編織穿刺復(fù)合材料制備方法及穿刺機設(shè)計.pdf

1、本篇論文介紹了本人于2013年在法國GEMTEX實驗室完成的畢業(yè)課題。作為歐洲項目IMS&CPS下屬工作組WP5預(yù)成型體研發(fā)的一部分，本課題對編織穿刺復(fù)合材料預(yù)成型體的制備工藝進行了研究。
　　從十九世紀(jì)開始，人們便對編織工藝進行研究。二維編織復(fù)合材料作為一項重要的復(fù)合材料基體成型工藝，與其他織物復(fù)合材料制造工藝相比更加簡單，纖維彎曲扭曲程度小，纖維性能保持率高，結(jié)構(gòu)整體性能表現(xiàn)優(yōu)異，特別適合于管狀、工字梁等異性截面型材的制造，其

2、高生產(chǎn)率、高自動化水平以及高成品率和低制造成本等優(yōu)點使其一直是國內(nèi)、外研究織物復(fù)合材料的重點之一。
　　縫合工藝，是指通過使用高性能纖維，如碳纖維、玻璃纖維、芳綸等，對紡織物進行穿刺或縫合將其由二維結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闇?zhǔn)三維結(jié)構(gòu)，或?qū)⑸K織物連接構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)的技術(shù)。穿刺工藝，作為縫合工藝中的一種新型的縫合方式，由于其工藝原理簡單，對材料破壞性小，機械性能保持率高，近年來吸引了學(xué)者的注意。
　　本課題主要分為兩個部分，分別是編織工藝和穿

3、刺工藝。研究過程可以分為三個階段。第一階段，我們采用玻璃纖維，通過改變編織參數(shù)，生產(chǎn)不同結(jié)構(gòu)的筒狀編織物；第二階段，我們提出了穿刺機的設(shè)計概念、設(shè)計了基本零件并將其組裝以實現(xiàn)單一方向的穿刺；第三階段，我們運用自行設(shè)計的機器使用碳纖維縫線對所生產(chǎn)的玻璃纖維編織物進行穿刺。最后我們將得到的穿刺編織物進行樹脂浸漬，由于時間有限，我們將在后續(xù)階段對所得產(chǎn)品進行顯微鏡觀察和機械性能測試。
　　在本課題的實施階段本人主要做的工作是對穿刺機進行

4、設(shè)計。在設(shè)計開始階段首先對穿刺工藝的影響因素進行思考并將其列出，主要包括織物和紗線的3D取向、穿刺織物的層數(shù)、穿刺用紗線的特征、穿刺密度、穿刺深度、紗線張力、壓腳壓力、穿刺針的形狀等。接下來對穿刺機的功能進行構(gòu)思，并從四個方面對穿刺機進行了設(shè)計。穿刺機的結(jié)構(gòu)包括穿刺針系統(tǒng)、壓腳裝置、縫合紗喂入系統(tǒng)以及機器骨架。每個系統(tǒng)也有各自的功能。通過穿刺針系統(tǒng)可以實現(xiàn)對織物的穿刺，并且調(diào)整其穿刺深度；使用縫合紗喂入系統(tǒng)可以將縫合紗儲存在紗架上，并且