多个2.5D层连织物间隔相交立体织物的一体成型编织方法

技术领域

本发明属于立体织物的编织技术领域，特别是涉及一种多个2.5D层连织物间隔相交立体织物的一体成型编织方法。

背景技术

高性能预制体2.5D层连结构在航空航天领域应用中比较常见的立体构件，对这些构件需要具有高强度、耐高温、不分层等性能要求。

目前可利用2.5D层连结构编织平面织物，此结构中不同层的经纱与纬纱在厚度方向上交织互锁接结，形成一个稳定的不分层整体结构。航空有些构件需要两个或者多个2.5D结构织物需要间隔的相交连结形成立体织物，当前的成型技术是分别编织出所需的2.5D平面(平板)织物的数量，再通过缝合的方式，将两个或者多个平面缝合成维间隔相交的立体织物。

现有的技术中2.5D结构编织技术只能编织单个2.5D结构平板织物，无法实现两个或多个2.5D织物实现间隔相交组成立体织物的一体成型。现有技术是通过不同的2.5D平板织物通过弯折缝合技术实现，该缝合技术存在如下缺点：1、缝合的部位对于增强层间的断裂韧性有限，导致预制体复合后两个平面的结点位置强度不够，抗拉能力有限；2、间隔相交的位置手工定位效率低、准确度不够、一致性差。

有鉴于此，本案发明人进行深入研究，虽遂有本案的产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多个2.5D层连织物间隔相交立体织物的一体成型编织方法，解决现有的多个(两个及以上)2.5D织物构成的立体织物间隔相交定位不准确、相交部位缝合效率低、采用缝合方式相交处抗拉性能差的问题。

为了达成上述目的，本发明的技术方案是：

多个2.5D层连织物间隔相交立体织物的一体成型编织方法，所述立体织物至少包括两个的2.5D层连织物，不同的2.5D层连织物之间相间连接，所述立体织物包括若干个循环编织单元，每个所述循环编织单元包括交结区和非交结区；

所述一体成型编织方法，包括如下步骤：

穿综：根据立体织物的长度、厚度方向尺寸要求，准备所需经向纱线的长度、列数和层数，将所述立体织物的经纱穿入相应的综框的综眼中，综框上设有若干个综丝，各综丝分别设有若干个位于不同高度的综眼，不同的2.5D层连织物的经纱对应穿设于不同的综框上，所述立体织物位于不同列的经纱对应穿设于不同综丝上，所述2.5D层连织物位于不同层的经纱对应穿设于不同高度的综眼上；

编织交结区：根据设定的2.5D编织结构的综框运动规律，综眼的运动带动经纱运动形成开口，提综时，将其中一个2.5D层连织物所对应的综框提升至整体高于另外一个2.5D层连织物所对应的综框的位置，并且控制两个不同的2.5D层连织物所对应穿设的综框运行至不同综框的综眼依次呈上下均匀排列的位置，然后进行引纬和打纬操作，两个不同的2.5D层连织物之间纬纱均匀分布，并且纬纱与两个不同的2.5D层连织物之间的经纱形成接结点，将两个不同的2.5D层连织物交织成一个整体，根据综框运动规律循环操作直至交结区的长度达到设计要求；

编织非交结区：根据设定的2.5D编织结构的综框运动规律，综眼的运动带动经纱运动形成开口，提综时，将其中一个2.5D层连织物所对应的综框提升至整体高于另外一个2.5D层连织物所对应的综框的位置，并且将其中一个2.5D层连织物所对应的综框相对另外一个2.5D层连织物所对应的综框整体抬升至至少高出两倍相邻综眼间距的高度位置，然后将不同的2.5D层连织物分别各自进行引纬和打纬操作，不同的2.5D层连织物之间呈现相离状态，根据综框运动规律循环操作直至非交结区的长度达到设计要求；

重复编织单元：重复编织交结区和编织非交结区的操作，继续编织各不同的2.5D层连织物相交、相离状态的部分直至达到立体织物达到设计要求的长度。

进一步地，所述立体织物包括第一织物和第二织物，所述第一织物的非交结区的长度大于所述第二织物的非交结区的长度；

所述一体成型编织方法还包括编织口相对调整：待第一织物和第二织物的非交结区均编织完成以后，所述第一织物的编织口相对位于所述第二织物的编织口的一侧，将第一织物的非交结区利用专用外型夹具进行收折夹固，使得第一织物的编织口和第二织物的编织口于提综方向上呈齐平状态；

重复编织单元时，依次重复编织交结区、编织非交结区和编织口相对调整的操作。

进一步地，所述第二织物的经纱的尾端对应穿入第一综框和第二综框，分别固定在后端挂纱架；所述第一织物的经纱的尾端对应穿入第三综框和第四综框，分别固定在后端挂纱架；所述第一织物的经纱的前端固定于前端挂纱装置，所述第二织物的经纱的前端固定于前端挂纱装置。

进一步地，所述第一织物的非交结区利用专用外型夹具进行收折夹固后呈几字形，计算所述第一织物的非交结区的长度和所述第二织物的非交结区的长度，当同一循环编织单元中的第二织物的非交结区编织完成后，第二织物停止引纬编织，继续单独对第一织物的非交结区按照计算的长度进行编织，直至第一织物的非交结区的长度达到设计要求。

进一步地，编织交结区时，2.5D编织结构为2.5D浅交直连结构和/或2.5D浅交弯连结构；编织非交结区时，2.5D编织结构为2.5D浅交直连结构和/或2.5D浅交弯连结构。

采用上述技术方案后，本发明多个2.5D层连织物间隔相交立体织物的一体成型编织方法，具有以下有益效果：可以编织出间隔相交的2.5D立体织物，利用经纬纱交织的设计，实现两个或多个织物接结成为一个整体立体织物，可以实现两个或多个织物之间间隔分开、间隔相交接结，确保立体织物的整体性，实现织物间隔相交一体成型，保证不同平面相连接处有良好的力学性能。

针对传统缝合定位不准确的问题，根据织物纬向密度，可以计算出相交和间隔的具体的纬纱位置，可实现了间隔相交的定位准确度，无需再通过缝合方式组合成立体织物，大大提高生产效率。

附图说明

图1为本发明的立体织物的结构示意图；

图2为本发明的交结区的经纬纱交织示意图；

图3为本发明的非交结区的经纬纱交织示意图。

第一织物1；第二织物2；交结区a；交结区a1；交结区a2；非交结区b；非交结区b1；非交结区b2。

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

本发明多个2.5D层连织物间隔相交立体织物的一体成型编织方法，本发明中，多个指两个及以上。如图1所示，本发明的立体织物至少包括两个的2.5D层连织物，不同的2.5D层连织物之间相间连接，所述立体织物包括若干个循环编织单元，每个所述循环编织单元包括交结区a和非交结区b。下面以立体织物包括两个的2.5D层连织物为例进行说明。如图1所示，本发明的立体织物包括第一织物1和第二织物2。第一织物1的交结区为a1，第一织物1的非交结区为b1，第二织物2的交结区为a2，第二织物2的非交结区为b2。

图2和图3中，圆圈代表穿设在综眼上的经纱，直线代表纬纱；各列经纱的上面四个圆圈，代表第一织物的经纱(层)；各列经纱的下面四个圆圈，代表第二织物的经纱(层)。

图2中，共有四列经纱，从左往右，依次为第1、2、3和4列经纱。每列经纱分别包括位于上半部分的四条经纱和位于下半部分的四条经纱。各列的上半部分(上面四条)为对应第一织物的经纱，各列的下半部分(下面四条)为对应第二织物的经纱。

本实施例中，第一织物的第1列和第3列的经纱对应穿设于第三综框的相邻综丝上，各综丝分别开设有四个综眼，一条经纱穿于一个综眼上；第一织物的第2列和第4列的经纱对应穿设于第四综框的相邻综丝上，各综丝分别开设四个综眼，一条经纱穿于一个综眼上。

第二织物的第1列和第3列的经纱穿设于第一综框的相邻综丝上，各综丝分别开设有四个综眼，一条经纱穿于一个综眼上；第二织物的第2列和第4列的经纱对应穿设于第二综框的相邻综丝上，各综丝分别开设四个综眼，一条经纱穿于一个综眼上。

本发明的一体成型编织方法，包括如下步骤：

步骤S1：穿综，根据立体织物的长度、厚度方向尺寸要求，准备所需经向纱线的长度、列数和层数。本实施例中，第一织物1和第二织物2分别为四层织物，均形成有四层经纱。将所述立体织物的经纱穿入相应的综框的综眼中，综框上设有若干个综丝，各综丝设有若干个位于不同高度的综眼，本实施例中，每个综丝上至少设有四个高度不同的综眼(具体可为四个)。不同的2.5D层连织物的经纱对应穿设于不同的综框上，即第一织物1的经纱和第二织物2的经纱对应穿设于不同的综框上。所述立体织物位于不同列的经纱对应穿设于不同综丝上，所述2.5D层连织物位于不同层的经纱对应穿设于不同高度的综眼上，即第一织物1的四层经纱对应穿设于不同高度的综眼上，位于同一层的经纱对应的综眼高度相同。

具体地，第二织物2的经纱的尾端对应穿入第一综框和第二综框，分别固定在后端挂纱架；第一织物1的经纱的尾端对应穿入第三综框和第四综框，分别固定在后端挂纱架；第一织物1的经纱的前端固定于前端挂纱装置，第二织物2的经纱的前端固定于前端挂纱装置。

步骤S2：编织交结区a，根据2.5D浅交直连结构或2.5D浅交弯连结构的综框运动规律，控制综眼的运动带动经纱运动形成开口，如图2所示，提综时，将其中一个2.5D层连织物所对应的综框提升至整体高于另外一个2.5D层连织物所对应的综框的位置，并且控制两个不同的2.5D层连织物所对应穿设的综框运行至不同综框的综眼依次呈上下均匀排列的位置，即第一织物1所对应的综框上处于最低位的综眼与第二织物1所对应的综框上处于最高位的综眼之间的间距与各综丝上相邻综眼之间的间距相等。然后进行引纬和打纬操作，第一织物1中各层的经纱之间均进行引纬操作。第二织物2中各层的经纱之间均进行引纬操作。第一织物1和第二织物1之间的经纱也进行引纬操作。两个不同的2.5D层连织物(即第一织物1和第二织物2)之间纬纱均匀分布，并且纬纱与两个不同的2.5D层连织物之间的经纱形成接结点，将两个不同的2.5D层连织物(即第一织物1和第二织物2)交织成一个整体，根据综框运动规律循环操作直至交结区的长度达到设计要求；

步骤S3：编织非交结区b，根据2.5D浅交直连结构或者2.5D浅交弯连结构的综框运动规律，控制综眼的运动带动经纱运动形成开口，如图3所示，提综时，将其中一个2.5D层连织物所对应的综框提升至整体高于另外一个2.5D层连织物所对应的综框的位置，并且将其中一个2.5D层连织物(即第一织物1)所对应的综框相对另外一个的2.5D层连织物(即第二织物2)所对应的综框整体抬升至高出至少2倍相邻综眼间距的高度位置(本实施例为2倍综眼间距)，即第一织物1所对应的综框上处于最低位的综眼高于第二织物2所对应的综框上处于最高位的综眼至少2倍的同一综丝上相邻综眼的间距。然后两个不同的2.5D层连织物(即第一织物1和第二织物2)分别各自进行引纬和打纬操作，即各自独立编织。第一织物1中各层的经纱之间均进行引纬操作。第二织物2中各层的经纱之间均进行引纬操作。不同的2.5D层连织物之间(即第一织物1和第二织物2之间)不进行引纬操作，因此，不同的2.5D层连织物之间未有经纬接结点，呈现相离状态，根据综框运动规律循环操作直至非交结区的长度达到设计要求；

本实施例中，第一织物1的非交结区b1的长度大于第二织物2的非交结区b2的长度。

作为一种优选地实施方式，本发明的一体成型编织方法，还包括步骤S4：编织口相对调整，待第一织物1的非交结区b1和第二织物2的非交结区b2均编织完成(即长度达到设计要求)以后，由于第一织物1的非交结区b1的长度大于第二织物2的非交结区b2的长度，因此，第一织物的编织口1相对位于第二织物2的编织口的一侧，将第一织物1的非交结区b1利用专用外型夹具进行收折夹固，使得第一织物1的编织口和第二织物2的编织口于提综方向上呈齐平状态；

步骤S5：重复编织交结区a和编织非交结区b的操作，继续编织两个不同的2.5D层连织物(第一织物1和第二织物2)相交、相离状态的部分直至达到立体织物达到设计要求的长度。

进一步地，重复编织单元时，依次重复步骤S2编织交结区a、步骤S3编织非交结区b和步骤S4编织口相对调整的操作。

作为一种优选地实施方式，第一织物1的非交结区b1利用专用外型夹具进行收折夹固后呈几字形，计算第一织物1的非交结区b1的长度和第二织物2的非交结区b2的长度，当同一循环编织单元中的第二织物2的非交结区b2编织完成后，第二织物2停止引纬编织，继续单独对第一织物1的非交结区b1按照计算的长度进行编织，直至第一织物1的非交结区1b的长度达到设计要求。

本发明中，2.5D浅交直连结构和2.5D浅交弯连结构均为行业内公知的2.5D编织结构，比如参考文献，郭洪伟，张立泉，朱梦蝶.高性能复合材料用机织2.5D织物的结构设计与织造工艺[J].玻璃纤维,2017(3):1:5.有相应结构的记载，该结构的综框运动规律等相应为已知的，在此不予详细描述，也不是本发明的保护重点。

需要说明的是，本发明的立体织物还可包括两个以上的2.5D层连织物。各相邻两个2.5D层连织物之间的编织，如果是交结连接，则采用上述交结区的编织方式，如果是非交结连接，则采用上述非交结区的编织方式。

本发明多个2.5D层连织物间隔相交立体织物的一体成型编织方法，具有以下有益效果：可以编织出间隔相交的2.5D立体织物，利用经纬纱交织的设计，实现两个或多个织物接结成为一个整体立体织物，可以实现两个或多个织物之间间隔分开、间隔相交接结，确保立体织物的整体性，实现织物间隔相交一体成型，保证不同平面相连接处有良好的力学性能。

针对传统缝合定位不准确的问题，根据织物纬向密度，可以计算出相交和间隔的具体的纬纱位置，可实现了间隔相交的定位准确度，无需再通过缝合方式组合成立体织物，大大提高生产效率。

上述实施例和附图并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。