一种极坐标织物缝合预制体的缝合工装及缝合成型方法技术

本发明专利技术公开了一种极坐标织物缝合预制体的缝合工装及缝合成型方法

【技术实现步骤摘要】
一种极坐标织物缝合预制体的缝合工装及缝合成型方法


[0001]本专利技术涉及预成型复合材料加工领域，具体是一种极坐标织物缝合预制体的缝合工装及缝合成型方法
。

技术介绍

[0002]缝合织物是通过缝合线将铺层后的二维织物缝合连接起来的一种三维织物
。
缝合织物复合成型后具有更好的抗分层
、
更高的抗冲击损伤容限，是现阶段复合材料纤维预制体最常见的织物结构
。
通过对缝合轨迹
、
针距
、
密度等缝合参数进行设计，可对成型后复合材料的力学
、
热学
、
热力学等性能进行优化提升
。
[0003]现有工艺技术中，织物缝合前需要预定型处理，对缝合织物厚度定型处理方法包括涂覆定型剂法
、
粉末定型法
、
转移定型法
。
而定型过程一般会向缝合织物预制体内引入其他物质，影响最终复合成型后复合材料质量和性能
。
织物的缝合按预定缝合轨迹缝合时多采用针管定位，配合穿刺机穿插针管，继而进行缝合，其操作繁琐，不便于缝合成型
。
传统方法无法在夹持状态下同时对织物进行连续缝合，也无法准确统一控制缝合织物厚度，在面对极坐标圆形区域缝合轨迹时也难以满足缝合要求
。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种极坐标织物缝合预制体的缝合工装及缝合成型方法
。<br/>[0005]本专利技术解决所述缝合工装技术问题的技术方案是，提供一种极坐标织物缝合预制体的缝合工装，其特征在于，该缝合工装包括上缝合夹持模板
、
下缝合夹持模板
、
厚度控制螺栓和厚度控制螺母；
[0006]根据缝合轨迹，上缝合夹持模板和下缝合夹持模板上均开有若干个完全相同的长圆形通孔；所有长圆形通孔的长边的走向与缝合线的缝合方向均相同；长圆形通孔的长边长度等于缝合针距
X
；长圆形通孔两侧的半圆直径
d
大于缝合线的直径，用于缝合线穿过；
[0007]按照缝合方向进行连接，上缝合夹持模板上的所有长圆形通孔相互连接形成的形状与下缝合夹持模板上的所有长圆形通孔相互连接形成的形状相同；
[0008]缝合轨迹由若干条缝合路径构成；在每条缝合路径中，相邻两个长圆形通孔的间距等于缝合针距
X
减去半圆直径
d
；同一缝合路径中，上缝合夹持模板上的长圆形通孔与下缝合夹持模板上的长圆形通孔空间交错，且错位的长度等于缝合针距
X、
空间重合的部分形成直径为
d
的圆形并作为缝合孔用于穿针缝合；
[0009]厚度控制螺栓和厚度控制螺母布置于上缝合夹持模板和下缝合夹持模板的周向上，通过厚度控制螺栓和厚度控制螺母将上缝合夹持模板和下缝合夹持模板连接成整体，用于压紧铺层织物直至目标厚度
。
[0010]本专利技术解决所述方法技术问题的技术方案是，提供一种极坐标织物缝合预制体的缝合成型方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
[0011]步骤
1、
根据所制备的极坐标织物缝合预制体的目标厚度和极坐标织物的厚度，确定极坐标织物的铺层数；
[0012]根据工艺要求，规划缝合轨迹，并确定缝合针距
X
以及缝合线类型和缝合线直径；所述缝合轨迹由若干条缝合路径构成；
[0013]步骤
2、
分别根据不同的工况设计缝合工装；
[0014]步骤
3、
在下缝合夹持模板上以极坐标织物作为原料进行铺层，达到步骤设定的铺层数后，得到铺层织物；再将上缝合夹持模板置于铺层织物上，进而将铺层织物夹持于上缝合夹持模板和下缝合夹持模板之间；再通过厚度控制螺栓和厚度控制螺母将上缝合夹持模板和下缝合夹持模板连接成整体，通过控制厚度控制螺栓和厚度控制螺母对铺层织物进行压实，直至达到步骤设定的极坐标织物缝合预制体的目标厚度，形成待缝合织物；
[0015]步骤
4、
按照缝合轨迹，使用缝合线对第一条缝合路径进行穿针缝合；完成该条缝合路径的穿针缝合后，将该条缝合线固定并更换另一条缝合线进行下一条缝合路径的缝合；重复上述穿针缝合过程，沿缝合轨迹对所有缝合路径进行穿针缝合，直至完成缝合轨迹的穿针缝合；
[0016]步骤
5、
拆除厚度控制螺栓
、
厚度控制螺母
、
上缝合夹持模板和下缝合夹持模板，得到极坐标织物缝合预制体
。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0018](1)
本专利技术首次针对极坐标织物的特殊缝合轨迹要求，提出了一种缝合工装以及缝合成型方法
。
通过模板内错位的通孔，无需夹具替换，在厚度可控的夹持状态下同时对极坐标织物进行缝合，解决了缝合织物厚度难以控制的问题，且无需在缝合过程中对工装进行拆解，有效提高极坐标织物缝合预制体的缝合效率
。
[0019](2)
本专利技术使用上缝合夹持模板
、
下缝合夹持模板对铺层织物进行夹持
、
缝合
、
定位，并通过控制厚度控制螺栓和厚度控制螺母对铺层织物进行压实，实现极坐标织物缝合预制体的夹持厚度可控
。
[0020](3)
本专利技术通过模板内错位的通孔，可实现对极坐标织物复杂缝合轨迹的有效缝合
。
[0021](4)
本专利技术兼具厚度控制
、
织物定形以及缝合定位的功能，有效提高了极坐标织物缝合预制体纤维体积含量，同时稳定了其成品质量
。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的缝合工装示意图；
[0023]图2为本专利技术实施例1的上缝合夹持模板的示意图；
[0024]图3为本专利技术实施例1的下缝合夹持模板的示意图；
[0025]图4为本专利技术的穿针缝合的原理示意图；
[0026]图5为本专利技术实施例2的缝合工装的爆炸图；
[0027]图6为本专利技术实施例3的缝合工装的爆炸图
。
[0028]图中，上缝合夹持模板
1、
下缝合夹持模板
2、
长圆形
(
即跑道形
)
通孔
3、
厚度控制螺栓
4、
厚度控制螺母
5、
缝合线
6、
待缝合织物
7、
滑槽
8、
滑块9；
[0029]上夹持模板
101、
上缝合模板
102、
下夹持模板
201、
下缝合模板
202。
具体实施方式
[0030]下面给出本专利技术的具体实施例
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种极坐标织物缝合预制体的缝合工装，其特征在于，该缝合工装包括上缝合夹持模板
(1)、
下缝合夹持模板
(2)、
厚度控制螺栓
(4)
和厚度控制螺母
(5)
；根据缝合轨迹，上缝合夹持模板
(1)
和下缝合夹持模板
(2)
上均开有若干个完全相同的长圆形通孔
(3)
；所有长圆形通孔
(3)
的长边的走向与缝合线的缝合方向均相同；长圆形通孔
(3)
的长边长度等于缝合针距
X
；长圆形通孔
(3)
两侧的半圆直径
d
大于缝合线
(6)
的直径，用于缝合线
(6)
穿过；按照缝合方向进行连接，上缝合夹持模板
(1)
上的所有长圆形通孔
(3)
相互连接形成的形状与下缝合夹持模板
(2)
上的所有长圆形通孔
(3)
相互连接形成的形状相同；缝合轨迹由若干条缝合路径构成；在每条缝合路径中，相邻两个长圆形通孔
(3)
的间距等于缝合针距
X
减去半圆直径
d
；同一缝合路径中，上缝合夹持模板
(1)
上的长圆形通孔
(3)
与下缝合夹持模板
(2)
上的长圆形通孔
(3)
空间交错，且错位的长度等于缝合针距
X、
空间重合的部分形成直径为
d
的圆形并作为缝合孔用于穿针缝合；厚度控制螺栓
(4)
和厚度控制螺母
(5)
布置于上缝合夹持模板
(1)
和下缝合夹持模板
(2)
的周向上，通过厚度控制螺栓
(4)
和厚度控制螺母
(5)
将上缝合夹持模板
(1)
和下缝合夹持模板
(2)
连接成整体，用于压紧铺层织物直至目标厚度
。2.
根据权利要求1所述的极坐标织物缝合预制体的缝合工装，其特征在于，按照缝合方向连接，上缝合夹持模板
(1)
上的所有长圆形通孔
(3)
相互连接形成的形状为若干条同中心的放射线或若干条同心圆环；中心为上缝合夹持模板
(1)
的圆心
。3.
根据权利要求1所述的极坐标织物缝合预制体的缝合工装，其特征在于，厚度控制螺栓
(4)
和厚度控制螺母
(5)
均匀布置于上缝合夹持模板
(1)
和下缝合夹持模板
(2)
的周向上
。4.
根据权利要求1所述的极坐标织物缝合预制体的缝合工装，其特征在于，所述上缝合夹持模板
(1)
由上夹持模板
(101)
和上缝合模板
(102)
构成；下缝合夹持模板
(2)
由下夹持模板
(201)
和下缝合模板
(202)
构成；上缝合模板
(102)
可拆卸式安装于上夹持模板
(101)
上；下缝合模板
(202)
可拆卸式安装于下夹持模板
(201)
上；根据缝合轨迹，上缝合模板
(102)
和下缝合模板
(202)
上均开有若干个完全相同的长圆形通孔
(3)
；厚度控制螺栓
(4)
和厚度控制螺母
(5)
布置于上夹持模板
(101)
和下夹持模板
(201)
的周向上，通过厚度控制螺栓
(4)
和厚度控制螺母
(5)
将上夹持模板
(101)
和下夹持模板
(201)
连接成整体，形成可更换缝合模板的可变缝合轨迹的缝合工装
。5.
根据权利要求1所述的极坐标织物缝合预制体的缝合工装，其特征在于，所述上缝合夹持模板
(1)
由上夹持模板
(101)
和上缝合模板
(102)
构成；下缝合夹持模板
(2)
由下夹持模板
(201)
和下缝合模板
(202)
构成；上缝合模板
(102)
可拆卸式安装于上夹持模板
(101)
上；下缝合模板
(202)
可拆卸式安装于下夹持模板
(201)
上；根据缝合轨迹，上缝合模板
(102)
和下缝合模板
(202)
上均开有若干条同中心的放射状滑槽
(8)
；每个滑槽
(8)
中均滑动安装有一个滑块
(9)
；每个滑块
(9)
上均开有若干个完全相同的长圆形通孔
(3)
；厚度控制螺栓
(4)
和厚度控制螺母
(5)
布置于上夹持模板
(101)
和下夹持模板
(201)
的周向上，通过厚度控制螺栓
(4)
和厚度控制螺母
(5)
将上夹持模板
(101)
和下夹持模板
(201)
连接成整体，形成可更换缝合模板的可变缝合轨迹的缝合工装
。
6...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜茜，李垚，吴利伟，曾琦，汪文君，陈利，焦亚男，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：