三維整體編織技術(shù)在工藝上突出的特點(diǎn)是具有編織變截面或異形截面織物的能力,運(yùn)用編織工藝和設(shè)備上的技術(shù)特點(diǎn),通過改變編織底盤中攜紗器的陣列形狀和每個攜紗器所載紗線的細(xì)度及其運(yùn)動形式,能夠按零件的形狀和尺寸大小直接編織出三維預(yù)制件,進(jìn)而保證零件整體結(jié)構(gòu)性能。因此三維整體編織工藝和設(shè)備得到了重視和迅速的發(fā)展。下面廣州莊杰化工給大家分享三維整體編織技術(shù)原理。

1.1 變截面編織工藝

變截面三維編織技術(shù)主要運(yùn)用編織工藝及其設(shè)備上的技術(shù)特點(diǎn),通過編織過程中改變參與編織紗線的數(shù)量或細(xì)度,而不影響后續(xù)的編織進(jìn)程,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)變截面預(yù)制件的整體編織。當(dāng)前,實(shí)現(xiàn)變截面編織中參與編織紗線的細(xì)度與數(shù)量的增減紗工藝有單元尺寸縮減法和單元數(shù)量減少法。

1.1.1 單元尺寸縮減法

單元尺寸縮減法是改變每個攜紗器上所掛纖維束的細(xì)度,而攜紗器的數(shù)量和排列方式保持不變 。編織紗由纖維束組成,在編織過程中可以根據(jù)預(yù)制件的要求改變每個攜紗器所放紗線的細(xì)度,從而完成變截面預(yù)制件的編織。單元尺寸縮減法相對比較難以實(shí)現(xiàn)自動化,主要由于在執(zhí)行增減紗過程中需要攜紗器具備自動實(shí)現(xiàn)控制增減紗的功能,需要額外輔助控制系統(tǒng),且體積相對于傳統(tǒng)的攜紗器有所增加,對三維編織底盤的整體尺寸影響較大。

1.1.2 單元數(shù)量減少法

單元數(shù)量減少法是通過改變參與編織攜紗器的數(shù)量及運(yùn)動規(guī)律,形成比原陣列整體縮小的陣列,繼續(xù)編織,便可形成沿軸向截面尺寸縮減的預(yù)制件。根據(jù)減紗單元在橫截面內(nèi)的排列形式,單元數(shù)量減少法又可以分為整列、整行減紗與逐點(diǎn)單元減紗 3 種情況。其原理都是通過改變攜紗器的數(shù)量。由于減紗形式的不同也使得它們產(chǎn)生的效果有所區(qū)分。

整列(行)減紗工藝與逐點(diǎn)單元減紗工藝在縮減預(yù)制件截面獲得相同變截面尺寸時,減去的攜紗器數(shù)量是相同的。由于整列(行)減紗工藝制備變截面預(yù)制件時,退出編織的攜紗器沿橫截面厚度或?qū)挾确较蜇灤┡帕?/span>,這樣會使預(yù)制件局部形成結(jié)構(gòu)缺陷;而逐點(diǎn)單元減紗工藝中退出編織的攜紗器均勻分散排列,剩余攜紗器位置變化不大,避免局部結(jié)構(gòu)缺陷對預(yù)制件整體結(jié)構(gòu)的影響。因此逐點(diǎn)單元減紗是目前比較理想的一種工藝。主動攜紗器因其具有獨(dú)立的運(yùn)動能力,在單元數(shù)量減少法中應(yīng)用價(jià)值巨大,同樣由于其體積過大與控制復(fù)雜等原因使其發(fā)展緩慢。

1.2 異形截面編織工藝

所謂的異形截面編織主要是區(qū)別于常規(guī)的矩形截面編織。異形編織工藝主要編織各種由矩形截面組成的復(fù)雜形狀的預(yù)制件,如 T 形、工字形截面等預(yù)制件。在編織該預(yù)制件時由于攜紗器的排列不同于矩形截面排列形式,通過“四步法”編織時使攜紗器位置發(fā)生錯亂,不能按照要求進(jìn)行編織。因此傳統(tǒng)的“四步法”編織工藝對于橫截面復(fù)雜的預(yù)制件并不適用。對于這種預(yù)制件的編織通常采用通用法和混和法兩種編織技術(shù)。

1.2.1 通用法編織原理

通用法是在編織底盤上將載紗攜紗器初始陣列按照預(yù)制件橫截面 1×1 的一種運(yùn)動式樣排列,即將一個復(fù)雜的預(yù)制件截面分割為有限個常規(guī)的矩形截面單元,然后成組地編織這些單元。通用法編織工字形預(yù)制件原理如圖 1 所示。它將工字形橫截面分為兩端矩形和中間矩形兩組,分別先后經(jīng)過四步編織共八步循環(huán),紗線的排列形式同原狀態(tài)一樣。因此橫截面越復(fù)雜,在一個編織循環(huán)中的步數(shù)越多,編織速度越慢。由于任何矩形組合橫截面總是可以分成若干個矩形單元,通用法編織方案設(shè)計(jì)比較簡單。雖然通用法編織工字形橫截面為八步循環(huán),但對于分割后的每個矩形單元編織時本質(zhì)上依然采用的是四步法編織,因此這種編織方法可以看作是四步法編織工藝的組合。

1.2.2 混和法編織原理

混和法是在一個立體織物橫截面內(nèi)同時使用兩種或兩種以上的編織式樣,混和法編織工字形預(yù)制件原理如圖 2 所示。載紗攜紗器初始陣列按1×3 和 3×1 混和運(yùn)動式樣排列,編織時不同行列的攜紗器縱橫步進(jìn)時按照設(shè)定的要求同時移動1 個或 3 個位置數(shù)?；旌头ň幙椩谝粋€循環(huán)中僅有四步,因此編織運(yùn)行效率高,然而對于一個復(fù)雜的預(yù)制件,其編織方案相對難以設(shè)計(jì),因此需要借助計(jì)算機(jī)對其進(jìn)行模擬和優(yōu)化,或者通過試驗(yàn)驗(yàn)證編織方案并加以優(yōu)化。兩種編織工藝中攜紗器運(yùn)動式樣與步進(jìn)循環(huán)數(shù)不同,最終得到立體織物的結(jié)構(gòu)性能也不同。在某些情況下,可以聯(lián)合使用這兩種方法來編織復(fù)雜橫截面的立體編織物。