缠绕成型(2)汇总
(工艺技术)缠绕成型工艺
缠绕成型工艺1.1纤维缠绕工艺的分类：缠绕工艺：将浸过树脂胶液的连续纤维或布带，按照一定规律缠绕到芯模上，然后固化脱模成为复合材料制品的工艺过程。
决定产品形状的模具基本纤维缠绕机浸胶 胶纱纱锭 张力控制 固化 打模喷漆 脱模 芯模制造胶液配制纱团集束烘干 络纱 加热粘流纵、环向缠绕张力控制 纵、环向缠绕成品湿法缠绕干法缠绕玻璃钢.高压储气罐/碳纤维球1.1.1 干法缠绕将预浸纱带(或预浸布)，在缠绕机上经加热软化至粘流状态并缠绕到芯模上的成型工艺过程。
干法缠绕特点:制品质量稳定(预浸纱由专用预浸设备制造，能较严格地控制纱带的含胶量和尺寸)；缠绕速度快(100～200m/min); 缠绕设备清洁，劳动卫生条件好；预浸设备投资大。
干法缠绕制品质量较稳定，并可大大提高缠绕速度，可达到100m／min～200m／min。
缠绕设备清洁．劳动卫生条件较好。
1.1.2 湿法缠绕将无捻粗纱(或布带)经浸胶后直接缠绕到芯模上的成型工艺过程。
此法无须另行配置浸渍设备。
对材料要求不严，便于选材，故比较经济纱片质量及缠绕过程中张力不易控制。
特点：不需要预浸渍设备，设备投资少；对材料要求不严，便于选材；纱片质量不易控制和检验；张力不易控制；胶液中存在大量溶剂，固化时易产生气泡；浸胶辊、张力辊等要经常维护刷洗。
湿法缠绕工艺流程:原 材 料缠 绕 设 备打磨喷漆胶液配制纱团集束固化浸胶脱模 张力控制纵、环芯模制造制品浸 胶 缠 绕增强材料：应用最广、量最大的是玻璃纤维。
此外有碳纤维，Kevlar 纤维等。
卧式缠绕机缠绕设备立式缠绕机卧式缠绕机立式缠绕机缠绕机构纱架浸胶槽张力控制器1.1.3 半干法缠绕将无捻粗纱(或布带)浸胶后，随即预烘干，然后缠绕到芯模上的成型工艺方法与湿法相比，增加了烘干工序，除去了溶剂。
与干法相比，无需整套的预浸设备，缩短了烘干时间，使缠绕过程可在室温下进行。
提高了制品质量。
1.2 纤维缠绕制品的优点(1) 比强度高FWRP的比强度3倍于钛，4倍于钢i) 材料表面缺陷是影响其强度的重要因素。
复合材料缠绕成型工艺
缠绕成型工艺流程（一）
纱团
纱架
浸胶
胶槽
张力控制
张力辊
缠绕
芯模
固化
固化炉
加工
（工艺流程图）
加工机械
树脂胶液 成品
缠绕成型工艺流程（二）
（工艺流程示意图）
缠绕成型工艺流程（三）
（浸胶）
缠绕成型工艺流程（四）
（缠绕）
缠绕成型设备（一）
（结构示意图）
缠绕成型设备（二）
缠绕规律（七）
分析方法：标准线法和切点法
标准线法的基本点就是通过容器表面的某一 特征线— “标准线”来研究制品的结构尺寸与 导丝头、芯模相对运动规律。这种方法直观性， 但分析演算过程较为复杂，精确性也不太高。
切点法是研究缠绕线型在极孔上对应切点 的分布规律，研究纤维缠绕芯模转角与线型， 速比之间的关系。该方法的理论性较强，数学 推导比较严密。
思考题
1）缠绕设备的主要组成部分及其作用。 2）环向缠绕时，为什么缠绕角要大于70度？
每条纤维都对应于极孔圆周上的一个切点，相同方向邻近纱 片之间相接而不相交，不同方向的纤维则相交。这样，当纤维均 匀缠满芯模表面时实际以构成了双层。
缠绕规律（六）
纵向缠绕：又称平面缠绕，导丝头在固定平面内做匀速圆周 运动，芯模绕自轴慢速旋转。导丝头转一周，芯模转动一个微 小角度，反映在芯模表面为近似一个纱片宽度。纱片依次连续 缠绕到芯模上，各纱片均与极孔相切，相互紧挨着而不交叉。 缠绕轨迹近似一个平面单圆封闭曲线。
缠绕只能在筒身段进行，不能缠封头。相邻纱片之间 相接而不相交，其缠绕角在85°~90°之间。
缠绕规律（四）
b
a D
W
缠绕成型工艺实验
2.高压氧气瓶铝内胆缠绕芯模；3.圆轴钢模；4.600Tex缠绕纱五．实验步骤1.在老师的指导下，熟悉计算机控制缠绕机的操作程序，开启缠绕机，在“机器调整”的窗口下使小车、伸臂、丝嘴分别以较慢的速度正反向动作一次，并回到原点。
2.根据轴对称压力容器缠绕模具的基本尺寸（如图1、图2）和缠绕线性要求设定缠绕机的材料参数、工艺参数并保存好缠绕文件；材料参数纱团数树脂含量纤维密度（3/g cm）纱片宽度（mm）纤维Tex（g/km）树脂密度(3/g cm)是否采用计算机设定张力张力采样间隔(s)2 30% 2.54 4 1200 1.25 0 103.按纱团数要求，安装纱团、排好纱线、安装模具；4.挂上纤维束，开始试验模型缠绕；5.换上圆轴钢模，按上述2—4步骤做定长管非测地线稳定缠绕的实践操作。
五．思考与讨论1.纤维缠绕成型工艺的技术特点是什么？纤维缠绕成型的优点①能够按产品的受力状况设计缠绕规律，使能充分发挥纤维的强度；②比强度高：一般来讲，纤维缠绕压力容器与同体积、同压力的钢质容器相比，重量可减轻40～60%；③可靠性高：纤维缠绕制品易实现机械化和自动化生产，工艺条件确定后，缠出来的产品质量稳定，精确；④生产效率高：采用机械化或自动化生产，需要操作工人少，缠绕速度快（240m/min），故劳动生产率高；⑤成本低：在同一产品上，可合理配选若干种材料（包括树脂、纤维和内衬），使其再复合，达到最佳的技术经济效果。
缠绕成型的缺点①缠绕成型适应性小，不能缠任意结构形式的制品，特别是表面有凹的制品，因为缠绕时，纤维不能紧贴芯模表面而架空；②缠绕成型需要有缠绕机，芯模，固化加热炉，脱模机及熟练的技术工人，需要的投资大，技术要求高，因此，只有大批量生产时才能降低成本，才能获得较的的技术经济效益。
2.纤维缠绕时纤维张力大小有何影响？(1)张力对制品机械性能有影响。
张力过小，则制品强度偏低。
（2）张力对制品密实程度有影响。
回转体零件的缠绕成型工艺
题目：回转体零件的缠绕成型工艺【摘要】本论文主要阐述了回转体复合材料的缠绕成型规律以及其成型工艺过程，选择玻璃钢储罐的喷射缠绕成型工艺来综合概述复合材料的制备。
主要介绍了缠绕成型的具体操作，缠绕机的构成部分。
最后用喷射缠绕综合法制备玻璃钢储罐的全过程，包括原材料的制备，生产的工艺路线等。
关键词：纤维缠绕芯模缠绕机玻璃钢储罐喷射缠绕结构层Abstract: The caption .............Key words:目录1.缠绕成型概述 (19)1.1纤维缠绕成型技术 (20)1.1.1缠绕成型的应用 (21)1.1.2缠绕成型工艺分类 (19)1.1.3缠绕成型的特点 (20)1.2缠绕成型工艺流程 (21)2.缠绕成型工艺流程 (19)2.1芯模 (20)2.2芯模材料 (21)3.缠绕机 (19)3.1缠绕机的结构 (20)3.2机械式缠绕机的类型 (21)4.纤维缠绕机的影响因素 (19)4.1纤维缠绕成型特点 (20)5.玻璃钢储罐 (21)5.1玻璃钢储罐的性能 (19)5.2玻璃钢储罐的工艺方案 (20)5.2.1玻璃钢成型工艺 (21)5.2.2纤维缠绕玻璃钢 (19)5.3喷射缠绕成型优点 (20)6.产品的制备 (21)6.1材料准备 (19)6.2模具准备 (20)6.3喷射成型设备 (21)6.4喷射成型工艺控制 (19)6.4.1喷射工艺参数选择 (20)6.4.2喷射成型 (21)7.结构层成型 (19)7.1产品的主要承力层 (20)7.1.1工艺参数 (21)7.2外保护层 (19)7.3生产工艺流程 (20)7.4主要生产工序及技术要求 (21)结束语 (19)谢辞 (20)文献 (21)1.缠绕成型概述.1.1纤维缠绕成型技术纤维缠绕技术是一种广泛使用的加工技术，也是一种重要的技术手段。
早在上世纪40年代，美国就开始应用玻璃纤维增强塑料(俗称玻璃钢)。
缠绕成型工艺文件
缠绕成型工艺文件缠绕成型工艺是一种常用的制造工艺，广泛应用于航空航天、船舶、汽车、建筑等领域。
本文将从工艺流程、材料选择、设备要求等方面介绍缠绕成型工艺文件的相关内容。
一、工艺流程缠绕成型工艺的流程一般包括以下几个步骤：1. 准备工作：包括确定产品设计要求、选择合适的材料、准备模具等。
2. 简化模型制作：根据产品的几何形状，制作简化模型，用于计算纤维预浸料的用量和布放方式。
3. 纤维预浸料制备：将纤维和树脂进行预浸润处理，以提高纤维和树脂的结合力。
4. 缠绕工艺参数确定：根据产品的要求和纤维预浸料的性能，确定缠绕工艺参数，如缠绕角度、缠绕速度等。
5. 缠绕成型：根据缠绕工艺参数，在模具上进行纤维的缠绕成型。
6. 固化处理：对缠绕成型后的产品进行固化处理，使其达到设计要求的性能。
7. 后续处理：包括修整、表面处理等，以提高产品的外观和性能。
二、材料选择在缠绕成型工艺中，常用的纤维材料包括碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等。
选择合适的纤维材料需要考虑产品的使用环境、强度要求、重量限制等因素。
同时，还需要选择合适的树脂，常见的树脂有环氧树脂、酚醛树脂等。
三、设备要求缠绕成型工艺需要使用一些专用设备，包括缠绕机、模具、树脂喷涂设备等。
缠绕机是实现纤维缠绕的主要设备，其性能和控制系统的稳定性对产品的成型质量有着重要影响。
模具的设计和制作需要根据产品的几何形状和尺寸进行，模具的表面光洁度和耐磨性也是关键因素。
树脂喷涂设备用于将树脂均匀地喷涂到纤维上，以提高纤维和树脂的结合力。
四、缠绕成型工艺文件的编制缠绕成型工艺文件是指对缠绕成型工艺进行规范和记录的文件。
它包括产品的设计要求、工艺参数、材料选择、设备要求、操作规程等内容。
编制缠绕成型工艺文件的目的是为了保证产品的质量和一致性，提高生产效率。
工艺文件的编制应根据实际情况进行，包括以下几个方面：1. 产品设计要求：包括产品的几何形状、尺寸、强度要求等。
2. 工艺参数：根据产品的要求和材料的性能，确定缠绕角度、缠绕速度、固化温度等参数。
缠绕成型工艺
缠绕成型工艺缠绕成型工艺1.1纤维缠绕工艺的分类：缠绕工艺：将浸过树脂胶液的连续纤维或布带，按照一定规律缠绕到芯模上，然后固化脱模成为复合材料制品的工艺过程。
决定产品形状的模具基本纤维缠绕机1.1.1 干法缠绕将预浸纱带(或预浸布)，在缠绕机上经加热软化至粘流状态并缠绕到芯模上的成型工艺过程。
干法缠绕特点:制品质量稳定(预浸纱由专用预浸设备制造，能较严格地控制纱带的含胶量和尺寸)；缠绕速度快(100～200m/min); 缠绕设备清洁，劳动卫生条件好；预浸设备投资大。
干法缠绕制品质量较稳定，并可大大提高缠绕速度，可达到100m ／min ～200m ／min 。
缠绕设备清洁．劳动卫生条件较好。
玻璃钢.高压储气罐/碳纤维球1.1.2 湿法缠绕将无捻粗纱(或布带)经浸胶后直接缠绕到芯模上的成型工艺过程。
此法无须另行配置浸渍设备。
对材料要求不严，便于选材，故比较经济纱片质量及缠绕过程中张力不易控制。
特点：不需要预浸渍设备，设备投资少；对材料要求不严，便于选材；纱片质量不易控制和检验；张力不易控制；胶液中存在大量溶剂，固化时易产生气泡；浸胶辊、张力辊等要经常维护刷洗。
湿法缠绕工艺流程:原 材 料缠绕 设 备打磨喷漆胶液配制纱团集束固化 浸胶脱模 张力控制 纵、环 芯模制造制品 浸 胶 缠 绕增强材料：应用最广、量最大的是玻璃纤维。
此外有碳纤维，Kevlar 纤维等。
卧式缠绕机缠绕设备立式缠绕机卧式缠绕机立式缠绕机缠 绕 机 构纱架浸胶槽1.1.3 半干法缠绕将无捻粗纱(或布带)浸胶后，随即预烘干，然后缠绕到芯模上的成型工艺方法 与湿法相比，增加了烘干工序，除去了溶剂。
与干法相比，无需整套的预浸设备，缩短了烘干时间，使缠绕过程可在室温下进行。
提高了制品质量。
1.2 纤维缠绕制品的优点(1) 比强度高 FWRP 的比强度3倍于钛，4倍于钢i) 材料表面缺陷是影响其强度的重要因素。
表面积越大，缺陷率越高。
缠绕纤维直径很细，降低了微裂纹存在几率；所用纤维主要是无捻粗纱由于没有经过纺织工序，强度损失大大减少。
缠绕成型工艺及应用
缠绕成型工艺及应用缠绕成型工艺是一种常见的制造工艺，它通过将长纤维材料缠绕在模具上，经过热固化或冷固化等加工工艺形成具有一定形状和结构的成品。
这种工艺广泛应用于各个领域，如航空航天、汽车、船舶、化工和建筑等。
缠绕成型工艺的基本原理是利用纤维的延展性和可塑性，通过自动缠绕设备将纤维材料以一定的规律缠绕在模具表面上。
一般情况下，纤维材料包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等。
这些纤维材料具有高强度、耐热、耐腐蚀等特性，能够有效增加成品的强度和耐用性。
在缠绕成型工艺中，常见的缠绕方式有圆周缠绕、斜层缠绕和螺旋缠绕。
圆周缠绕是指沿着模具的轴向方向将纤维材料均匀地缠绕在模具上；斜层缠绕是指将纤维材料以一定的角度缠绕在模具上，这样可以增加成品的强度和刚度；螺旋缠绕是指将纤维材料以螺旋状的方式缠绕在模具上，这样可以使成品具有更好的耐疲劳性能。
缠绕成型工艺的应用十分广泛。
在航空航天领域，缠绕成型工艺可以用于制造飞机机身、发动机外壳和飞行控制面等部件，这些部件需要具有高强度和低重量的特性。
在汽车工业中，缠绕成型工艺可以用于制造车身部件和悬挂系统等，这些部件需要具有高刚度和耐冲击性能。
此外，缠绕成型工艺还可以用于制造船舶的船体、潜水器的壳体等。
在化工领域，缠绕成型工艺可以用于制造化工设备的容器、管道和阀门等。
这些设备需要具有耐腐蚀性和耐高温性能。
在建筑领域，缠绕成型工艺可以用于制造各种异型结构件，如碳纤维制品、玻璃纤维制品和混凝土增强材料等。
总的来说，缠绕成型工艺是一种重要的制造工艺，它可以制造出高性能、轻量化和耐用的成品。
随着纤维材料的发展和工艺的不断改进，缠绕成型工艺在各个领域的应用也将更加广泛。
第《7》章缠绕成型工艺汇总
7 缠绕成型工艺 7.1 概述
7.2 芯模 7.3 缠绕规律 7.4 缠绕工艺设计
1
第七章 缠绕成型工艺
7.1 概述
7.1.1 纤维缠绕工艺的分类
决定产品形状的模具
缠绕工艺： 将浸过树脂胶液的连续纤维或布带，按照一定规律缠
绕到芯模上，然后固化脱模成为复合材料制品的工艺过程。
小车
芯模
绕线筒
预浸槽 张力控制器
吐丝嘴
2
基本纤维缠绕机
第七章 缠绕成型工艺
胶液配制 纱团 集束 浸胶
烘干
络纱
湿 法
张力控制
缠 绕
纵、环向缠绕
成 型
芯模制造
工
艺
固化
胶纱纱锭 干
张力控制 法 缠
加热粘流 绕 成
纵、环向缠绕 型 工 艺
脱模 打模喷漆 成品
缠绕工艺流程图 3
第七章 缠绕成型工艺
7.1.1.1 干法缠绕
特点：
与湿法相比，增加了烘干工序，除 去了溶剂。与干法相比，无需整套的预 浸设备，缩短了烘干时间，使缠绕过程 可在室温下进行。提高了制品质量。
6
第七章 缠绕成型工艺
7.1.2 纤维缠绕制品的优点
原因：
(i) 材料表面缺陷是影响其强度的重要因素。表面积越大， 缺陷率越高。缠绕纤维直径很细，降低了微裂纹存在几率； 所用纤维主要是无捻粗纱由于没有经过纺织工序，强度损 失大大减少。 (ii) 避免了布纹经纬交织点与短切纤维末端的应力集中 (iii) 可以控制纤维的方向和数量，使产品实现等强度结构 (ⅳ) 增强材料纤维含量高达80%
将无捻粗纱(或布带)经浸胶后直接缠绕到芯 模上的成型工艺过程。
特点：
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纤维缠绕轨迹：
由圆筒上的螺旋线和 封头上与极孔相切的 空间曲线组成。 螺旋缠绕
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（3）纵向缠绕 （又称平面缠绕）
导丝头在固定平面内 做匀速圆周运动，芯模绕 自轴慢速旋转，导丝头转 一周，芯模转动微小角度， 反映在芯模表面上近似一 个纱片宽度。 纱片与芯模轴线间成0°~ 25°交角， 纤维轨迹是一条单圆平面封闭曲线。
3.3 转速比
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3.1 概述
1. 缠绕规律的内容
描述纱片均匀、稳定、 连续、排布在芯模表面， 以及芯模与导丝头间运 动关系的规律。
2. 缠绕线型分类
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(1) 纤维既不重叠又 不离缝，均匀连续 布满芯模表面。
单切点缠绕 完成一个完整循环缠 绕，极孔圆周上只有 一个切点的情况。
多切点缠绕
完成一个完整循环 缠绕，极孔圆周上 有多个切点的情况
高分子材料成型新技术及模具CAD/CAE/KB：
1) 时序相邻的两切点位置也相邻。即在出现 与初始切点位置相邻的切点以前，极孔上只 有一个切点，这种缠绕线形称单切点线型。
2) 在出现与起始切点位置相邻的切点以前，极孔上 已经出现了两个或两个以上切点，即时序相邻切点 位置不相邻，这种缠绕线形称为多切点线型。
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在极孔上的切点线型排布
3 3 2 1
1
2
纤维从切点1绕到 与它时序相邻的切 点2时，芯模转过 o/2 中心角为360双切点线型 单切点线型 单切点与双切点排布图
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弯管芯模，灰色为圆 环面，绿色为柱面
机器缠绕芯模数个 来回后的纤维分布
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导丝头缠绕芯模一 层后的纤维分布
复合材料弯管成品
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（2）一个完整循环的切点数及分布规律 a、切点位置“时序相邻”和“位置相邻”的概念
缠绕成型工艺及应用
授 课 人：刘东雷(博士）
单 位：南昌大学机电工程学院
系 所：材料成型系
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目 录
概述 芯模 缠绕规律 缠绕成型工艺 课后作业
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3 缠绕规律
学习内容 3.1 概述 3.2 螺旋缠绕线型
le 1
2r1
b 在芯模筒段，纱片的有效宽度 b cos
b b’
1 i n
b lc a le 2
D
2r2
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缠满整个筒体的必要条件：
b b D nb n = cos i cos
则： i
b D cos
平面缠绕
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2r1
2r2
b le
1
b
lc
le
2
α
lc
纱片与芯 模的交角 平面缠绕参数关系图 平面缠绕、缠绕角的正切值：
r1 r 2 tg lc le1 le 2
r1、r2—两封头极孔半径； lc—筒身段长度； le1、le2—两封头高度。
在极孔圆周上按时间顺序相继出现的两个切点称 为时序相邻的两切点。
时序相邻的切点的位置只能有两种情况： 1) 两切点紧密排布，中间不能再加入其他切点， 称为两切点“位置相邻”。 2) 两切点之间还可以加入其他切点，称两切点位 置不相邻。
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b、单切点与多切点的概念
(2) 纤维在芯模表 面位置稳定，不 打滑。
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2. 缠绕线型分类
环向缠绕 纵向缠绕 螺旋缠绕
缠绕角通常 为85-90°
封头 纱带 筒身
芯模绕自轴匀速转动，导丝头 在筒身区间作平行于轴线方向 运动。芯模自转一周，导丝头 近似移动一个纱片宽度的缠绕。 该法只能缠绕直筒段，相邻纱 片之间相接而不相交，其缠绕 角在85°~90°之间。
每条纤维都对应于极孔圆周上的 一个切点，相同方向邻近纱片之 间相接而不相交，不同方向的纤 维则相交。当纤维均匀缠满芯模 表面时实际以构成了双层。
螺旋缠绕
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芯模绕自轴匀速转动，导丝头依特 定速度沿芯模轴线方向往复运动。
可以缠绕圆筒段，也 可缠绕端头(封头)。
b
环向缠绕
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纱片螺距：
W＝πDctgα
W b D α W 环向缠绕参数关系图 πD
纱片宽：
b＝Wsinα = πDctgαsinα ＝πDcosα
D
α
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(2) 螺旋缠绕 又称测地线缠绕，芯模绕自身轴线匀速转动，导丝头按 一定的速比要求沿轴线方向往复运动。芯模的筒身和封 头上就实现了交叉缠绕。其缠绕角一般为45°－70°。
b b’
D
作业：1、什么是螺旋缠绕？
2、写出平面缠绕速比的表达式并加以证明。
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3.2 螺旋缠绕线型
连续纤维缠绕 在芯模表面上 的排布型式
3.2.1 纤维在芯模表面均匀布满的条件 （1）一个完整循环的概念 螺旋缠绕时，由导丝头引入的纤维自芯模上 某点开始 ( 空间点 ) ，导丝头经过若干次往返运动 后，又缠回到原来的起始点上 ( 空间点 ) 。这样在 芯模上所完成的一次 ( 不重复 ) 布线称为“标准 线”。完成一个标准线缠绕称为一个完整循环。 “标准线”是反映缠绕规律的基本线型。
πD
a
D
△θ
s
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平面缠绕的速比： 单位时间内，芯模旋转周数与导丝头绕芯模旋转的圈数比 或绕丝头转一圈时导丝头绕芯模旋转的圈数。
纱片宽度
b i D cos
缠绕角
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证明 ： 因为芯模转一周时，恰好纱片在芯模上布满一 层。设此时导丝头转了n圈，由速比定义有：