三维异型整体编织底盘装置的设计

为提高三维异型整体编织的自动化程度进而提高编织效率,通过分析现有的三维异型预制件通用法和混合式样法编织工艺以及可实现异型编织的底盘设备,提出了一种利用步进电动机作为固定式导轨的驱动装置,并结合直流电磁铁在导轨两端中的定位功能,利用DMC5400A 四轴轨迹卡、IOC1280 IO 扩展卡与STM32F103 型微控制器控制实现了多种异型预制件自动编织的底盘装置。通过对编织底盘的结构组成和异型编织的工作过程进行分析测试,结果表明,利用这种底盘装置并结合其控制系统所进行的编织工艺,可实现异型预制件的柔性化织造,具有较好的应用前景。     

三维异型整体编织底盘控制系统的设计

为提高三维异型整体编织技术的自动化程度,进而提高编织效率,通过介绍编织底盘装置的工作原理,提出了一种底盘控制系统。该控制系统利用DMC5400A型四轴轨迹卡控制4组步进电动机驱动整行(列)携纱器纵横步进循环运动,并结合STM32F103型微控制器控制直流电磁铁定位机构完成异型编织动作实现可控增减纱携纱器工作。选用IOC1280 10型扩展卡控制位置传感器实现底盘运动状态检测,利用MFC中基于对话框的应用程序开发的操作界面实现对多种异型预制件自动编织。对底盘控制系统的硬件组成和异型编织的工作过程进行试验验证。结果表明,利用这种底盘控制系统结合人机交互界面所进行的编织工艺,可实现异型预制件的自动编织具有较高的应用价值。     

“四步法”三维编织底盘的发展现状及新思路

编织底盘是实现"四步法"编织工艺、完成复合材料预制件成型的重要装置。日益复杂的预制件,对底盘上编织纱线的灵活性提出了越来越高的要求。目前应用最为广泛的纵横步进编织底盘很难满足变截面等预制件的编织需求;"主动携纱器"虽然能提高编织纱线运动的灵活性,但其结构复杂难以在实际中应用;Farley和穿梭板编织机可以实现对任意编织纱线运行路径的控制,但织物外形依然受编织底盘形状的限制。针对以上问题及工程中预制件的编织需求提出了由独立运载单元组成编织底盘的思路,该运载单元拥有动力和通信控制装置,可朝任意方向移动,为编织纱线提供了最大限度的自由,可以实现不同形状预制件的编织,突破了底盘形状的限制。     

异形截面预制件编织的置换分析

通过实例,应用置换理论分析了矩形三维预制件的编织过程,在将编织循环表达为不相交的轮换的乘积后,建立了各轮换与编织锭子移动规律之间的关系。以口字截面预制件编织为例,对异形截面三维预制件的编织过程进行了置换表达。从不相交的轮换的积的表达式中,不仅可以得到有关异形截面三维预制件编织锭子移动规律方面的特性,还可判别出方格阵上编织锭子的类别并确定其初始位置,为异形截面三维预制件编织的最终实现奠定了基础。     

基于减纱技术的三维编织携纱器的设计

介绍了三维编织减纱技术及应用其实现变截面预制件编织的原理,比较了增减锭子数量和改变纤维束数量等不同减纱技术在实现变截面预制件编织时的优缺点,分析了基于通过改变纱线数来实现变截面编织的装置——新型携纱器的主要零部件、工作原理及工作过程。指出新型携纱器能够利用减纱技术实现变截面预制件的编织,在编织过程中显示出其优越性、快捷性、方便性,具有较大的应用市场。     

三维整体编织技术的研究现状

总结三维整体编织技术的发展现状。介绍了三维整体编织工艺原理及可实现整体编织的主动携纱器、增减纱携纱器和底盘设备;分析了现有三维整体编织技术存在自动化程度及编织效率低、预制件产品结构及品种单一、均匀性和可重复性差等问题;提出了一种基于AGV小车模型的主动携纱器设计思路,介绍了其整体设计方案与工作方式。认为:该携纱器模型结合其编织工艺,可实现预制件的整体编织,具有较好的应用前景。     

三维纵横步进编织预成型件的计算机仿真

针对三维纵横步进编织物的建模仿真问题,基于三维纵横步进编织的基本编织原则,引入编织图对其编织模式进行描述,将编织过程转换为数学置换运算过程,通过计算机模拟纵横步进编织运动,并采用Bézier曲线对纱线运动轨迹进行拟合,利用计算机图形技术对三维编织结构进行显示,获得了一种设计与实现三维纵横步进编织预成型件的计算机仿真方法,从而解决了各种纵横步进编织工艺预成型件的仿真问题。同时针对规则截面以及异型截面的预成型件结构进行了仿真分析,仿真结果表明所提出的仿真方法有效、可行。     

变截面三维编织技术的研究进展

为深入了解变截面三维编织技术的研究进展情况,阐述了变截面三维编织原理,介绍了当前实现变截面三维编织成型的关键技术和研究现状,分析了现有变截面三维编织技术存在自动化程度不高、普适性不佳、工序复杂和纱线不均匀等问题,提出利用塑性金属选择性地添加纱线设计携纱器的思路。认为:变截面三维编织技术的优劣,需通过反复检验三维预制件的力学性能是否满足要求来评判。     

变截面三维编织预制件的增减纱机制

从单元体角度分析了变截面三维编织预制件织造过程中增加或减少纱线的机制,讨论了单元数量减少法和单元尺寸缩减法2种具体实施方案的工艺、适用性和优缺点。采用数字摄影技术对预制件的表观结构进行了观测;采用拓扑方法对表面和内部减纱点处的纱线运动轨迹进行了分析,建立了纱线空间交织结构的几何模型。结果表明,采用2种减纱工艺制作的变截面预制件表面均无通透性孔洞缺陷,内部纱线倾斜方向无改变,倾斜角度稍有变化,整体结构不会出现明显应力集中,可以单独或联合使用制作变截面构件。     

新型三维编织机携纱器结构设计

目前,市场上编织出的变截面预制件都是在底盘运动过程中增加或减少携纱器的数量而形成的,而不是通过携纱器本身装置来实现。设计出一种自身装有增减纱装置的新型携纱器,该携纱器在运动的过程中可实现增纱或减纱,不需要改变携纱器的数量就能编织出变截面预制件。     

三维编织预制件表观模拟系统的开发

对四步法三维编织预制件表面外观进行了分类研究。在分析计算的基础上,提出了开发三维编织预制件表观模拟系统的思路和方法,并经过程序设计实现了该模拟系统。     

基于三维打印的六角形编织物几何模型的构建

相对于传统的编织技术,六角形编织在织物形状的兼容性、纱线交织率和纱线容积率等方面具有独特的优势。为分析六角形编织物的几何结构,先按照六角形编织方法编织出圆形预制件,由六角形编织预制件编织过程中的纱线轨迹重复性和对称性特点,绘制出初始的CAD模型,再利用三维打印技术打印出对应的模型。由于三维打印实体模型具有直观性,可以较为方便地观察并分析其几何结构,利用坐标变换对初始CAD模型进行优化,得到较为接近六角形编织预制件的三维打印模型,并对六角形编织物的微观结构进行了初步分析。     

用于三维编织可控增减纱的携纱器设计

为减少三维编织过程中的人工参与,提高三维编织的自动化程度进而提高编织效率,通过介绍三维变截面预制件现有的行列单元增减纱工艺和整行、整列增减纱工艺以及自身可以实现增减纱的携纱器设备,来比较现有变截面编织工艺和设备的优缺点,在此基础上提出了一种能够利用液氮的物理特性并结合刀片的剪切作用通过无线控制来实现自动增减纱的新型携纱器。讲述了该新型携纱器各功能模块的作用,并结合设计图描述了其增减纱的工作过程,举例说明了利用该新型携纱器进行编织的编织工艺,指出该新型携纱器的应用与编织工艺的结合会大大提高变截面编织的灵活性,具有较好的应用前景。     

三维编织复合材料预制件厚度在线测量及其不匀分析系统

本讨论了三维编织复合材料预制件厚度在线测量系统的测量原理与结构组成,并对测量结果进行分析,本系统的研制成功,填补了该领域的空白,为复合材料的力学性能研究和正确制造三维编织复合材料预制件提供了必要的基础。     

三维涂层织物预制件的结构设计与性能研究

为了研制出符合人们需求的楼宇绿化模块式容器,选用PVC包涤纶长丝纱为经纬纱,采用角联编织组织为基础组织,设计织造出多层织物,并按预先设计的三维结构延展成型为三维织物预制件。对柔性聚氨酯树脂进行涂层处理,对比分析了涂层处理前后织物预制件的力学性能、透气性、透湿性及保温性。试验结果表明,对织物预制件进行聚氨酯树脂涂层处理可显著提高预制件的力学性能,且对预制件的透气性、透湿性及保温性并未产生显著影响。     

三维编织复合材料预制件表面性能测试系统

本文讨论了利用面阵CCD为传感器、以微型机为主体对三维编织复合材料预制件表面性能进行测试的基本原理和结构组成,讨论了视频信号数据采集的实现方法和软件设置,同时给出了部分测试结果。本系统为三维编织复合材料的应用奠定了基础。     

三维编织复合材料预制件表面编织角的检测与不匀分析研究

本文介绍了三维编织复合材料预制件表面编织角的民不匀分析的基本原理。该系统以ＣＯＤ为传感器,与微型计算机连接,进行三维编织事材料预制件表面编织角的检测,并对其进行不匀分析。本系统为改善三维编织复合材料预制件的加工工艺具有指导作用,同时本系统为纺织复合材料新的性能指标建立提供了有利条件,为纺织复合材料在各个领域的广泛应用提供理论基础。     

三维编织物的编织与固化工艺研究概述

三维编织复合材料具有优良的力学性能,已引起了业内广泛的关注。文章主要介绍了三维编织复合材料预制件的编织技术、固化工艺及其特点。     

四步法三维编织机底盘装置的设计研究

为了克服当前三维编织机底盘装置结构复杂、制造成本高、灵活性差等问题,介绍四步法三维编织的工作原理,设计一种可实现四步法编织的底盘装置及其运动控制系统,并给出系统的总体结构以及各硬件的连接方法。通过利用VC++6.0编辑器完成上位机软件的编程,进而实现对步进电机的控制,完成四步法编织,该装置能保证运动精度,降低运行差错率,且具有良好的系统扩展能力。     

三维编织预制件厚度的超声波在线测量

采用超声脉冲回波法对具有封闭横截面形状的碳纤维三维编织预制件的厚度进行在线测量。分析了超声波在三维编织预制件内的传播原理,建立了由微机、步进电机、齿轮、丝杠和探头组成的A型脉冲回波法检测系统和加压装置。实验结果表明:三维编织预制件内部纤维束倾斜,造成超声波衰减比较严重,但是选用水做耦合剂,在适当的压力和探头频率下,超声法可以透射三维编织预制件,获得预制件的厚度信息;随着预置压力的增大,超声波测试的厚度值趋于稳定;探头频率对测试结果数据影响不明显。