随着轻质高强复合材料需求的增长,三维纺织复合材料得到了迅速的发展。碳纤维复合材料密度小、强度高、耐高温,并随着织造技术日臻成熟,价格逐渐降低。使用三维筒状织物作为增强体的复合材料,具有质量轻、比刚度和比强度高、耐疲劳性能优异等特点,因此受到越来越多的青睐。圆轨道织造法是一种新型的三维筒状织物的织造技术,此方法采用周向开口、径向引纬、轴向打纬的方式进行,可以实现织造的连续化。目前,圆轨道法处于研究初级阶段,已成功织造出涤纶三维筒状织物,验证了圆轨道法织造的可行性及品种的多样性。但现有的三维筒状织机和织造方法都存在一定的不足,特别是能否适应碳纤维的织造方面,还亟须探讨。本论文主要通过不同织物组织的上机设计、碳纤维三维筒状织物的上机织造及下机分析、织物的复合整理等几个方面来进行圆轨道法碳纤维三维筒状织物的工艺研究。首先,本论文简要介绍了碳纤维复合材料、新型圆轨道法和常用的三维筒状织物的组织结构,并重点分析了不同组织结构的引纬方式的设计,从而确定了适宜碳纤维上机织造的基本结构参数。对于同一种组织,不同的引纬方式的设计会产生不同的织造过程;操作工位数、每个工位所携带的引纬器数以及每个工位的不同开口规律数,是影响碳纤维手工织造效率和差错率的重要因素。接着设计并制作了新的圆轨道样机,将轨道圈数从原来的10圈增加至20圈、用暗轨道替换明轨道、用内置滑块替换外置滑块。圆轨道的圈数保证了织物的厚度需求;轨道、滑块的替换改进,尽可能地减少了织造过程中碳纤维之间的碰撞摩擦,避免其起毛和断裂。并以联合接结组织为例,选择多个操作工位,每个工位都负责20圈轨道,且每个工位不同开口规律数相同的引纬方式,伴有喷水等辅助操作来进行上机织造,完成了联合接结组织的涤纶/碳纤维织物和全碳纤维织物的上机织造。选择联合接结组织可以减少碳纤维交织时的屈曲变形,引纬方式的选择进一步降低了对碳纤维的损伤,且更方便人工的操作,保证了碳纤维三维筒状织物高效率、低差错率的手工织造。织物下机后对其外观尺寸和表面状态进行了测量分析,可知试样成型良好,外观平整光滑无疵点,厚度达到设计要求,表面斜纹纹路与联合接结组织图表面形态一致,充分证明了引纬方式选择的正确性和可实施性良好。最后对织物进行了复合固化处理,观测复合后织物的表面形态可知,本论文所应用的碳纤维三维筒状织物织造工艺是合理的,为进一步研发自动化的圆轨道法碳纤维织机提供了技术支持。