專利名稱：一種三維立體織物織造成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于三維織造成型技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種三維立體織物成型方法，主 要用于管狀立體織物的成型，也適用于三維平幅立體織物的成型。
背景技術(shù)：
三維立體管狀織物，也稱三維管狀組織結(jié)構(gòu)，其織造成型方法有多種，目前，有三 維編織二步法和四步法技術(shù)、纖維預(yù)固化植入技術(shù)(自動(dòng)機(jī)織)、圓織成型技術(shù)等。這些技術(shù) 也可同時(shí)應(yīng)用于制作形狀較復(fù)雜的三維纖維預(yù)成型件，然而這些技術(shù)存在生產(chǎn)設(shè)備復(fù)雜、 成本較高，生產(chǎn)速度慢、效率低，生產(chǎn)連續(xù)性較差，并在通常情況下需要依賴于芯模等缺點(diǎn)， 故主要適用于單件小批量生產(chǎn)；而對(duì)于管狀結(jié)構(gòu)件這種系列化、批量化生產(chǎn)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)件 而言，上述方法就顯得較難勝任。以美國(guó)專利US5, 337，647、US4, 719，837和US6, 439，096 為例，這三個(gè)專利都是主要基于三維編織二步法和四步法，利用載紗器在新設(shè)計(jì)的軌道中 按規(guī)律運(yùn)行并獲得三維織物結(jié)構(gòu)件。然而由于編制過(guò)程中每一根紗線需要一個(gè)載紗器進(jìn)行 驅(qū)動(dòng)，所以編織大型結(jié)構(gòu)件時(shí)需要大量的載紗器；同時(shí)，為了使每個(gè)載紗器在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中保 持較低的負(fù)載和較高的速度，載紗器的載紗量就受到了很大的限制；另外，當(dāng)一個(gè)載紗器的 紗線使用完畢后，為了避免后續(xù)連續(xù)停機(jī)更換其他紗管，就不得不將所有載紗器的紗管一 起更換，這樣便產(chǎn)生大量的換管、接頭的工作量，且難以保證紗線接頭的質(zhì)量，從而造成產(chǎn) 品的生產(chǎn)連續(xù)性降低，產(chǎn)品的可靠生產(chǎn)長(zhǎng)度也因此降低。圓織成型技術(shù)可以連續(xù)地獲得三維管狀結(jié)構(gòu)件，如美國(guó)專利US5，273，080提出了 一種將平幅三維機(jī)織技術(shù)轉(zhuǎn)化為圓織成型技術(shù)的方法，在每?jī)蓪咏M織中加入一組螺旋狀的 分隔紗線將每一層分離，然后使用垂紗將多層進(jìn)行互相的連接；中國(guó)專利CN01104093. 9是 將普通圓織機(jī)改制成為適用于管狀織物的三維圓織機(jī)。然而這些方法由于需要較復(fù)雜的開 口控制機(jī)構(gòu)，因此設(shè)備龐大，運(yùn)行速度較慢，未能很好地發(fā)揮出圓織成型技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種三維立體織物的成型方法，其能夠簡(jiǎn)化立體織物的織造 設(shè)備，解決現(xiàn)有技術(shù)中復(fù)合材料立體織物生產(chǎn)成本較高，織造設(shè)備復(fù)雜、生產(chǎn)速度較慢，生 產(chǎn)連續(xù)性較差的問(wèn)題。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種三維立體織物成型方法，其特征在于，將經(jīng) 紗沿圓周在同一織造平面內(nèi)排列，通過(guò)至少三把引緯器在圓周方向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行緯紗以及垂紗 的引入，織成三維立體管狀織物。進(jìn)一步地，當(dāng)需要織造共M層的管狀織物時(shí)，共需要(2N+1)M根經(jīng)紗沿圓周方向進(jìn) 行排列，同時(shí)需要M+1個(gè)引緯器同步沿同一方向進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)，其中的M個(gè)引緯器用于引入 緯紗，1個(gè)引緯器用于引入垂紗，M、N均為嘗1的正整數(shù)。更進(jìn)一步地，所述的經(jīng)紗排列是指從第一周的第1根經(jīng)紗起，每2M根經(jīng)紗形成一 個(gè)單元組，每周最后半個(gè)單元組的經(jīng)紗與下一周的前半個(gè)單元組構(gòu)成新的單元組，每個(gè)單元組中第i和M+i根經(jīng)紗形成一個(gè)經(jīng)紗對(duì)，i為正整數(shù)，且i ( M。引緯器將緯紗和垂紗按 照各自的規(guī)律依次引入各個(gè)單元組。即每個(gè)單元組含有M個(gè)經(jīng)紗對(duì)，第j根經(jīng)紗對(duì)所含經(jīng)紗 即為成型織物第j層的經(jīng)紗，j為正整數(shù)，且j ^ M。第二周的單元組是從第M+1根經(jīng)紗計(jì) 起，這樣每個(gè)引緯器沿軌道轉(zhuǎn)動(dòng)一周結(jié)束后時(shí)能經(jīng)過(guò)2N+1根經(jīng)紗，這時(shí)該層最后一根經(jīng)紗 便能與第一根經(jīng)紗形成經(jīng)紗對(duì)，同時(shí)，使緯紗或垂紗能在當(dāng)前循環(huán)和上一循環(huán)中形成交錯(cuò)。 各引緯器在圓形軌道上沿同一方向同步運(yùn)行，開口機(jī)構(gòu)(如提花機(jī)構(gòu)、綜絲、分線盤等)按一 定規(guī)律將引緯器前方的經(jīng)紗提起形成織口，然后引緯器將對(duì)應(yīng)的緯紗引入，并與經(jīng)紗形成 交錯(cuò)，形成織物。所述的緯紗的引入規(guī)律為當(dāng)所需經(jīng)過(guò)的引緯器攜帶的是第j層緯紗，j為正整 數(shù)，且j < M,則對(duì)應(yīng)層數(shù)< j的經(jīng)紗對(duì)都被開口機(jī)構(gòu)提起；而第j層經(jīng)紗對(duì)所含的兩根經(jīng)紗 中一根被開口機(jī)構(gòu)提起，另一根保持原位；對(duì)應(yīng)層數(shù)>j的經(jīng)紗對(duì)保持原位。所述的垂紗的引入規(guī)律為每個(gè)單元組中的前M根經(jīng)紗被開口機(jī)構(gòu)提起，而單元 組中的后M根經(jīng)紗保持原位。緯紗和垂紗在織物中是以管狀織物的軸線為軸線，呈螺旋狀分布的，引緯器在牽 引緯紗或垂紗時(shí)會(huì)使紗線產(chǎn)生徑向的收緊力，從而將經(jīng)紗束緊，在此過(guò)程中原本在同一平 面內(nèi)排列的經(jīng)紗在收緊力的作用下自然分離到所對(duì)應(yīng)的層，最終形成管狀立體織物。另外，此法同樣可以獲得三維平幅立體織物，其方法為將先前獲得的三維管狀立 體織物通過(guò)后續(xù)設(shè)備沿軸向裁開并展平，即可獲得三維平幅立體織物。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了立體織物面內(nèi)織造，立體成型的過(guò)程，能簡(jiǎn)化立體織物的織造設(shè)備， 解決現(xiàn)有技術(shù)中復(fù)合材料立體織物生產(chǎn)成本較高，織造設(shè)備復(fù)雜、生產(chǎn)速度較慢，生產(chǎn)連續(xù) 性較差的問(wèn)題。


圖1為3層管狀織物開口引緯成型原理示意圖2為3層管狀織物在圓形織造平面的成型過(guò)程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定 的范圍。實(shí)施例1
為了便于說(shuō)明，現(xiàn)以組織厚度為3層的管狀立體織物為例進(jìn)行說(shuō)明。由于需要織造纖 維厚度為3層，故M=3，共需要6N+3根經(jīng)紗沿圓周方向進(jìn)行排列，同時(shí)需要4個(gè)引緯器同步 沿同一方向進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)(N為3 1的正整數(shù))，其中的3個(gè)引緯器用于引入緯紗，1個(gè)引緯 器用于引入垂紗。此處所述的經(jīng)紗排列為從第1根經(jīng)紗計(jì)算起，每6根經(jīng)紗形成一個(gè)單元 組，而經(jīng)紗總數(shù)應(yīng)為整數(shù)倍的單元組經(jīng)紗總數(shù)加上層數(shù)對(duì)應(yīng)的經(jīng)紗數(shù)目；其中第1和第4根 經(jīng)紗、第2和第5根經(jīng)紗、第3和6根經(jīng)紗組成經(jīng)紗對(duì)，即每個(gè)單元組有3個(gè)經(jīng)紗對(duì)。按此 法排列單元組至一周結(jié)束時(shí)，將有3根經(jīng)紗(第1、第2、第3層的各一根)剩余，而這3根經(jīng)紗又將重新與第二周的前3根經(jīng)紗形成新的一個(gè)單元組，這樣奇數(shù)周的組織和偶數(shù)周的組 織正好能錯(cuò)開半個(gè)單元組，從而形成組織交錯(cuò)。如圖1所示，為3層管狀織物開口引緯成型原理示意圖，由于需要織造纖維厚度為 3層，故M=3，共需要6N+3根經(jīng)紗沿圓周方向進(jìn)行排列，同時(shí)需要4個(gè)引緯器同步沿同一方 向進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)N為正整數(shù)，其中的3個(gè)引緯器用于引入緯紗，1個(gè)引緯器用于引入垂紗。 此處所述的經(jīng)紗排列為從第1根經(jīng)紗計(jì)算起，每6根經(jīng)紗形成一個(gè)單元組，如圖2所示， 為3層管狀織物在圓形織造平面的成型過(guò)程示意圖，63根經(jīng)紗排列在筘片組成的圓形軌道 201外側(cè)，每周含有10. 5個(gè)單元組；織造時(shí)，各引緯器在圓形軌道上沿同一方向同步運(yùn)行， 開口機(jī)構(gòu)在引緯器前進(jìn)的前方按一定規(guī)律將經(jīng)紗提起形成織口，然后引緯器將對(duì)應(yīng)的緯紗 引入，與經(jīng)紗形成交錯(cuò)，并形成織物。如圖1中，第1層組織的開口方式101為當(dāng)前層第1 層經(jīng)紗111被間隔著提起，而對(duì)應(yīng)層數(shù)>1的其他層經(jīng)紗均保持原位，第一引緯器141攜帶 第1層緯紗121從開口中經(jīng)過(guò)與第1層經(jīng)紗111形成交織，而不與第2層經(jīng)紗112和第3 層經(jīng)紗113交織；第2層組織的開口方式102為對(duì)應(yīng)層數(shù)<2的第1層經(jīng)紗111被全部提 起，當(dāng)前層第2層經(jīng)紗112被間隔著提起，對(duì)應(yīng)層數(shù)>2的第3層經(jīng)紗113保持原位，第二引 緯器142攜帶第2層緯紗122從開口中經(jīng)過(guò)，與第2層經(jīng)紗112形成交織，而不與第1層經(jīng) 紗111和第3層經(jīng)紗113交織；第3層組織的開口方式103為對(duì)應(yīng)層數(shù)<3的第1層經(jīng)紗 111和第2層經(jīng)紗112被全部提起，當(dāng)前層第3層經(jīng)紗113被間隔著提起，第三引緯器143 攜帶第3層緯紗123從開口中經(jīng)過(guò)，與第3層經(jīng)紗113形成交織，而不與第1層經(jīng)紗111和 第2層經(jīng)紗112交織；垂紗組織的開口方式104為每個(gè)單元組內(nèi)的6根經(jīng)紗中，前3根經(jīng) 紗被提起，后3根保持原位，第四引緯器144攜帶垂紗124從開口中經(jīng)過(guò)，在每個(gè)單元組中 完成交織，將3層組織連結(jié)在一起。緯紗和垂紗在織物中是以管狀織物軸線為軸線，呈螺旋狀分布的，引緯器在牽引 緯紗或垂紗時(shí)會(huì)使紗線產(chǎn)生徑向的收緊力，從而將經(jīng)紗束緊，在此過(guò)程中原本在同一平面 內(nèi)排列的經(jīng)紗在收緊力的作用下自然分離到所對(duì)應(yīng)的層，最終形成管狀立體織物。另外，此法同樣可以獲得三維平幅立體織物，其方法為將先前獲得三維管狀立體 織物通過(guò)后續(xù)設(shè)備沿軸向裁開并展平，即可獲得三維平幅立體織物。
權(quán)利要求
1.一種三維立體織物成型方法，其特征在于，將經(jīng)紗沿圓周在同一織造平面內(nèi)排列，通 過(guò)至少三把引緯器在圓周方向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行緯紗以及垂紗的引入，織成三維立體管狀織物。
2.如權(quán)利要求1所述的三維立體織物成型方法，其特征在于，當(dāng)需要織造共M層的管狀 織物時(shí)，共需要(2N+1)M根經(jīng)紗沿圓周方向進(jìn)行排列，同時(shí)需要M+1個(gè)引緯器同步沿同一方 向進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)，其中的M個(gè)引緯器用于引入緯紗，1個(gè)引緯器用于引入垂紗，M、N均為嘗1 的正整數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的三維立體織物成型方法，其特征在于，所述的經(jīng)紗排列是指從 第一周的第1根經(jīng)紗起，每2M根經(jīng)紗形成一個(gè)單元組，每周最后半個(gè)單元組的經(jīng)紗與下一 周的前半個(gè)單元組構(gòu)成新的單元組，每個(gè)單元組中第i和M+i根經(jīng)紗形成一個(gè)經(jīng)紗對(duì)，i為 正整數(shù)，且i ( M，引緯器將緯紗和垂紗按照各自的規(guī)律依次引入各個(gè)單元組。
4.如權(quán)利要求3所述的三維立體織物成型方法，其特征在于，所述的緯紗的引入規(guī)律 為當(dāng)所需經(jīng)過(guò)的引緯器攜帶的是第j層緯紗，j為正整數(shù)，且j < M，則對(duì)應(yīng)層數(shù)< j的經(jīng)紗 對(duì)都被開口機(jī)構(gòu)提起；而第j層經(jīng)紗對(duì)所含的兩根經(jīng)紗中一根被開口機(jī)構(gòu)提起，另一根保 持原位；對(duì)應(yīng)層數(shù)>j的經(jīng)紗對(duì)保持原位。
5.如權(quán)利要求3所述的三維立體織物成型方法，其特征在于，所述的垂紗的引入規(guī)律 為每個(gè)單元組中的前M根經(jīng)紗被開口機(jī)構(gòu)提起，而單元組中的后M根經(jīng)紗保持原位。
6.如權(quán)利要求1所述的三維立體織物成型方法，其特征在于，將三維立體管狀織物沿 軸向裁開并展平，即可獲得三維平幅立體織物。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種三維立體織物成型方法，其特征在于，將經(jīng)紗沿圓周在同一織造平面內(nèi)排列，通過(guò)至少三把引緯器在圓周方向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行緯紗以及垂紗的引入，織成三維立體管狀織物。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了立體織物面內(nèi)織造，立體成型的過(guò)程，能簡(jiǎn)化立體織物的織造設(shè)備，解決現(xiàn)有技術(shù)中復(fù)合材料立體織物生產(chǎn)成本較高，織造設(shè)備復(fù)雜、生產(chǎn)速度較慢，生產(chǎn)連續(xù)性較差的問(wèn)題。
文檔編號(hào)D03D3/02GK102002790SQ201010597718
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者于海燕, 劉晟, 周其洪, 周申華, 孫志宏, 毛立民, 袁建潤(rùn), 陳革 申請(qǐng)人:東華大學(xué)