【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合材料制备的，具体涉及一种预制体的针刺成形方法。
技术介绍
1、针刺成形技术实现了立体织物的低成本织造，被广泛应用于服装衬、土工布、过滤材料、地毯、毛毯及油毡基布等方面。
2、针刺成形技术是指利用刺针对纤维网或非织造布反复进行穿刺，以获得z向纤维簇，使得最终制得的预制体各单元层之间的纤维缠结，形成有一定厚度和强度的复合材料。
3、相关技术的针刺成形方法中，刺针均匀排布在针板上，通过针板的移动带动刺针移动，进而实现对纤维网或非织造布的反复穿刺。然而，针板通常按照单一方向进行移动，且受到针板上刺针排布密度的限制，使得最终制得的预制体往往存在纤维密度不均的情况，从而降低预制体的成品质量。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种预制体的针刺成形方法，以解决针刺成形方法制得的预制体存在纤维密度不均匀的问题。
2、本专利技术提供了一种预制体的针刺成形方法，具体包括以下步骤：获取预制体的截面轮廓信息；将截面轮廓划分为多个单元格；在各单元格内均生成多个针刺点；按照多个针刺点的位置，对预制体进行针刺。
3、有益效果：本方案的预制体的针刺成形方法中，对预制体进行针刺目的在于在预制体内形成沿针刺方向的引入纤维，引入纤维能够提高预制体的结构强度及性能。本方案通过按照预制体的截面轮廓划分多个单元格，并在每个单元格内生成相同数量的多个针刺点，根据针刺点的位置对预制体进行针刺，以保证预制体针刺成形后，每个单元格内形成相同数量的引入纤维，提
4、在一种可选的实施方式中，上述预制体的针刺成形方法应用针板上的刺针对预制体进行针刺。其中，在将截面轮廓划分为多个单元格的步骤中，各单元格的尺寸为针板的植针排布的最小单位尺寸。
5、有益效果：单元格的尺寸与针板的植针排布的最小单位尺寸对应设置，使得单元格的尺寸足够小，以最大限度的保证预制体内纤维的均匀性。此外，实际应用时，每个单元格均能够对应一根针板上的刺针，实现针板上的多根刺针同时对多个单元格进行针刺，进一步保证预制体内形成均匀的引入纤维，且预制体的成品效率较高。
6、在一种可选的实施方式中，预制体的针刺成形方法还包括步骤：沿预制体的厚度方向，将预制体划分为多个单元层；确定各单元层的被针刺次数n；其中，n的数值根据预制体针刺密度的目标值与针板的值针密度的比值获得。
7、有益效果：根据预制体针刺密度的目标值与针板的植针密度确定每个单元层的被针刺次数，能够准确的达到预制体预计达到的纤维密度，保证预制体的成品质量。具体的，各单元层的被针刺次数n的数值为预制体针刺密度的目标值与针板的值针密度的比值向上取整值。
8、在一种可选的实施方式中，在在各单元格内均生成多个针刺点的步骤中，各单元格内针刺点的数量为n个；其中，n为各单元层的被针刺次数。
9、有益效果：每个单元格内针刺点数量为n个，以便于使每个单元层能够被针刺n次，达到预制体的针刺密度的目标值。该方案中能够实现预制体的每个单元层内的每个单元格均具有n个针刺点，从而在针刺完成后，每层都获得均匀的引入纤维，实现预制体层间性能的均匀性。
10、在一种可选的实施方式中，在在各单元格内均生成多个针刺点的步骤中，包括以下步骤：选取n个针刺点pi，其中，1≤i≤n；根据针刺点pi形成针刺点集{p1,p2,…,pn}。
11、有益效果：将选取的针刺点pi按照顺序形成针刺点集，便于针板在针刺过程中准确获得针刺点的位置，提高针刺的精准度，从而保证预制体针刺密度的均匀性。
12、在一种可选的实施方式中，在按照多个针刺点的位置，对预制体进行针刺的步骤中，包括按照针刺点集的顺序重复实施针刺步骤，针刺步骤包括：铺放一层单元层；调整针板的位置，使针板的刺针分别与各单元格内的针刺点pi正对；完成对针刺点pi的针刺。
13、有益效果：该方案中，按照针刺点集的顺序，每铺设一层单元层，对其中一个针刺点pi进行针刺，减少针刺次数，降低对预制体内的纤维损伤，提高预制体的成品效率。
14、在一种可选的实施方式中，选取n个针刺点pi的步骤包括：确定每个单元格的坐标原点；根据坐标原点在每个单元格内选择n个坐标点pi(xi,yi)，1≤i≤n。
15、有益效果：便于数字化控制，提高实施过程的自动化程度。
16、在一种可选的实施方式中，在按照多个针刺点的位置，对预制体进行针刺的步骤中，刺针每次刺入预制体内的深度为h，针刺深度h满足：h＝s*n；其中，s为各单元层的厚度。
17、有益效果：将刺针的刺入深度设置为单元层的厚度与每个单元层被针刺次数的乘积，能够保证刺针在针刺时能够刺穿n层单元层，以便于在重复实施针刺步骤时，每个单元层能够实现被累计针刺n次，保证预制体的每个单元层累计针刺密度一致，进一步提高预制体层间性能的均匀性。
18、在一种可选的实施方式中，在将截面轮廓划分为多个单元格的步骤中，单元格构造为三角形，或者单元格构造为四边形。
19、有益效果：单元格的形状可以根据针板的植针排布方式确定，当针板上植针排布的单位格呈三角形时，单元格可以构造为三角形；当针板上植针排布的单位格呈四边形时，单元格可以构造为四边形。如此，实际应用时，各单元格内对应的针板上的刺针数量一致，保证了各单元格内针刺密度的一致性。
20、在一种可选的实施方式中，在在各单元格内均生成多个针刺点的步骤中，多个针刺点均匀分布于单元格内。
21、有益效果：各单元格内的多个针刺点均匀分布能够进一步提高预制体针刺密度的均匀性，保证预制体内纤维密度的均匀性，进而提高预制体的成品性能。
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1.一种预制体的针刺成形方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的预制体的针刺成形方法，应用针板(2)上的刺针(21)对所述预制体进行针刺，其特征在于，在所述将所述截面轮廓划分为多个单元格(1)的步骤中，各所述单元格(1)的尺寸为所述针板(2)的植针排布的最小单位尺寸。
3.根据权利要求2所述的预制体的针刺成形方法，其特征在于，所述预制体的针刺成形方法还包括步骤：
4.根据权利要求3所述的预制体的针刺成形方法，其特征在于，在所述在各所述单元格(1)内均生成多个针刺点的步骤中，各所述单元格(1)内针刺点的数量为n个；其中，n为各所述单元层(3)的被针刺次数。
5.根据权利要求4所述的预制体的针刺成形方法，其特征在于，在所述在各所述单元格(1)内均生成多个针刺点的步骤中，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的预制体的针刺成形方法，其特征在于，在所述按照所述多个针刺点的位置，对所述预制体进行针刺的步骤中，包括按照所述针刺点集的顺序重复实施针刺步骤，所述针刺步骤包括：
7.根据权利要求5所述的预制体
8.根据权利要求3所述的预制体的针刺成形方法，其特征在于，在所述按照所述多个针刺点的位置，对所述预制体进行针刺的步骤中，所述刺针(21)每次刺入所述预制体内的深度为h，所述针刺(21)的深度h满足：h＝s*n；其中，s为各所述单元层(3)的厚度。
9.根据权利要求1或2所述的预制体的针刺成形方法，其特征在于，在所述将所述截面轮廓划分为多个单元格(1)的步骤中，所述单元格(1)构造为三角形，或者所述单元格(1)构造为四边形。
10.根据权利要求1所述的预制体的针刺成形方法，其特征在于，在所述在各所述单元格(1)内均生成多个针刺点的步骤中，所述多个针刺点均匀分布于所述单元格(1)内。
...【技术特征摘要】
1.一种预制体的针刺成形方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的预制体的针刺成形方法，应用针板(2)上的刺针(21)对所述预制体进行针刺，其特征在于，在所述将所述截面轮廓划分为多个单元格(1)的步骤中，各所述单元格(1)的尺寸为所述针板(2)的植针排布的最小单位尺寸。
3.根据权利要求2所述的预制体的针刺成形方法，其特征在于，所述预制体的针刺成形方法还包括步骤：
4.根据权利要求3所述的预制体的针刺成形方法，其特征在于，在所述在各所述单元格(1)内均生成多个针刺点的步骤中，各所述单元格(1)内针刺点的数量为n个；其中，n为各所述单元层(3)的被针刺次数。
5.根据权利要求4所述的预制体的针刺成形方法，其特征在于，在所述在各所述单元格(1)内均生成多个针刺点的步骤中，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的预制体的针刺成形方法，其特征在于，在所述按照所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘丰，陈哲，高一博，张克旭，王敏，全皓月，侯晨光，王浩然，
申请(专利权)人：中国机械科学研究总院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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