立体织物Z向钢针置换及纤维锁扣装置研究

发布时间：2020-09-03 17:23

　　 整体穿刺成型三维织物是由碳纤维布平面方向均匀铺设层叠增强,垂直方向由连续碳纤维缝合而成的三维立体织物。该织物具有良好的整体结构和较高的碳纤维体积含量,是制作高性能结构材料和热防护材料的优良基材,目前成功用于固体火箭发动机喷管、喉衬、燃烧室,运载火箭固体助推器等。由于碳纤维立体织物成型工艺复杂,技术难度高,目前我国整体穿刺成型碳纤维立体织物织造设备以半机械、半自动化的装备为主,有的甚至是手工操作。本文在国内外碳纤维立体织物成型装备研究现状分析基础上,研制钢针置换及纤维锁扣装置样机。主要研究内容如下:根据传统钢针置换及纤维锁扣工艺进行方案设计,通过方案对比确定该装置主要包括Y/Z向移动工作台,夹针机构,送线机构,纤维锁扣机构和张力控制机构。对确定方案进行详细设计,通过理论分析确定零部件尺寸,对零部件选型、校核,利用Pro/E软件建立虚拟样机。针对钢针置换和纤维锁扣过程中传统钢针夹持器不能满足夹持等距密排Z向钢针的需求,进行专用夹持器设计,对该夹持器进行工作过程分析、理论分析和ANSYS仿真分析并对工作情况进行实验验证。针对纤维锁扣过程中容易出现跳针、浮线等问题,基于链式缝合原理研究该过程中理想线环形态及成型机理,采用多体系统理论稳态线环力学行为分析方法,确定形成理想线环所需缝合线长度,以提高缝合的可靠性,利用MATLAB软件求解与Adams软件仿真分析并进行实验研究。针对缝合过程中线迹成型复杂,折弯多,纱线易在针孔处断纱问题,计算单个周期内的需供线量、分析纱线受力,建立非连续供给纱线模型,利用MATLAB软件Simulink仿真平台,采用模糊PID控制算法控制纱线张力,为实际工作提供理论依据。对钢针置换及纤维锁扣装置进行控制系统设计和电气原理图绘制。根据装配图和电路图进行施工,搭建实验平台。对已装配样机进行调试和织物试织。
【学位单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TS103
【部分图文】：

（ａ）单根钢针逦（ｂ）邋Ｚ向阵列钢针邋（ｃ）织物整体穿刺邋（ｄ）织物加压密实逡逑图１－２立体织物整体穿刺工艺示意图逡逑由图１－２可知，多根钢针按照一定的规则形状阵列形成Ｚ向阵列钢针，将叠逡逑层平面织物一次穿刺到阵列钢针上，并进行加压密实，形成含有Ｚ向钢针的立体逡逑织物。穿刺完成后卸掉工装模板，将含Ｚ向钢针的立体织物平卧，用连续碳纤维逡逑逐根取代含有Ｚ向钢针立体织物的钢针并进行纤维锁扣，缝合路径为“Ｓ”型，逡逑待钢针完全被置换，完成成型过程。钢针置换及纤维锁扣工艺如图１－３所示。逡逑ｉ邋｜邋ｉｌｌ邋Ｈｉ逡逑（ａ）穿刺立体织物邋（ｂ）钢针置换及纤维锁扣邋（ｃ）整体穿刺织物逡逑图１－３钢针置换及纤维锁扣工艺示意图逡逑１．４碳纤维立体织物成型装备国内外研究现状逡逑１．４．１国外研究现状逡逑碳纤维立体织物具有其特殊的立体结构，以碳纤维立体织物作为增强体制成逡逑的复合材料的性能优于传统的平面结构复合材料，这是近年来碳纤维立体织物迅逡逑速发展的主要原因之一［１３］。逡逑三维立体编织技术最先在国外被应用于制作高性能复合材料，增强原本材料逡逑性能

Ｉ邋Ｉ邋｜Ｍ逦ｍｒ逡逑（ａ）单根钢针逦（ｂ）邋Ｚ向阵列钢针邋（ｃ）织物整体穿刺邋（ｄ）织物加压密实逡逑图１－２立体织物整体穿刺工艺示意图逡逑由图１－２可知，多根钢针按照一定的规则形状阵列形成Ｚ向阵列钢针，将叠逡逑层平面织物一次穿刺到阵列钢针上，并进行加压密实，形成含有Ｚ向钢针的立体逡逑织物。穿刺完成后卸掉工装模板，将含Ｚ向钢针的立体织物平卧，用连续碳纤维逡逑逐根取代含有Ｚ向钢针立体织物的钢针并进行纤维锁扣，缝合路径为“Ｓ”型，逡逑待钢针完全被置换，完成成型过程。钢针置换及纤维锁扣工艺如图１－３所示。逡逑ｉ邋｜邋ｉｌｌ邋Ｈｉ逡逑（ａ）穿刺立体织物邋（ｂ）钢针置换及纤维锁扣邋（ｃ）整体穿刺织物逡逑图１－３钢针置换及纤维锁扣工艺示意图逡逑１．４碳纤维立体织物成型装备国内外研究现状逡逑１．４．１国外研究现状逡逑碳纤维立体织物具有其特殊的立体结构，以碳纤维立体织物作为增强体制成逡逑的复合材料的性能优于传统的平面结构复合材料，这是近年来碳纤维立体织物迅逡逑速发展的主要原因之一［１３］。逡逑三维立体编织技术最先在国外被应用于制作高性能复合材料

洲动力公司也发明了类似的编织机。在２０世纪８０年代初，美国Ｇｕｍａｇｎａ公司逡逑发明了磁编技术，从那时起三维编织技术迅速发展，美国宇航局根据三维编织技逡逑术所研制的四缝合头编织机如图１－４所示。逡逑图１－４四缝合头编织机逡逑２０世纪８０年代中期，美国Ｒｏｂｅｒｔ邋Ｗ．ｋｉｎｇ提出了碳纤维立体织物整体穿刺成逡逑型工艺［１６］，例如美国民兵ＭＸ导弹的弹头耐热材料和美国军标ＭＩＬ－Ｐ－８７１２３端逡逑头帽为Ｚ向纤维增强的穿刺织物［１７］。该整体穿刺设备的工装示意图如图１－５所示，逡逑工艺指出将７方寸的碳纤维布层叠铺放在阵列钢针之上，阵列钢针由工装束缚，逡逑由加压装置对碳布进行整体穿刺、加压密实，待达到指定高度，将含有钢针的穿逡逑刺织物转移到另一个装置上，用碳纤维或碳纤维棒逐根取代钢针，形成结构紧密逡逑的碳纤维整体穿刺立体织物。逡逑图１－５整体穿刺设备工装示意图逡逑在２０世纪８０年代中期，美国Ａｒｔｈｕｒｓ邋ｔａｖｅｒｎ改进并优化了立体织物整体穿逡逑４逡逑

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 王忠明;马文君;龙三群;;木地板锁扣技术国际专利分析[J];木材工业;2015年01期

2 赵光鸣;;好的所在[J];西部;2019年04期

3 路露;姜志华;蒋小丽;;胶片投影法在强化地板锁扣加工中的应用[J];林产工业;2010年02期

4 郑卡云;祝子豪;;建筑装配式墙板旋转式卡钩锁扣技术综述[J];江西建材;2015年16期

5 高翔;;七仙形门铁爪锁扣小擒拿[J];搏击;2004年05期

6 Chris Zhang;Nicola Lai;Kiki Feng;Jacqueline Yiu;Connie Tse;;Kelly包上的香水瓶锁扣[J];明日风尚;2009年04期

7 杨博;;六西格玛DMAIC流程在制造企业的应用——JCYM BR2锁扣案例[J];上海质量;2016年01期

8 李季;李科阳;;PowerMILL在标准化锻模锁扣中的应用[J];CAD/CAM与制造业信息化;2011年06期

9 王旭容;;一次性锁扣在院前急救抢救药品管理中的应用[J];当代护士(中旬刊);2017年09期

10 唐远志;轿车发动机罩锁扣合问题分析及改进[J];汽车工艺与材料;2003年07期

相关会议论文 前2条

1 孙伟月;李彩斌;高博伦;马良策;刘振臣;;某车型行李箱盖锁扣断裂失效问题分析研究[A];2018中国汽车工程学会年会论文集[C];2018年

2 韩文龙;陆劲昆;宋晋华;顾银;;汽车蝶形窗树脂四连杆锁扣强度设计[A];2018中国汽车工程学会年会论文集[C];2018年

相关重要报纸文章 前10条

1 记者 蓝岸;深企燕加隆老总泪洒高交会现场[N];深圳特区报;2009年

2 本报记者 韩乐悟;燕加隆式抗争警示民族企业[N];法制日报;2009年

3 记者 李高产;在世界500强“反倾销阻击”中长大[N];湖北日报;2009年

4 本报记者 冯鹤;智能锁扣地板能成市场主流？[N];中国房地产报;2003年

5 何周阳;小锁扣实现“大降本”[N];中国冶金报;2013年

6 胡丽娟;中国有了锁扣技术 不再向外商交高额费[N];科技日报;2010年

7 本报首席记者 唐闻佳;“一次性锁扣”加密外卖餐食[N];文汇报;2018年

8 商武;“锁扣”专利技术未被认可 20余家企业败诉美国“337调查”[N];中国贸易报;2007年

9 本报记者 汪挺;柯诺木业怎么成了锁扣事件莫后主使？[N];中国商报;2005年

10 本报记者 梁晓亮;地板锁扣技术的突破是怎样实现的[N];经济日报;2010年

相关硕士学位论文 前5条

1 梅宝龙;立体织物Z向钢针置换及纤维锁扣装置研究[D];天津工业大学;2019年

2 刘曼曼;板式家具自体装配锁扣结构研究及其加工成型铣刀设计[D];东北林业大学;2018年

3 张爽;“扣灯笼”工艺中中国木构建筑特征的表现[D];曲阜师范大学;2016年

4 罗永真;基于桩间锁扣摩擦分析的钢板桩刚度特性研究[D];华南理工大学;2014年

5 余智庭;免扣无反扣打包机的设计[D];天津理工大学;2017年

本文编号：2811727