JPH0226967 | PRODUCTION OF BRAID AND APPARATUS THEREFOR |
WO/2016/093955 | PORTABLE MANUFACTURING SYSTEM FOR ARTICLES OF FOOTWEAR |
LIU FENG (CN)
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CN201151798Y | 2008-11-19 | |||
CN101586285A | 2009-11-25 | |||
CN1614114A | 2005-05-11 | |||
KR20090132083A | 2009-12-30 | |||
DE19709105C1 | 1998-08-20 | |||
JPH01148863A | 1989-06-12 |
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权 利 要 求 1、 一种复合材料三维织造成形设备, 包括工作台 (1 ), 安装在工作台 (1)上的可控数字化模板 (2), 一端安装在可控数字化模板 (2) 内部的 导向柱(3), 所述可控数字化模板(2)能在竖直方向进行往复移动, 缠绕 在套轴(4)上的导向套(5)通过导向套张紧装置(6)后穿过空心导向柱 (3)并外翻后固定在可控数字化模板(2)上, 外翻后的导向套(5)外表 面光滑壁紧贴导向柱(3)外壁, 导向套(5) 内表面翻转后缠绕丝线, 实 现零部件纵向锁紧; 线轴(7)安装在机架(8)的侧面, 所述线轴(7)上 的丝线(9)通过载针架(10)上的丝线张紧装置(11)张紧后穿过编织针 ( 12 ), 所述载针架( 10 )安装在机架( 8 )上; 机架( 8 )上方安装的织造 针拾取装置( 13 ), 所述织造针拾取装置 ( 13 ) 由 X轴电机( 14 )和 Y轴 电机( 15 )驱动抓取织造针 ( 12 )后在 XY平面内按设定好的路径进行织 造。 2、 根据权利要求 1所述的复合材料三维织造成形设备, 其特征在于, 所述的可控数字化模板 ( 2 )控制导向柱( 3 )依据零部件外形尺寸和结构 性能要求进行有选择的密布和竖直方向的升降。 3、 根据权利要求 1所述的导向套(5), 其特征在于, 导向套(5)为 一跟或几根表面有锯齿的丝线, 或空心的软套, 外表面形状根据所织造零 件的结构特点来确定, 所述外表面形状为螺纹形状或锯齿形状, 内表面光 滑。 4、 根据权利要求 1所述的复合材料三维织造成形设备, 其特征在于, 所述的织造针 (12)结构为空心管状或缝纫针的形式。 |
技术领域
本发明涉及一种复合材料三维织造成形设备, 属于纺织与制造的交叉 领域。
背景技术
复合材料由于其重量轻、 耐磨性和强韧性等优异性能适应广泛的工程 要求, 且比强度、 比模量及耐热性超过基体金属, 对航空航天等尖端领域 的发展具有重要作用, 日渐引起了世界各国的关注。 三维编织技术被称为 目前最先进的复合材料制作技术之一, 国际上采用三维编织复合材料技术 已成功制作了飞行器、 汽车等装置上的多种不同形状的承力梁、 接头, 采 用此技术甚至在人造生物组织方向制作了人造 骨、 人造韧带和接骨板等。 近年来, 随着我国航空航天、 国防军工等工业的快速发展, 对复合材料编 织技术要求越来越高,复合材料直接成形制备 承力结构件的需求越来越多。
传统的基于层压式的二维编织设备制品存在一 些难以克服的缺点: 如 外形结构筒单、厚度方向的刚度和强度较低、 面内剪切和层间剪切强度低、 易分层、 冲击韧性和损伤容限水平低等, 往往无法满足主承力结构件的性 能要求。 近年来, 国外发达国家致力于通过开发新型的编织设备 以实现三 维编织预型件的大批量生产。 1971 年美国通用电器公司发明了 "Omniweave"三维编织机, 编织设备逐步向机械化、 自动化、 微机化方向 发展, 初步实现了 CAD/CAM集成; 美国北卡州立大学研制出全自动连续 喂纱编织机, 它是世界上第一台全自动编织机。 国内在三维编织工艺和编 织设备的优化改进上也开展了相关研究。 天津工业大学、 南京航空航天大 学、 华东理工大学、 国防科技大学等单位先后研制了三维编织机, 有的已 能进行形状较筒单的产品的三维编织工作, 不过工作效率较低, 与国外水 平相比仍有较大的差距, 大多仍只是在传统的织布机上加以改造。
尽管国内外现有的先进三维织造成形设备织造 的产品在结构形状、分 层和力学性能等方面相对有了很大改善, 但仍存在以下不足: (1 )设备产 品结构仍较筒单, 对于复杂形状的预型件需通过在编织过程中改 变纤维排 布或数量, 加工工序复杂, 不易于自动化控制; (2 ) 不适用于大尺寸预型 件的加工; (3 )树脂对纤维的浸渍不够理想, 空隙率较高, 导致产品机械 性能、 耐候性和疲劳寿命降低。
发明内容
本发明主要是提供一种复合材料三维织造成形 设备。
本发明解决三维编制技术问题所采用的技术方 案:
一种复合材料三维织造成形设备, 包括工作台, 安装在工作台上的可 控数字化模板, 一端固定安装在可控数字化模板内部的导向柱 , 所述可控 数字化模板可在竖直方向进行往复移动, 缠绕在套轴上的导向套通过导向 套张紧装置后穿过空心导向柱并外翻后固定在 可控数字化模板上, 外翻后 的导向套外表面光滑壁紧贴导向柱外壁, 带有螺纹的导向套内表面翻转后 缠绕丝线, 实现零部件纵向锁紧; 线轴安装在机架的侧面, 所述线轴上的 丝线通过载针架上的丝线张紧装置张紧后穿过 织造针; 所述载针架安装在 机架上; 机架上方安装的织造针拾取装置, 所述拾取装置由 X轴电机和 Y 轴电机驱动抓取织造针后可在 XY平面内按设定好的路径进行织造。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案还可 以进一步完善。 可控数 字化模板可控制导向柱依据零部件外形尺寸和 结构性能要求在上进行有选 择的密布和竖直方向的升降, 导向柱为空心管状结构, 内外表面光滑。 导 向套可为一跟或几根表面有锯齿的丝线, 或空心的软套, 外表面形状根据 所织造零件的结构特点来确定, 可以为螺纹形状、 锯齿形状等, 内表面光 滑。 导向柱为空心结构, 其内部可允许空心的导向套穿过, 导向套内可依 据零部件性能要求穿入特定材质的丝线, 对成形件部分区域或整体进行缝 合捆绑。 在机架上可同时安装多套织造针拾取装置同时 进行织造工作。
本发明有益的效果是: 设备自动化水平高, 织造路径自由可控, 可以 依据零部件外形尺寸和结构性能要求进行大尺 寸、 外形结构复杂零部件的 加工, 成形件表面光滑, 耐冲击, 抗开裂和疲劳, 成形精度高, 实现了复 合材料制备与成形一体化制造。 附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细 说明:
图 1 为本复合材料三维织造成形设备示意图;
图 2 为织造针剖视图;
图 3为本复合材料三维织造成形设备局部剖视图
图 4为本复合材料三维织造成形设备局部剖视图
附图标记
1一工作台 2—可控数字化模板 3_导向柱
4—套轴 5—导向套 6—导向套张紧装置
7_线轴 8—机架 9一丝线
10_载针架 n_丝线张紧装置 12— 织造针
13—拾取装置 14_X轴电机 15_Y轴电机
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。 这种复合材料三维织造成 设备, 包括工作台 ( 1 ), 安装在工作台 ( 1 )上的可控数字化模板 (2), - 端固定安装在可控数字化模板(2) 内部的导向柱(3), 所述的导向柱(3) 为空心管状结构, 内外表面光滑, 所述可控数字化模板(2)可在竖直方向 进行往复移动, 控制导向柱( 3 )依据零部件外形尺寸和结构性能要求进行 有选择的密布和竖直方向的升降; 缠绕在套轴 (4)上的导向套(5)通过 导向套张紧装置 (6)后穿过空心导向柱(3) 并外翻后固定在可控数字化 模板(2)上, 外翻后的导向套(5)外表面光滑壁紧贴导向柱 3)外壁, 带有螺纹的导向套(5)内表面翻转后缠绕丝线 实现零部件纵向锁紧; 所 述的导向套(5)可为一跟或几根表面有锯齿的 线, 或空心的软套, 外表 面形状根据所织造零件的结构特点来确定,可 以为螺纹形状、锯齿形状等; 线轴(7)安装在机架(8) 的侧面, 所述线轴 (7)上的丝线 (9)通过载 针架( 10 )上的丝线张紧装置( 11 )张紧后穿过织造针 ( 12 );所述载针架 (10)安装在机架(8)上; 机架(8)上方安装的织造针拾取装置(13), 所述拾取装置( 13 )由 X轴电机( 14 )和 Υ轴电机( 15 )驱动抓取织造针 ( 12 )后可在 XY平面内按设定好的路径进行织造, 所述的织造针 ( 12 ) 结构为空心管状或缝纫针的形式。
设备的操作方法: 根据零部件分层设计结构, 选定相应系列的导向柱 (3) (直径、 高度、 材料等)及导向套(5)外表面形状等参数; 可控数字 化模板 (2)按设定程序将导向柱(3) 密布并调整其有效织造高度, 套轴 ( 4 )上缠绕的导向套( 5 )通过导向套张紧装置( 6 )后穿过空心导向柱( 3 ) 并外翻后固定在可控数字化模板 (2)上, 外翻后的导向套(5)外表面光 滑壁紧贴导向柱(3)外壁, 带有螺纹的导向套(5) 内表面翻转后缠绕丝 线,实现零部件纵向锁紧;机架( 8 )两侧 X、 Υ方向各布置一排载针架( 10 ), 载针架( 10 )上已挂好穿入丝线( 9 )的备用织造针( 12 ); 拾取装置( 13 ) 抓取 X方向的一个或几个织造针(12), 按照设定的层网格填充方式进行 层面内部和外轮廓的织造, 完成该方向织造填充; 拾取装置(13)抓取 Υ 方向的一个或几个织造针( 12), 同样进行层面内部和外轮廓的织造, 完成 该层织造填充后, 可控数字化模板(2)向下运动一定距离, 此时固定的导 向柱( 3 )相对可控数字化模板 ( 2 )向上运动, 套在导向柱( 3 )上的导向 套(5) 随之被抽动上线, 并在导向套张紧装置作用 (6) 下拉紧; 设备不 断反复上述运动步骤即可完成零部件的织造过 程; 之后, 导向柱(3)下移 至顶端没入可控数字化模板(2) 内, 零件即可取出。
以上所述仅是本发明的优选实施方式, 应当指出, 对于本技术领域的 普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前 提下,还可以做出若干改进、 润饰或变化, 这些改进、 润饰或变化也应视为本发明的保护范围。
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