内曲面无导轨盘三维编织机
3d编织机原理
3d编织机原理
3D编织机的工作原理主要是通过特殊的装置将碳纤维等材料在空间中排列或缠结，最终形成一整个织物。
具体来说，3D编织技术如同编辫子一样，将多股纤维反复缠结形成一根细长的织物。
从工艺上讲，主要有四步法编织、二步法编织、旋转编织法等。
此外，3D编织机根据编织方式的不同，目前分为三维四向、三维五向、三向正交、角联锁等结构。
3D编织物的优点很多，目前多用作复合材料中的增强相，克服了传统复合材料夹层式结构，避免了分层情况，在一些结构件中可以做到一次成型，是一种连续纤维的增强结构。
三维机织物的分类、性能及织造
China Textile Leader · 2017 No.12三维机织物的分类、性能及织造随着材料技术的飞速发展，人们对于复合材料性能各个方面的要求愈来愈高，现代纺织技术与树脂工业的结合催生了纺织复合材料，而三维纺织技术的发展，更为制备具有优良整体性和力学结构合理性的高性能复合材料提供了有力的保证。
以三维织物为增强体的纺织复合材料，具有比强度高、比刚度高、可设计性好、耐疲劳性能好、耐化学腐蚀性能好、生产成本低等优势，同时克服了传统二维平面织物层状复合材料存在抗冲击性能差、层间强度低的缺点，因而广泛应用于航空航天、船舶汽车、建筑仓储等诸多领域。
根据织造成形工艺的不同，三维织物又可分为三维机织物、三维针织物、三维编织物，其中三维针织物主要是经编织物为主，但受于生产设备的限制只能加工轻薄型织物；三维编织物生产效率较低，无法适应大规模生产；而三维机织物，可以利用传统织机或对传统织机加以改进进行大规模生产，且生产效率最高、制件尺寸最大，因而在所有三维纺织品中的应用有望最为广泛。
1 三维机织物的分类及性能1.1 根据织物组织结构分类根据纱线交织规律的不同，二维机织物基础组织可分为平纹、斜纹和缎纹，由这 3 种基础组织变化组合，又可衍生出多种多样的复杂组织。
同理，三维机织物的基础组织包括正交、角联锁和多层接结等 3 种，由这 3 种组织变化组合，又可衍生出各种复杂组织结构的三维机织物。
三维机织物是通过接结纱将多层织物连接在一起构成，接结纱又称捆绑纱、Z 向纱，根据接结方式又可分为经纱接结和纬纱接结，用于连接各层织物的那部分经（纬）纱就称为接结经或接结纬。
接结经（纬）首先要将各自分开的两层织物牢固地连接在一起，能承受较大的剪应力，并有很好的结构稳定性。
因此，接结点在一个完全组织中要分布均匀，尽量减少经（纬）纱在织物中的屈曲程度，防止织物或最终复合材料的某一处在工况载荷下产生应力集中，形成材料的破坏。
三维整体编织技术
杂结构的定制化制造。
面临的挑战
技术成本高
生产周期长
精度控制难度大
材料选择受限
三维整体编织技术所需 的设备和软件成本较高，
限制了其广泛应用。
由于需要逐层进行编织， 生产周期相对较长，影
响了生产效率。
在编织过程中，难以完 全避免误差，对精度控
制提出了较高要求。
工作原理
原理
通过控制纤维束或丝束的交织路径和 角度，形成不同形状和结构的整体结 构。
工艺流程
包括纤维或丝束的准备、编织路径的 设计、编织设备的调整、编织过程的 监控等步骤。
技术发展历程
起源
三维整体编织技术起源于20世纪 70年代，最初主要用于航空航天
领域的结构件制造。
发展
随着技术的不断进步和应用领域的 拓展，三维整体编织技术逐渐应用 于汽车、体育用品等领域。
03
技术优势与挑战
技术优势
高效性
三维整体编织技术能够快速、 准确地完成复杂结构的整体成
型，提高了生产效率。
轻量化
通过优化纤维排布，可以实现 结构的高强度和轻量化，适用 于航空、汽车等领域的结构件 制造。
复合性
该技术可以同时编织多种材料 ，实现复合材料的整体编织， 提高了材料的综合性能。
可设计性强
建筑行业
桥梁结构
在建筑行业，三维整体编织技术可用 于制造桥梁结构，提高桥梁的承载能 力和耐久性。
建筑构件
三维整体编织技术还可用于制造建筑 中的梁、柱等构件，提高构件的强度 和稳定性。
其他领域
压力容器
在石油化工领域，三维整体编织技术可用于制造压力容器，提高容器的强度和安全性。
三维立体织物织造技术
• 3，适应于多种异型构件的整体成型。例 如工字、L字等。
32 53 34 55 36 57 46
51 40 61 42 63 44 65
52 72 54 74 56 76 66
60
62
64
第2步
11
21
23
33 13 35 15 37 17 25
12 31 01 41 03 43 05
53 14 55 16 57 26 45
32 51 20 61 22 63 242 53 34 55 36 57 46
51 40 61 42 63 44 65
52 72 54 74 56 76 66
60
62
64
第3步
13
15
17
11 01 21 03 23 05 25
12 33 14 35 16 37 26
31 20 41 22 43 24 45
三、四步法三维编织设备简介
以四步法方型编织机为例： 四部分：1，携纱器：挂编织纱，装在导轨导槽内，可运动。
2，导轨 ：主要部件，上开导槽，间可挂不动纱 1）相邻导轨上导槽位置相对时形成携纱器的一个运
动轨道。 2）导轨运动形成另一轨道。 3，驱动装置：电动或气动，可计算机控制。 4，机器底盘：安装导轨和驱动机构
20 21 22 23 24 25 26
31 32 33 34 35 36 37
40 41 42 43 44 45 46
51 52 53 54 55 56 57
60 61 62 63 64 65 66
72
74
76
第1步
Y
X Z
13
15
17
11 01 21 03 23 05 25
三维整体编织技术
厚德 弘毅 博学 笃行
1996年，天津工业大学 （原天津纺织工学院）复合材 料研究所研制成功了目前世界 上挂纱根数最多的一台由计算 机控制的全自动三维编织机， 可挂编织纱线2万根，不动纱2 万根。编织由计算机控制，可 编织异型构件。
厚德
弘毅
博学
笃行
4） Du,G.W, Popper P.& Chou, T .W. Analysis of 3D Textile Preforms for Multi-direction Reinforcement of Composites , J. Mater.Sci, 26(1991),3438-48. 1996年Du等人给出了二步法方型编织预制件中 的细观结构，纱线的交织情况。认为内部、边上、 角上三个位置的轴纱形状不同。
4. 可以编织多种异型构件。
5. 根据不同用途灵活选择轴纱和编织纱种类和规格。
6. 预制件的幅宽比较窄，适用于横截面较小的编织。
厚德
弘毅
博学
笃行
二步法三维编织复合材料的研究情况
1） Popper,P.& McConnel, R, F, US Pat. 4719837. January 1988。1987年，由 Popper和 McConnel最早提出了二步法三维编织工艺并申请了 专利，引起业内人士的关注。他们认为二步法是三 维编织中运动步数最少的一种编织形式，比较容易 实现自动化，采用二步法三维编织同样可以编织各 种异型件，如圆形、工字型和T字型等制件，并且 可以达到轴向增强，使材料轴向性能优越。
编织原理典型结构剖解三维四向三维五向(PPT-52)
国内主要立体织物制造商
1、天津工业大学 上世纪九十年代初开展三维编织织物的研究工作，在基础
研究、织物结构分析、建模、计算机仿真、性能评价等方 面具有优势，具备一定的工程化研发能力。 2、宜兴天鸟 碳布（或纤维）、毡铺层针刺织物、石英纤维针刺织物、 穿刺织物，产品主要用于飞机刹车盘、导弹发动机。
立体织物应用研究主要单位
中材科技股份有限公司南京玻璃纤维研究设计院南京玻纤院的立体织物经过三十多年的发展目前已拥有正交非正交非制造织物穿刺织物三维编织织物机织立体织物整体内联织物等多种结构的立体织物及编织工艺设备是国内工艺门类最全提供织物最多的单位独创了双组份穿刺技术整体封顶编织技术完整单元体结构的三维编织技术等已完成从模仿跟踪国外到自主创新集成发展的转化现已成为国防科技工业的重点配套单位是我国立体织物的研究试制及生产基地
典 型结 构 剖 解
三维四向
三维五向
编织原理
编织设备
主要产品形式
主要产品形式
编织结构性能特征
1、优势： 净尺寸仿形，异形构件； 结构形态多样，纤维多向性。 2、劣势： 加工余量少，性能降低明显； 抗分层能力相对较差，易于剥离。
4、缝合与穿刺结构立体织物
缝合工艺：用纤维将两层或两界面以上的实体经过穿连进行成形。 穿刺工艺 ：钢针（碳棒）预铺矩阵，织物穿刺，纤维置换。
军用领域应用情况
1、热防护系统
再入飞行器、高超声速飞行器的头锥、翼前缘、迎风 面、背风面或发动机热端等部位。
2、透波系统
各类天线罩、雷达罩等。
3、结构-功能、智能化系统
隔热瓦、刹车盘、智能机翼蒙皮、无人飞机等。
军用领域材料使用情况
烧蚀类
– 碳/碳、碳/酚醛、碳/ 陶瓷复合材料系列
三维机织物的设计与织造
正 交 分 层接 结
１２ 典 型三维 织物 的设计 与织造 ．
序 为 Ａ１ 为 １２ ３页综 ； Ｈ Ｈ１ 、、 Ａ１ ３为 ４５ ６页 综 ； ３ 、、 Ａ Ｈ１ 为 ３２ １ 、、 页综 ；３ ３为 ６５４页综 。穿筘 ６入 ／ ，２ ＡＨ 、、 筘 Ａ 区穿入 ７ ６页综 ， 用顺 穿 法 ， ～１ 采 穿筘 ５入 ／ 。为 织 筘 好 布边 ， 、 ２ Ｈ 要 各 用 １ Ｈ１Ｈ 、 ３ 把梭 子 ， 因此应 采 用 多梭
成型件后复合成型 。一般来说 ， 这种方法需要在专 门 的织机 上进 行 ， 过程 复 杂 。但 是对 于 回转 体形 状 织 且 物来说 ， 普 通 的织 机 上 稍 加 改 动 即可 生 产 ， 成 本 在 且
低， 效率高 ， 成型性 能好 ， 物结构 均匀 ， 织 与模 具 贴合 性 高， 具有广 阔 的前景 。 现 以织 造 圆环 型结构 ¨ 的织物 加 以说 明 。首先 对
◇
图４
图３
图 ５
２ 仿 形 方 法 织造 三 维 织 物
在织造 曲面等形 状 时 ， 由于设 计 的复 杂性 以及较
差的成 型性 和均匀性 ， 其 很难 应 用普 通 三 维织 造方 使 法进行 织造 。通常 的方法是 采用一定 宽度 的机织布带 在 芯模 上环 向缠绕 的成型方 法 。但这 种方法 存在着很 大 的缺 陷 ： 由于复合 材料一般 采用玻 璃 、 等低弹高强 碳
的基础上 加 以拓展 ， 可 以织 造 出 双排 甚 至 多排 的管 还
状 织物 。
该织物适用于某些特殊场合 ， 例如与不同的基体 （ 如树脂等） 复合后可制成管径不 同的罐、 、 筒 烟囱、 给 排水 管 、 各种 流体输送 管道 等 ， 运用 这种方法 避免 了对
三维编织机技术参数
三维编织机技术参数三维编织机技术参数1.用途利用编织技术，把经向、纬向及法向的纤维束（或纱线）编织成一个整体，即为预成型结构件。
在同一编织机上可以实现卧式与立式不同编织模式的互换，2.5D与3D不同结构之间的互换，还可编织成型超大宽度的平板加筋织物，以拓展其在大飞机等结构复合材料领域的应用。
2.工作条件2.1 环境温度： 5 - 50℃；2.2 电源规格：三相五线制，电压三相380/220V，50Hz，3．技术规格1.★设计总锭子数（运动锭子+轴向不动锭子）=150列×40行×2=12000锭2.★编织成型的织物形状：2.5D（直联、弯联）、三维四向、五向、六向及七向平板及加筋织物3.★外形最大尺寸（以T700 12K碳纤维织物为例）：长度可根据车间长度调整，编织长度为2500mm，编织宽度为220mm，编织厚度为40 mm4.★可实现立式、卧式编织模式互换，2.5D、3D结构互换5.★编织过程自动化：设备底盘全液压驱动自动化程度100%；在线故障自停、警报；成型区域人工辅助打紧6.卧式/立式2.5D、3 D编织机各模块组成：①可旋转编织工作台；②工作台驱动机构组件；③液压泵站；④工作台姿态调整液压油缸；⑤推条油缸、推锭油缸；⑥导轨、纱锭位置传感器；⑦笼式机架；⑧ PLC自动控制系统。
4. 必备的附件、备件和专用工具1内六角8件套扳手一套2外六角8件套扳手一套3随机锭子配件 20个5：保修、维修以及软件升级免费质保一年，保修期外收取成本费用。
6、培训培训资料及现场培训相结合。
7、售后服务7.1）常见问题立即反应，电话或视频指导解决。
7.2）发现有零件损坏及时提供配件。
7.3）上述处理解决不成，现场指导解决。
8、交货地点客户指定地点9、交货时间订立合同之后50天交货。
三维整体编织技术
20 世纪 70 年代中期，法国欧洲动力公司也发明了类似的编 织机;
厚德
弘毅
博学
笃行
生产阶段
1982年，Floretine 申请了一个专利为“Magnaweave”的机 器设备。同时他提出了21*21由气动驱动的方型四步法编织机， 由开关控制行和列的驱动，纱管直径为1.5英寸，带纱不多。 20世纪 80 年代初，美国 Gumagna 公司发明了磁编技术， 自此三维编织技术得到了迅速发展。
旋转法编织设备厚德弘毅博学笃行按照编织台面区分三维编织设备由包括矩型编织机和囿型编织机厚德弘毅博学笃行矩型编织台面以矩型或矩型组合为主通过编织台面模块的组合可以织造工字型t型l型等截面形状的预制件台面以环型为主通过编织行列数改变与不同心模可以织造复杂编织结构厚德弘毅博学笃行编织工艺的对比四步法编织工艺多层联锁编织工艺二步法编织工艺厚德弘毅博学笃行三维编织技术研究现状32005年李嘉禄等发明了一种改进的四步法多向编织工艺该工艺基于对纱线运动轨迹的研究设置变化截面的加纱和减纱点通过并股移动再分段的方法实现加纱或者减纱
厚德
弘毅
博学
笃行
2）1988年，Ko.Soebrto 和 Lei 对于轴纱采用碳纤 维，编织纱采用K-49的二步法三维编织预制件的力学 性能进行了测试分析。认为，此种预制件拉伸模量、 强度以及弯曲性能都比较好，适用于一定厚度结构件 的编织，可以用于直接承重，这样把二步法三维编织 的应用推进了一步。
4. 可以编织多种异型构件。
5. 根据不同用途灵活选择轴纱和编织纱种类和规格。
6. 预制件的幅宽比较窄，适用于横截面较小的编织。
厚德
弘毅
博学
笃行
二步法三维编织复合材料的研究情况
1） Popper,P.& McConnel, R, F, US Pat. 4719837. January 1988。1987年，由 Popper和 McConnel最早提出了二步法三维编织工艺并申请了 专利，引起业内人士的关注。他们认为二步法是三 维编织中运动步数最少的一种编织形式，比较容易 实现自动化，采用二步法三维编织同样可以编织各 种异型件，如圆形、工字型和T字型等制件，并且 可以达到轴向增强，使材料轴向性能优越。
编织机操作规范
编织机操作规范1、目的为了帮助员工安全正确的使用编织机进行生产作业，确保员工的人生安全和控制作业的规范一致性。
2、范围适用于编织机。
3、检查周期3个月4、操作前准备1. 开车前工作人员穿戴好工作服，准备好工具和量具。
2. 了解上班工作情况，明确当班生产任务，按工艺要求选择好压模和搭配齿轮。
3. 检查设备各部位是否正常，如发现故障性能通知有关部门修复后方可开车。
4. 检查需编织的半成品和金属丝（如铜丝、铝镁合金丝、铜包铝丝）等是否符合工艺规定。
5、操作步骤1. 将需编织的半成品固定在放线架上，固定好放线盘，调节好张力。
2. 缆芯从放线盘放出，经主机在下方进入，并通过导向轮穿过盘面的中心孔至牵引轮绕几圈后，再引到收线盘上，导向轮的位置应保证电缆中心能通过盘面中心，并选配安装好牵引挂齿。
3. 将已并好金属线的锭子装在编织梭子内。
4. 检查无误后，可开动机器一段时间后停车，测量编织外径、编织节距等工艺参数是否符合工艺规定，合格后方可正常生产。
5. 编织完成后，要关闭电源，进行机体内部整洁，应无油污。
6、设备出现异常，请联系设备管理员进行维护，勿私自打开设备。
7、注意事项1. 编织过程中机器突然停车，是因为断线或线已用完，做好相应处置后即可开机继续编织。
2. 编制过程中，如发现正在编织的屏蔽层不符合规定要求，应随时停车，同时使电机反转以清除这段长度上金属丝的编织，经处置完后，再恢复正常编织。
3. 严格按照发至车间机台的工艺规定，控制工艺参数，做好检验纪录。
8、清洁保养1. 设备开启前，检查主机各部分有无异常，各润滑部位按要求加注润滑油，并进行一次空车运转。
2. 每班停车后，应及时将转盘导轨面，曲线槽，上下锭及摆杆等部位的灰尘、油污及断线头清除干净。
3. 凡是自动润滑系统不能涉及的机器运转部件，应经常进行人工添加润滑剂。
节距交换齿轮，收放齿轮和牵引蜗轮蜗杆部位应每班添加工业脂一次；排线器光杆每班添加工业机油数次；排线器光杆及收线主动齿轮轴两端的带座轴承油嘴处，每班应加油一次。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
内曲面无导轨盘三维编织机
三维编织机分为:
1、三维编织机 .
2、三维机织机.
3、三维针织机。
内曲面无导轨盘三维编织机属于第一种三维编织机类的机种。
三维编织机是在传统编织的基础上发展起来的。
也就是导向滑块在底盘上的8字槽内带动纱锭作反复巡环运动，至使编织纱相互交叉自锁在轴纱上，形成若干个编织点，达到编织各种编织物，它可以达到任意厚度的三维立体编织机。
目前：国内外的二维編织机/三维编织机，基本都是这种走8字型槽和走Z字形槽的编织原理。
这种原理存在很大的缺陷，就是滑块在8字型槽和Z字形槽的交叉点上容易锁死，影响纱线的编织，特别锭座无法脱离导向滑块，使纱线无法重叠相交自锁，阻碍大型三维立体编织机的发展。
内曲面无导轨盘三维编织机克服掉这一缺陷，不光去掉底盘8字槽和导向滑块，而且使纱锭增加上下两层，利用磁力(S极N极)异性相吸、同性相斥的原理，使纱锭沿一个圆球内部曲面反复交叉巡环自锁在轴纱上。
纱锭从起始点出发，不光走’z’字形轨迹，而且还把’z’字形轨迹组成若干个三角点，与这个三角点每个点上的轴纱周围的点纱相交自锁在这个轴纱四周，形成若干个筋骨后，回到起始点。
目前，国内外企业只运用编织纱、轴纱、填充纱进行编织。
点纱的运用更能增加编织物的强度丶刚度和耐冲击性。
这种无导轨槽的内曲面编织原理，走在了国内外编织业的最前例，是最先进的三维编织原理。
目前，纤维复合材料,己广泛运用到工业、军工业、航空航天业上。
但它的整体编织枝术还停留在原始的三维编织上。
无导轨盘内曲面三维编织机的研发成功正好填补了这一空白。
发展前景是很大的。
它一定促使大型三维立体编织机的发展，一定促使工业、军工业、航空航天业的发展，并为此做岀较大的贡献。