本發(fā)明涉及一種封頂織物的縫合織造方法。

背景技術(shù)：

2.5機(jī)織物是3D機(jī)織物的一個(gè)重要分支，織物中的紗線沿與織物的厚度方向呈一定角度的方向配置，多個(gè)紗層按層交織，從而構(gòu)成紗層集合體，是介于2D機(jī)織物和3D機(jī)織物之間的織物。

封頂織物是3D織物的一個(gè)種類，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、形狀各異、種類繁多。目前對(duì)封頂織物的縫合方式中不能很好地解決2.5D織物經(jīng)、緯紗之間間隙大導(dǎo)致的密度不均勻問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出的封頂織物的縫合織造方法，該方法首先裁剪不同單元層的平面織物，而后將裁剪好的平面織物鋪于模具上并用纏繞纖維固定，逐層由內(nèi)往外按順序鋪上所有單元層平面織物，最后采用一定縫合方式、角度和密度，將縫合纖維縫入封頂織物單元布中，形成整體封頂織物。

本發(fā)明的一種封頂織物的縫合織造方法，該方法包括有下列步驟：

步驟一，制作模具

采用泡沫原料或者PVC原料加工一個(gè)，底面內(nèi)直徑為2r，厚度為d，高度為h的封頂模具；

步驟二，計(jì)算所需平面織物的總層數(shù)

根據(jù)封頂織物厚度D及單層平面織物厚度n來計(jì)算出鋪設(shè)平面織物的總層數(shù)N；所述n為單層平面織物的厚度；

步驟三，制作織物模板

步驟31，在步驟一制得的封頂模具的表面裹布，將布與模具的外型面完全貼合后，將其沿裁剪線剪下，展開，得到仿形模板；

步驟32，在仿形模板上鋪一平面織物，所述平面織物尺寸以仿形模板為基礎(chǔ)，并向外延展一個(gè)富余寬度Δd，裁剪，得到第一個(gè)平面織物模板；重復(fù)步驟32，得到第二個(gè)平面織物模板、第三個(gè)平面織物模板、……、第Z個(gè)平面織物模板；

第二個(gè)平面織物模板與仿形模板之間的富余寬度為Δd+d_寬，所述d_寬為延展尺寸，d_寬與每一段所鋪平面織物的層數(shù)相關(guān)，d_寬＝n×π×10×Y_d；

第三個(gè)平面織物模板與仿形模板之間的富余寬度為Δd+2d_寬；

第Z個(gè)平面織物模板與仿形模板之間的富余寬度為Δd+(Z-1)d_寬；

步驟四，剪裁每段纖維織物

步驟41，平鋪步驟32得到的第一個(gè)平面織物模板后，順次鋪第一段織物所需的層數(shù)，裁剪，得到第一段織物單元；

步驟42，平鋪步驟32得到的第二個(gè)平面織物模板后，順次鋪第二段織物所需的層數(shù)，裁剪，得到第二段織物單元；

步驟43，平鋪步驟32得到的第三個(gè)平面織物模板后，順次鋪第三段織物所需的層數(shù)，裁剪，得到第三段織物單元；

步驟44，平鋪步驟32得到的第Z個(gè)平面織物模板后，順次鋪第Z段織物所需的層數(shù)，裁剪，得到第Z段織物單元；

步驟五，裹布及纏繞環(huán)向紗

步驟5A，將步驟一制得的封頂模具固定于縫合機(jī)設(shè)備的加工平臺(tái)上；

步驟5B，將步驟41制得的第一段織物單元完全貼合包覆在封頂模具的外型面上，并通過夾具固定；

步驟5C，用纏繞纖維紗由大端往小端按照母向1～10mm每圈的密度纏繞，纏繞纖維穿過搭接處收緊，直至纏繞纖維全部纏完，將夾具松開，并剪去多余搭接處，得到第一預(yù)成型體；

步驟5D，將步驟42制得的第二段織物單元完全貼合包覆在第一預(yù)成型體上，通過夾具固定；

步驟5E，用纏繞纖維紗由大端往小端按照母向1～10mm每圈的密度纏繞，纏繞纖維穿過搭接處收緊，直至纏繞纖維全部纏完，將夾具松開，并剪去多余搭接處，得到第二預(yù)成型體；

步驟5F，將將步驟43制得的第三段織物單元完全貼合包覆在第二預(yù)成型體上， 通過夾具固定；

步驟5G，用纏繞纖維紗由大端往小端按照母向1～10mm每圈的密度纏繞，纏繞纖維穿過搭接處收緊，直至纏繞纖維全部纏完，將夾具松開，并剪去多余搭接處，得到第三預(yù)成型體；

步驟5H，將步驟44制得的第Z段織物單元完全貼合包覆在第Z個(gè)平面織物模板上，通過夾具固定；

步驟5I，用纏繞纖維紗由大端往小端按照母向1～10mm每圈的密度纏繞，纏繞纖維穿過搭接處收緊，直至纏繞纖維全部纏完，將夾具松開，并剪去多余搭接處，得到封頂織物預(yù)成型體；

步驟六，縫合

將縫合針穿入縫合纖維，先垂直縫制封頂織物頂部，而后縫合針沿封頂織物母向方向每位移母向單針針距1～10mm后變化縫合針角度1°，調(diào)整一定次數(shù)后，縫合針刺入角度達(dá)到要求的角度，縫合針并沿此角度縫制完成；縫合針沿母向每運(yùn)動(dòng)單針針距，均以頂部為圓心，沿環(huán)向按照一定縫合方式、角度、深度和環(huán)向針距，縫入要求粗細(xì)及規(guī)格的紗線。

本發(fā)明封頂織物的縫合織造方法的優(yōu)點(diǎn)在于：

①提高了纖維密度均勻性，克服了傳統(tǒng)2.5D織物經(jīng)、緯紗之間間隙大導(dǎo)致的密度不均勻。

②織物紗線細(xì)密化，不受紗線的粗細(xì)影響，可用任何規(guī)格、結(jié)構(gòu)的平面織物，有效克服了2.5D封頂織物特別是較厚2.5D封頂織物只能采用粗紗成型的局限性，提高了織物表面的平整度。

③簡化了成型工藝，可以實(shí)現(xiàn)封頂織物的快速成型。

附圖說明

圖1是錐形模具示意圖。

圖1A是錐形模具的剖面示意圖。

圖2是本發(fā)明的平面織物模板與扇形復(fù)形模板之間的富余寬度示意圖。

圖3是本發(fā)明的纏繞環(huán)高紗的示意圖。

圖4是本發(fā)明的鋪層結(jié)構(gòu)剖面圖。

圖5A～圖5D是封頂模具的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6A～圖6D是縫合針的不同縫合方式示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

本發(fā)明提出了一種封頂織物的縫合織造方法，具體有下列步驟：

步驟一，制作模具

采用泡沫原料或者PVC原料加工一個(gè)，底面內(nèi)直徑為2r，厚度為d，高度為h的封頂模具；

在本發(fā)明中，封頂模具可以是錐形結(jié)構(gòu)體(圖5C)，U形結(jié)構(gòu)體(圖5A)，C形結(jié)構(gòu)體，方形結(jié)構(gòu)體(圖5B)、球形結(jié)構(gòu)體、梯形結(jié)構(gòu)體(圖5D)。當(dāng)封頂模具為什么構(gòu)型時(shí)，則縫合后得到的封頂織物也是相同的構(gòu)型。即錐形封頂織物、U形封頂織物、C形封頂織物、方形封頂織物、球形封頂織物或者梯形封頂織物。

步驟二，計(jì)算所需平面織物的總層數(shù)

根據(jù)封頂織物厚度D及單層平面織物厚度n來計(jì)算出鋪設(shè)平面織物的總層數(shù)N；

所述n為單層平面織物的厚度。

步驟三，制作織物模板

步驟31，在步驟一制得的封頂模具的表面裹布，將布與模具的外型面完全貼合后，將其沿裁剪線剪下，展開，得到仿形模板；

步驟32，在仿形模板上鋪一平面織物，所述平面織物尺寸以仿形模板為基礎(chǔ)，并向外延展一個(gè)富余寬度Δd，裁剪，得到第一個(gè)平面織物模板；重復(fù)步驟32，得到第二個(gè)平面織物模板、第三個(gè)平面織物模板、……、第Z個(gè)平面織物模板。

在本發(fā)明中，Z為平面織物模板的總數(shù)，N為鋪層的纖維織物的總層數(shù)，z為封頂織物的鋪層間隔數(shù)，一般為每鋪設(shè)5～30層平面織物，則需要更換鋪依據(jù)平面織物模板剪裁的平面織物。所述的每鋪設(shè)5～30層平面織物稱為一段，記為Y，每一段鋪設(shè)達(dá)到織物層數(shù)后的厚度記為Y_d。

在本發(fā)明中，第二個(gè)平面織物模板與仿形模板之間的富余寬度為Δd+d_寬，所述d_寬為延展尺寸，d_寬與每一段所鋪平面織物的層數(shù)相關(guān)，d_寬＝n×π×10×Y_d。

第三個(gè)平面織物模板與仿形模板之間的富余寬度為Δd+2d_寬。

第Z個(gè)平面織物模板與仿形模板之間的富余寬度為Δd+(Z-1)d_寬。

步驟四，剪裁每段纖維織物

步驟41，平鋪步驟32得到的第一個(gè)平面織物模板后，順次鋪第一段織物所需的層數(shù)，裁剪，得到第一段織物單元；

步驟42，平鋪步驟32得到的第二個(gè)平面織物模板后，順次鋪第二段織物所需的層數(shù)，裁剪，得到第二段織物單元；

步驟43，平鋪步驟32得到的第三個(gè)平面織物模板后，順次鋪第三段織物所需的層數(shù)，裁剪，得到第三段織物單元；

步驟44，平鋪步驟32得到的第Z個(gè)平面織物模板后，順次鋪第Z段織物所需的層數(shù)，裁剪，得到第Z段織物單元。

步驟五，裹布及纏繞環(huán)向紗

步驟5A，將步驟一制得的封頂模具固定于縫合機(jī)設(shè)備的加工平臺(tái)上；

步驟5B，將步驟41制得的第一段織物單元完全貼合包覆在封頂模具的外型面上，并通過夾具固定；

步驟5C，用纏繞纖維紗由大端往小端(即模具顯示出的開口端1B向尖部1D的方向)按照母向1～10mm每圈的密度纏繞，纏繞纖維穿過搭接處收緊，詳見圖3，直至纏繞纖維全部纏完，將夾具松開，并剪去多余搭接處，得到第一預(yù)成型體；

在本發(fā)明中，重復(fù)步驟5B和步驟5C來制作預(yù)成型體。

步驟5D，將步驟42制得的第二段織物單元完全貼合包覆在第一預(yù)成型體上，通過夾具固定；

步驟5E，用纏繞纖維紗由大端往小端(即模具顯示出的開口端1B向尖部1D的方向)按照母向1～10mm每圈的密度纏繞，纏繞纖維穿過搭接處收緊，詳見圖3，直至纏繞纖維全部纏完，將夾具松開，并剪去多余搭接處，得到第二預(yù)成型體；

步驟5F，將將步驟43制得的第三段織物單元完全貼合包覆在第二預(yù)成型體上，通過夾具固定；

步驟5G，用纏繞纖維紗由大端往小端(即模具顯示出的開口端1B向尖部1D的方向)按照母向1～10mm每圈的密度纏繞，纏繞纖維穿過搭接處收緊，詳見圖3，直至纏繞纖維全部纏完，將夾具松開，并剪去多余搭接處，得到第三預(yù)成型體；

步驟5H，將步驟44制得的第Z段織物單元完全貼合包覆在第Z個(gè)平面織物模板 上，通過夾具固定；

步驟5I，用纏繞纖維紗由大端往小端(即模具顯示出的開口端1B向尖部1D的方向)按照母向1～10mm每圈的密度纏繞，纏繞纖維穿過搭接處收緊，詳見圖3，直至纏繞纖維全部纏完，將夾具松開，并剪去多余搭接處，得到封頂織物預(yù)成型體。

在本發(fā)明中，參見圖4所示的鋪層方式進(jìn)行織物鋪層，對(duì)于層數(shù)的要求是依據(jù)了封頂織物所能達(dá)到的性能來決定的。

步驟六，縫合

將縫合針穿入縫合纖維，先垂直縫制封頂織物頂部，而后縫合針沿封頂織物母向方向每位移母向單針針距1～10mm后變化縫合針角度1°，調(diào)整一定次數(shù)后，縫合針刺入角度達(dá)到要求的角度，縫合針并沿此角度縫制完成。縫合針沿母向每運(yùn)動(dòng)單針針距，均以頂部為圓心，沿環(huán)向按照一定縫合方式、角度、深度和環(huán)向針距，縫入要求粗細(xì)及規(guī)格的紗線。

在本發(fā)明中，參見圖6A、圖6B、圖6C和圖6D所示，縫合可以采用直角穿出縫合方式、斜角穿出縫合方式、直角未穿出縫合方式、斜角未穿出縫合方式。

經(jīng)本發(fā)明的方法制得的封頂織物包括錐形體封頂織物、方形體封頂織物、球形體封頂織物、梯形體封頂織物等所有有頂部的封頂織物。

在本發(fā)明中選用的平面織物和縫合纖維所用原材料為碳纖維、石英玻璃纖維、碳化硅纖維、氮化硼纖維、氧化鋁纖維、無堿玻璃纖維、高強(qiáng)玻璃纖維、低介電玻璃纖維、高模量玻璃纖維、玄武巖纖維、高密度聚乙烯纖維、芳綸纖維等的任意一種或幾種。

在本發(fā)明中選用的平面織物結(jié)構(gòu)沒有限制，包括平紋、斜紋、緞紋、2.5D結(jié)構(gòu)、三維多向編織結(jié)構(gòu)、針刺結(jié)構(gòu)、縫合結(jié)構(gòu)、正交三向結(jié)構(gòu)、氈的任意一種或幾種。

實(shí)施例1

現(xiàn)需制作一個(gè)底部內(nèi)徑300mm，內(nèi)高度500mm，厚度30mm的錐形殼體織物，所用石英布為武漢鑫友泰光電科技有限公司生產(chǎn)的0.28mm厚緞紋環(huán)氧石英玻璃纖維布，纏繞及縫合紗線為武漢鑫友泰光電科技有限公司生產(chǎn)的195tex環(huán)氧石英玻璃纖維紗，纏繞紗線規(guī)格為195tex×1股，縫合采用直角穿出縫合方式，縫合紗線規(guī)格為195tex×2股，縫合環(huán)向針距和母向針距均為5mm/針。預(yù)制體如圖1所示。

在本發(fā)明中的一種封頂織物的縫合織造方法的工藝步驟為：

步驟一，制作模具

設(shè)計(jì)一個(gè)底面內(nèi)直徑2r為300mm，厚度d為30mm，高度h為500mm的泡沫錐形模具1；

制作的泡沫錐形模具如圖1、圖1A所示，錐形模具1為空心體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部稱為內(nèi)型面1A，相對(duì)的外部稱為外型面1C，開放端為開口端面1B，密封端為模具尖部1D。其中，模具尖部1D的錐度角記為β，β＝17～30度。錐形模具1的錐形邊長記為b，單位為mm。

步驟二，計(jì)算所需平面織物的總層數(shù)

根據(jù)封頂織物厚度D＝20mm及單層平面織物厚度n來計(jì)算出鋪設(shè)石英布的總層數(shù)N，實(shí)際應(yīng)用時(shí)取大整數(shù)，即72層。所述n為單層平面織物的厚度，n＝0.28mm。

步驟三，制作織物模板

步驟31，在步驟一制得的泡沫錐形模具1的表面裹布，將布與模具的外型面1C完全貼合后，將其沿裁剪線(如圖1A所示)剪下，展開，得到扇形仿形模板2；

步驟32，在扇形仿形模板2上鋪一纖維織物，所述纖維織物尺寸以扇形仿形模板為基礎(chǔ)，并向外延展一個(gè)富余寬度Δd＝20mm，裁剪，得到第一個(gè)平面織物模板3，見圖2所示。重復(fù)步驟32，得到第二個(gè)平面織物模板、第三個(gè)平面織物模板、……、第Z個(gè)平面織物模板。

在本發(fā)明中，Z為平面織物模板的總數(shù)，N為鋪層的纖維織物的總層數(shù)，z為封頂織物的鋪層間隔數(shù)，一般為每鋪設(shè)20層纖維織物，則需要鋪一個(gè)平面織物模板。所述的每鋪設(shè)20層纖維織物稱為一段，記為Y，每一段鋪設(shè)達(dá)到纖維織物層數(shù)后的厚度記為Y_d。

在本發(fā)明中，第二個(gè)平面織物模板與扇形仿形模板之間的富余寬度為Δd+d_寬，所述d_寬為延展尺寸，d_寬與每一段所鋪纖維織物的層數(shù)相關(guān)，d_寬＝n×π×10×Y_d。

第三個(gè)平面織物模板與扇形仿形模板之間的富余寬度為Δd+2d_寬。

第Z個(gè)平面織物模板與扇形仿形模板之間的富余寬度為Δd+(Z-1)d_寬。

步驟四，剪裁每段纖維織物

步驟41，平鋪步驟32得到的第一個(gè)平面織物模板3后，順次鋪第一段織物所需的10層數(shù)，裁剪，得到第一段織物單元；

步驟42，平鋪步驟32得到的第二個(gè)平面織物模板后，順次鋪第二段織物所需的10層數(shù)，裁剪，得到第二段織物單元；

步驟43，平鋪步驟32得到的第三個(gè)平面織物模板后，順次鋪第三段織物所需的10層數(shù)，裁剪，得到第三段織物單元；

步驟44，平鋪步驟32得到的第Z個(gè)平面織物模板后，順次鋪第Z段織物所需的10層數(shù)，裁剪，得到第四段織物單元。

步驟五，裹布及纏繞環(huán)向紗

步驟5A，將步驟一制得的錐形模具1固定于縫合機(jī)設(shè)備的加工平臺(tái)上；

步驟5B，將步驟41制得的第一段織物單元完全貼合包覆在封頂模具的外型面上，并通過夾具固定；

步驟5C，用1股195tex環(huán)氧石英玻璃纖維紗由大端往小端(即模具顯示出的開口端1B向尖部1D的方向)按照母向5mm每圈的密度纏繞，石英玻璃纖維穿過搭接處收緊，詳見圖3，直至纏繞纖維全部纏完，將夾具松開，并剪去多余搭接處，得到第一預(yù)成型體；

步驟5D，將步驟42制得的第二段織物單元完全貼合包覆在第一預(yù)成型體上，并通過夾具固定；

步驟5E，用1股195tex環(huán)氧石英玻璃纖維紗由大端往小端(即模具顯示出的開口端1B向尖部1D的方向)按照母向5mm每圈的密度纏繞，石英玻璃纖維穿過搭接處收緊，詳見圖3，直至纏繞纖維全部纏完，將夾具松開，并剪去多余搭接處，得到第二預(yù)成型體；

步驟5F，將步驟43制得的第三段織物單元完全貼合包覆在第二預(yù)成型體上，并通過夾具固定；

步驟5G，用1股195tex環(huán)氧石英玻璃纖維紗由大端往小端(即模具顯示出的開口端1B向尖部1D的方向)按照母向5mm每圈的密度纏繞，石英玻璃纖維穿過搭接處收緊，詳見圖3，直至纏繞纖維全部纏完，將夾具松開，并剪去多余搭接處，得到第三預(yù)成型體；

步驟5H，將步驟44制得的第四段織物單元完全貼合包覆在第三預(yù)成型體上，并通過夾具固定；

步驟5I，用1股195tex環(huán)氧石英玻璃纖維紗由大端往小端(即模具顯示出的開口端1B向尖部1D的方向)按照母向5mm每圈的密度纏繞，石英玻璃纖維穿過搭接處收緊，詳見圖3，直至纏繞纖維全部纏完，將夾具松開，并剪去多余搭接處，得到封頂織物預(yù)成型體。

在本發(fā)明中，參見圖4所示的鋪層方式進(jìn)行織物鋪層，對(duì)于層數(shù)的要求是依據(jù)了封頂織物所能達(dá)到的性能來決定的。

步驟六，縫合

將縫合針穿入縫合纖維，先垂直縫制封頂織物頂部，而后縫合針沿封頂織物母向方向每位移母向針距5毫米變化縫合針角度1°，調(diào)整73次母向針距后，縫合針刺入角度為90°，縫合針并沿此角度縫制完成?？p合針沿母向每運(yùn)動(dòng)5mm，均以頂部為圓心，沿環(huán)向按照縫合針距5mm，直角穿出的縫合方式縫入紗線形成封頂織物，縫合用紗采用為195tex×2股，縫合深度為大于30mm。

本發(fā)明是一種封頂織物的縫合織造方法，所要解決的是如何用縫合工藝織造封頂織物在間隙大導(dǎo)致的密度不均勻的技術(shù)問題，該方法通過模板精確裁剪相關(guān)單元層平面織物，而后用纏繞纖維將其固定在縫合模具上，最后采用縫合工藝將縫合纖維按一定的縫合方式、角度、密度刺入各單元層，使其連接成為整體封頂織物。