三本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多通圆管的无断头添纱整体编织方法，其特征在于，多通圆管为六通圆管，包括以下步骤：(1)在字形编织模具的第一分支上，采用四步法圆型编织工艺制备第一成型方向支管；编织过程中，在完成第一步后交换相邻部分凸出的纱线，在完成第三步后交换相邻部分凸出的纱线，实现纱线的w2“周向”运动；(2)在字形编织模具的第二分支、第三分支、第四分支、第五分支和第六分支上，采用引纱加纱方法编织第二成型方向支管、第三成型方向支管、第四成型方向支管、第五成型方向支管和第六成型方向支管；具体步骤如下：(2.1)设置编织第二成型方向支管的区域和编织第三成型方向支管的区域；制备第一成型方向支管结束后，将带有纱线的纱锭所在的区域作为编织第二成型方向支管的区域，带有纱线的纱锭的排布分为A、B、C、D四部分，A部分在左侧，B部分在下侧，C部分在右侧，D部分在上侧；设置编织第三成型方向支管的区域，其中，编织第三成型方向支管的区域中纱锭上未悬挂纱线，编织第三成型方向支管的区域中与编织第二成型方向支管的区域中A、B、C、D四部分对应的分别为A*、B*、C*、D*四部分；(2.2)引纱；将D部分中一半纱锭上的纱线移入D*部分的纱锭上，将B部分中一半纱锭上的纱线移入B*部分的纱锭上，将C部分中全部纱锭上的纱线移入C*部分的纱锭上；所述D部分中一半纱锭与所述B部分中一半纱锭的运动方向相同；移入前纱线连接的纱锭在编织第二成型方向支管的区域中各部分中的位置同移入后纱线连接的纱锭在编织第三成型方向支管的区域中对应部分的位置；(2.3)加纱；在编织第二成型方向支管的区域中纱线被移出的纱锭上加入纱线，同时在编织第三成型方向支管的区域的纱锭上加入纱线使得最终编织第二成型方向支管的区域和编织第三成型方向支管的区域带有纱线的纱锭的数量和排布相同；D部分与D*部分中编号相同的纱锭上加入的纱线连接成一根纱线；B部分与B*部分中编号相同的纱锭上加入的纱线连接成一根纱线；C部分与A*部分中位置相同的纱锭上加入的纱线连接成一根纱线；D部分、D*部分、B部分和B*部分中纱锭的编号规则如下：将各部分中的纱锭从中间按列平分为两组，每组共六个纱锭，将各组内的纱锭分为三对共得到六对纱锭，每对纱锭的中心连线相互平行或重合，每对纱锭的编号相同，不同对纱锭的编号不同；D部分和D*部分位置相同的纱锭的编号相同，B部分和B*部分位置相同的纱锭的编号相同；(2.4)交织；将编织第二成型方向支管的区域和编织第三成型方向支管的区域的对应部分中位置相同的纱锭上悬挂的纱线按照花节中纱线的交织规律手动交织；(2.5)在字形编织模具的第二分支上，采用四步法圆型编织工艺制备第二成型方向支
管；在第二成型方向支管编织结束后在字形编织模具的第三分支上，采用四步法圆型编织工艺制备第三成型方向支管；(2.6)设置编织第四成型方向支管的区域；设置编织第四成型方向支管的区域，其中，编织第四成型方向支管的区域中纱锭上未悬挂纱线，编织第四成型方向支管的区域中与编织第三成型方向支管的区域中A*、B*、C*、D*四部分对应的分别为A**、B**、C**、D**四部分；(2.7)引纱；将D*部分中一半纱锭上的纱线移入D**部分的纱锭上，将B*部分中一半纱锭上的纱线移入B**部分的纱锭上，将C*部分中全部纱锭上的纱线移入C**部分的纱锭上；所述D*部分中一半纱锭与所述B*部分中一半纱锭的运动方向相同；移入前纱线连接的纱锭在编织第三成型方向支管的区域中各部分中的位置同移入后纱线连接的纱锭在编织第四成型方向支管的区域中对应部分的位置；(2.8)加纱；在编织第三成型方向支管的区域中纱线被移出的纱锭上加入纱线，同时在编织第四成型方向支管的区域的纱锭上加入纱线使得最终编织第三成型方向支管的区域和编织第四成型方向支管的区域带有纱线的纱锭的数量和排布相同；D*部分与D**部分中编号相同的纱锭上加入的纱线连接成一根纱线；B*部分与B**部分中编号相同的纱锭上加入的纱线连接成一根纱线；C*部分与A**部分中位置相同的纱锭上加入的纱线连接成一根纱线；D*部分、D**部分、B*部分和B**部分中纱锭的编号规则如下：将各部分中的纱锭从中间按列平分为两组，每组共六个纱锭，将各组内的纱锭分为三对共得到六对纱锭，每对纱锭的中心连线相互平行或重合，每对纱锭的编号相同，不同对纱锭的编号不同；D*部分和D**部分位置相同的纱锭的编号相同，B*部分和B**部分位置相同的纱锭的编号相同；(2.9)交织；将编织第三成型方向支管的区域和编织第四成型方向支管的区域的对应部分中位置相同的纱锭上悬挂的纱线按照花节中纱线的交织规律手动交织；(2.10)设置编织第五成型方向支管的区域；设置编织第五成型方向支管的区域，其中，编织第五成型方向支管的区域中纱锭上未悬挂纱线，编织第五成型方向支管的区域中与编织第四成型方向支管的区域中A**、B**、C**、D**四部分对应的分别为A***、B***、C***、D***四部分；(2.11)引纱；将D**部分中一半纱锭上的纱线移入D***部分的纱锭上，将B**部分中一半纱锭上的纱线移入B***部分的纱锭上，将C**部分中全部纱锭上的纱线移入C***部分的纱锭上；所述D**部分中一半纱锭与所述B**部分中一半纱锭的运动方向相同；移入前纱线连接的纱锭在编织第四成型方向支管的区域中各部分中的位置同移入后纱线连接的纱锭在编织第五成型方向支管的区域中对应部分的位置；(2.12)加纱；
在编织第四成型方向支管的区域中纱线被移出的纱锭上加入纱线，同时在编织第五成型方向支管的区域的纱锭上加入纱线使得最终编织第四成型方向支管的区域和编织第五成型方向支管的区域带有纱线的纱锭的数量和排布相同；D**部分与D***部分中编号相同的纱锭上加入的纱线连接成一根纱线；B**部分与B***部分中编号相同的纱锭上加入的纱线连接成一根纱线；C**部分与A***部分中位置相同的纱锭上加入的纱线连接成一根纱线；D**部分、D***部分、B**部分和B***部分中纱锭的编号规则如下：将各部分中的纱锭从中间按列平分为两组，每组共六个纱锭，将各组内的纱锭分为三对共得到六对纱锭，每对纱锭的中心连线相互平行或重合，每对纱锭的编号相同，不同对纱锭的编号不同；D**部分和D***部分位置相同的纱锭的编号相同，B**部分和B***部分位置相同的纱锭的编号相同；(2.13)交织；将编织第四成型方向支管的区域和编织第五成型方向支管的区域的对应部分中位置相同的纱锭上悬挂的纱线按照花节中纱线的交织规律手动交织；(2.14)设置编织第六成型方向支管的区域；设置编织第六成型方向支管的区域，其中，编织第六成型方向支管的区域中纱锭上未悬挂纱线，编织第六成型方向支管的区域中与编织第五成型方向支管的区域中A***、B***、C***、D***四部分对应的分别为A****、B****、C****、D****四部分；(2.15)引纱；将D***部分中一半纱锭上的纱线移入D****部分的纱锭上，将B***部分中一半纱锭上的纱线移入B****部分的纱锭上，将C***部分中全部纱锭上的纱线移入C****部分的纱锭上；所述D***部分中一半纱锭与所述B***部分中一半纱锭的运动方向相同；移入前纱线连接的纱锭在编织第五成型方向支管的区域中各部分中的位置同移入后纱线连接的纱锭在编织第六成型方向支管的区域中对应部分的位置；(2.16)加纱；在编织第五成型方向支管的区域中纱线被移出的纱锭上加入纱线，同时在编织第六成型方向支管的区域的纱锭上加入纱线使得最终编织第五成型方向支管的区域和编织第六成型方向支管的区域带有纱线的纱锭的数量和排布相同；D***部分与D****部分中编号相同的纱锭上加入的纱线连接成一根纱线；B***部分与B****部分中编号相同的纱锭上加入的纱线连接成一根纱线；C***部分与A****部分中位置相同的纱锭上加入的纱线连接成一根纱线；D***部分、D****部分、B***部分和B****部分中纱锭的编号规则如下：将各部分中的纱锭从中间按列平分为两组，每组共六个纱锭，将各组内的纱锭分为三对共得到六对纱锭，每对纱锭的中心连线相互平行或重合，每对纱锭的编号相同，不同对纱锭的编号不同；D***部分和D****部分位置相同的纱锭的编号相同，B***部分和B****部分位置相同的纱锭的编号相同；
(2.17)交织；将编织第五成型方向支管的区域和编织第六成型方向支管的区域的对应部分中位置相同的纱锭上悬挂的纱线按照花节中纱线的交织规律手动交织；(2.18)在字形编织模具的第二分支上，采用四步法圆型编织工艺制备第二成型方向支管；在第二成型方向支管编织结束后在字形编织模具的第三分支上，采用四步法圆型编织工艺制备第三成型方向支管；在第三成型方向支管编织结束后在字形编织模具的第四分支上，采用四步法圆型编织工艺制备第四成型方向支管，在第四成型方向支管编织结束后在字形编织模具的第五分支上，采用四步法圆型编织工艺制备第五成型方向支管，在第五成型方向支管编织结束后在字形编织模具的第六分支上，采用四步法圆型编织工艺制备第六成型方向支管；(3)去除字形编织模具，即得多通圆管。2.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡美琪，赵子凡，孙宝忠，顾伯洪，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：