三维编织多边形芯格预制体成型精准控形工装

本发明属于高性能纤维织造，具体来说涉及一种三维编织多边形芯格预制体成型精准控形工装。背景技术：1、为满足空天设备的材料性能需求，研发高比强度、高比模量、低密度的复合材料成为重点领域。多边形芯格结构材料具有重量轻、孔隙率大密度低等特点，成为航空用复合材料芯层材料的重要组成部分。目前广泛采用的多边形芯格材料以单层结构粘结为主，多边形芯格w向壁间节点性能弱，形成结构弱环。随着空间探索领域的发展，该结构已经难以满足性能要求。2、为了改善现有多边形芯格结构w向壁间连接性能弱的问题，现通过利用三维编织得到具有w向层间连接的多边形芯格预制体，如图1所示(多边形芯格为六边形)，多边形芯格预制体由相同单胞按阵列排布并连接而成，单胞内形成有开口，以该结构作为增强材料进一步制备多边形芯格复合材料。3、针对三维编织工艺，四步法是三维编织的整体工艺基础方式，四步法三维编织是目前较为成熟的异形结构预制体一体成型工艺。四步法三维编织采用携纱器带纱，在笛卡尔机床上依照规律进行x向与y向的运动。通过携纱器上携纱盘沿x，y轴的环状运动形成整体编预制体，图2为携纱器编织运动轨迹图。当控制某列携纱器只允许其进行沿单y轴的运动的固定列，就会在预制体内部形成分裂产生多片织物，通过控制固定列间隔和固定列位置，可以形成孔洞的开裂与闭合，最终生成多边形芯格预制体。4、现有技术中，虽然已经实现多边形芯格结构织物的织造，由于在实际加工中普遍采用半自动生产模式进行织造织物的形状控制与编织参数控制，成为了影响多边形芯格织物性能稳定的重点问题。现有四步法三维编织多边形芯格技术中采用芯模随工成型方式(芯模随工成型方式：即在织造过程中每完成一行单胞向该行单胞内插入芯模)进行多边形芯格织物成型(如图1)。这种成型方式在重力与张力作用下，会产生较大的织物变形，形成张力误差(如图3中的a和图4所示)。这种张力误差受到编织工艺、操作技术和成型技术的影响，难以预测、控制并补正。最终导致多边形芯格结构成型不精确，严重影响了成品材料的性能，限制使用场景。5、例如：公开号为cn115058825a(申请号202210635648.0)的专利公开了一种多边形芯格芯结构的三维编织方法，通过平面携纱器转动，将纤维束相交织，使得纤维束形成垂直装多边形芯格结构。cn115976729a(申请号202211730601.9)公开了一种采用阵列装备编织大尺寸多边形芯格预制体及制备方法，涉及四步法三维编织工艺，形成多边形芯格状预制体。上述申请并未涉及三维编织多边形芯格结构形状控制设计，欠缺对成型多边形芯格结构的结构设计与控制，形成加工参数的不稳定，最终造成结构缺陷。技术实现思路1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种三维编织多边形芯格预制体成型精准控形工装。2、本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。3、一种三维编织多边形芯格预制体成型精准控形工装，包括：架体、至少一根挂纱杆、多个安装件和多片孔径尺寸控制片，挂纱杆固装在架体上，每个安装件用于在编织过程中将一片孔径尺寸控制片固装在架体上；4、孔径尺寸控制片为一片体，孔径尺寸控制片的长度方向水平设置，孔径尺寸控制片包括：工作部和位于工作部两端的安装部，工作部和安装部连接，工作部用于编织时放入缝隙形状的织物开口中以使孔径尺寸控制片与缝隙的长度方向平行，安装部用于在向织物开口放入孔径尺寸控制片后固装在架体上以将该孔径尺寸控制片固定在织物开口内；所述缝隙的长度为l，工作部沿编织方向的长度为w1，w1＝l-b，其中，b＝b1、b2或b3，t为工作部的厚度；5、当孔径尺寸控制片的边缘的角落为直角时，b＝b1，b1＝q1*t*0.5，其中，q1＝1.41，6、当孔径尺寸控制片的边缘的角落为倒角时，b＝b2，b2＝q2*t*0.5，其中，q2为倒角锥度的正弦值，7、当孔径尺寸控制片的边缘的角落为圆角时，b＝b3，b3＝q3*(t-r)，其中，r为圆角半径，当圆角半径r小于等于0.5t时，q3为1.41；当圆角半径r大于0.5t且小于等于t时，q3取1；当圆角半径r大于t时，q3取0。8、每个安装件包括与挂纱杆平行的两根第一连接杆，在架体上形成有用于穿过第一连接杆的第一通孔，每根第一连接杆对应架体上第一通孔的数量为两个，每根第一连接杆的两端各穿过一个第一通孔，孔径尺寸控制片的两个安装部上各形成有用于穿过第一连接杆的第二通孔，孔径尺寸控制片的每个第二通孔穿过一根第一连接杆且该第一连接杆的两端各穿过一个第一通孔。9、架体包括：高度控制架、两个基准平面框架和4个长度控制定位带，两个基准平面框架平行设置并安装在高度控制架的底部，每个基准平面框架垂直固装有两个平行设置的所述长度控制定位带，两个基准平面框架用于固装所述挂纱杆，挂纱杆的两端分别与一个基准平面框架固装，长度控制定位带用于固装孔径尺寸控制片，第一通孔位于长度控制定位带上。10、高度控制架包括：平面件以及固定件，固定件固装在平面件的上表面上，固定件用于与工位基础固装进而悬挂三维编织多边形芯格预制体成型精准控形工装，平面件用于安装所述基准平面框架。11、每个基准平面框架上的两个长度控制定位带通过螺栓或滑轨固装在该基准平面框架上；两个基准平面框架通过螺栓或滑轨固装在该高度控制架上。12、两个基准平面框架上的长度控制定位带相对设置，每根第一连接杆的两端分别固装在两个基准平面框架上相对设置的两个长度控制定位带上。13、每个长度控制定位带的第一通孔为至少一列；14、所述织物开口的长度为l，当l小于6mm时，每个长度控制定位带的第一通孔至少为两列，每个长度控制定位带上的多列第一通孔交错设置；15、当每个长度控制定位带的第一通孔为一列时，长度控制定位带上每个第一通孔与其正下方相邻行的第一通孔沿编织方向的长度为lh；16、当每个长度控制定位带的第一通孔为多列时，长度控制定位带上每个第一通孔与其相邻行直线距离最近的第一通孔沿编织方向的长度为lh；17、lh＝1/2*(lb+2*lf)，lb为多边形芯格预制体的结合边的长度，lf为多边形芯格预制体的自由边的长度。18、第一通孔的直径为第二通孔的直径为19、孔径尺寸控制片的厚度小于2mm；安装部和工作部之间为平滑过渡；安装部沿编织方向的长度为w2，20、多边形芯格预制体由相同单胞按阵列排布并连接而成，单胞内形成有开口，单胞的结合边的长度为lb，当w2小于w1时，w2小于等于lb；21、当w2大于w1时，6mm≤w2＜12mm，w2为安装部沿编织方向的长度。22、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：23、1、本发明三维编织多边形芯格预制体成型精准控形工装可以配合制备方法，对三维编织物编织参数设计计算与调整，实现多边形芯格预制体的孔径尺寸精准控制。解决现有技术中三维编织多边形芯格预制体设计参数与实际生产参数偏差大、生产效率低、织物结构控制困难等问题。进一步提升加工效率，减少加工余量。根据孔径尺寸控制片的边缘设置补偿值b，可以进一步降低与设定的规格的几何面积偏差率。24、2、本发的制备方法明通过两步法成型方式，配合多边形芯格扩孔器设计，通过采用精准参数设计与柔性形状变异策略，有效提升多边形芯格预制体结构稳定性并减少织造损伤，避免因结构变异带来的缺陷，进一步保障预制体性能稳定，提升预制体利用价值。25、3、根据蜂窝芯格开口θ的角度，对多边形芯格预制体中结合边的花节长度和多边形芯格预制体中自由边的花节长度进行尺寸补偿，可再进一步降低与设定的规格的几何面积偏差率。26、4、本发明设计了一种开口辅助工具，其可以更好的完成本发明的制备方法；