缠绕成型工艺

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,课件,7.1.1,纤维缠绕工艺的分类,第七章,缠绕成型工艺,7.,缠绕成型工艺,7.1,概述,7.1.1,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。,工艺流程图：,P159,图,7-1,干法缠绕、湿法缠绕。,7.1.1.1,干法缠绕,将预浸纱带（或预浸布），在缠绕机上经加热至粘流状态并缠绕到芯模上的成型工艺过程。,课件,第七章,缠绕成型工艺,图,7-1,缠绕工艺流程图,7.1.1,纤维缠绕工艺的分类,课件,第七章,缠绕成型工艺,干法缠绕特点：,制品质量稳定（含胶量、尺寸等）；缠绕速度快（,100,200m/min,）,;,劳动卫生条件好；预浸设备投资大。,7.1.1.2,湿法缠绕,将无捻粗纱经浸胶后直接缠绕到芯模上的成型工艺过程。,特点：,不需要预浸渍设备，设备投资少；便于选材；纱片质量及张力需严格控制，固化时易产生气泡。,7.1.1.3,半干法缠绕,将无捻粗纱浸胶后，随即预烘干，然后缠绕到芯模上的成型工艺方法。,7.1.1,纤维缠绕工艺的分类,课件,第七章,缠绕成型工艺,7.1.2,纤维缠绕制品的优点,（,1,）比强度高,（比强度高的原因有四点,P160,）;,（,2,）生产成本低,（玻璃纤维用量可达,80,）;,（,3,）生产效率高,（可实现机械化、自动化操作）。,7.1.3,原材料,主要有纤维增强材料与树脂两大类。,（,1,）增强材料,主要是中碱、无碱粗纱。另外有玻璃布带、碳纤维等。应根据不同产品对性能的要求进行选用。,7.1.2,纤维缠绕制品的优点,一般情况下纤维需进行表面处理。玻璃纤维的选用要求有,6,条，,P161,。,课件,第七章,缠绕成型工艺,（,2,）树脂体系,包括树脂及各种助剂、填料等。,常用的有：,不饱和聚酯树脂，环氧树脂（双酚,A,型）、酚醛环氧树脂（环氧改性酚醛树脂）。,选用要求：,工艺性好；,断裂延伸率与纤维匹配；,固化收缩率低并毒性小,;,来源广泛,价格低。,7.1.4,缠绕制品的应用范围,军工方面：,航空、航天、导弹（发动机壳体、高压容器、导弹发射筒等）。,民用方面：,化工、石油、环保、建筑等领域的管道、贮罐等。,7.1.2,纤维缠绕制品的优点,课件,第七章,缠绕成型工艺,7.1.3,缠绕工艺的现状及发展,发展方向,:,高性能材料和功能材料,主要用于高科技领域,;,军工使用转向民用；提高自动控制水平，提高生产效率；降低生产成本。,7.2,芯模,7.2.1,芯模材料,7.2.1.1,常用材料,作业：,1,、干法缠绕、湿法缠绕的特点分别是什么？,2,、缠绕制品的优点是什么？,3,、缠绕制品比强度高的原因是什么？,7.1.3,缠绕工艺的现状及发展,课件,第七章,缠绕成型工艺,芯模材料对制品的影响主要有：,膨胀系数对产品尺寸的影响；,弹性模量对产品尺寸精度的影响；,导热系数对产品固化度的影响；,芯模中水份对产品固化的影响。,7.2.1.3,选择芯模材料应注意的问题,1,4 P163,主要是钢材、木材、塑料、铝、石膏、水泥等。水泥、石膏芯模材料的性能见表,7-1。,7.2.1.2,芯模材料对制品的影响,石膏模与钢模的比较见表,7-2,。,7.2.1,芯模材料,课件,第七章,缠绕成型工艺,7.2.2,芯模的结构形式,7.2.2.1,实心或空心整体式芯模,采用易敲碎的材料或可溶性的盐类。,7.2.2.2,组合式芯模,分瓣式、隔板式、捆扎式、框架装配式，,图,7-2 7-3 7-4,7.2.2.3,石膏隔板组合式芯模,图,7-5,7.2.2,芯模的结构形式,课件,第七章,缠绕成型工艺,7.2.2.4,管道芯模,整体式芯模,开缩式芯模,图,7-6 7-7,整体式芯模,用于直径小于,800mm,的管子生产。,开缩式芯模,用于直径大于,800mm,的管子生产。,要求：,1,、具有经抛光的高精度表面；,2,、具有锥度，不小于,1/1000(,便于脱模,),。,7.2.3,芯模设计,P165,169,自学,7.2.2,芯模的结构形式,课件,第七章,缠绕成型工艺,7.3,缠绕规律,7.3.1,概述,7.3.1.1,缠绕规律的内容,对缠绕线形的两点要求：,（,1,）纤维既不重合又不离缝，均匀连续布,满芯模表面。,（,2,）纤维在芯模表面位置稳定，不打滑。,7.3.1.2,缠绕线型分类,环向缠绕,纵向缠绕,螺旋缠绕,所谓缠绕规律是描述纱片均匀、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。,7.3,缠绕规律,课件,第七,章,章,缠绕,成,成型,工,工艺,（,1,）环,向,向缠,绕,绕,芯模,自,自转,一,一周,，,，导,丝,丝头,近,近似,移,移动,一,一个,纱,纱片,宽,宽度,的,的缠,绕,绕，,称,称环,向,向缠,绕,绕。,（,（只,能,能缠,绕,绕直,筒,筒段,）,）,图,7-15,环向,缠,缠绕,7.3,缠绕,规,规律,封头,纱带,筒身,b,课件,第七,章,章,缠绕,成,成型,工,工艺,纱片,螺,螺距,：,：,W,Dctg,纱片,宽,宽：,b,Dcos,则：,b,wsin,其中,是纱片,与,与芯模,轴,轴线的,交,交角称,缠,缠绕角,。,。,图,7-16,环向缠,绕,绕参数,关,关系图,7.3,缠绕规,律,律,W,D,D,b,90 80 70 60 50 40,2.0,1.5,1.0,0.75,0.50,0.25,0,课件,第七章,缠绕成,型,型工艺,（,2,）螺旋,缠,缠绕,定义：,芯模绕,自,自轴匀,速,速转动,，,，导丝,头,头以特,定,定速度,沿,沿芯模,轴,轴线方,向,向往复,运,运动的,缠,缠绕方,式,式称螺,旋,旋缠绕,。,。,此缠绕,方,方式不,仅,仅可以,缠,缠绕圆,筒,筒段，,而,而且缠,绕,绕端头,(,封头,),。图,7-17,。,纤维缠,绕,绕轨迹,：,：,由圆筒,上,上的螺,旋,旋线和,封,封头上,与,与极孔,相,相切的,空,空间曲,线,线组成,。,。,图,7-17,螺旋缠,绕,绕,7.3,缠绕规,律,律,课件,第七章,缠绕成,型,型工艺,（,3,）纵向,缠,缠绕,（,（又,称,称平面,缠,缠绕）,导丝头,在,在固定,平,平面内,做,做匀速,圆,圆周运,动,动，芯,模,模绕自,轴,轴慢速,旋,旋转，,导,导丝头,转,转一周,，,，芯模,转,转动的,微,微小角,度,度近似,一,一个纱,片,片宽度,，,，这种,缠,缠绕方,法,法称为,平,平面缠,绕,绕。,图,7-18,平面缠,绕,绕,7.3,缠绕规,律,律,课件,第七章,缠绕成,型,型工艺,平面缠,绕,绕、缠,绕,绕角的,正,正切值,为,为：,图,7-19,平面缠,绕,绕参数,关,关系图,7.3,缠绕规,律,律,l,c,l,e1,l,e2,2,r,1,2,r,2,b,a,D,s,D,l,c,b,课件,第七章,缠绕成,型,型工艺,平面缠,绕,绕的速,比,比：,芯模旋,转,转周数,与,与导丝,头,头绕芯,模,模旋转,的,的圈数,比,比。,证明,：,：,因为芯,模,模转一,周,周时，,恰,恰好纱,片,片在芯,模,模上布,满,满一层,。,。设此,时,时丝头,转,转了,n,圈，由,速,速比定,义,义有：,在芯模,筒,筒段，,纱,纱片的,有,有效宽,度,度,7.3,缠绕规,律,律,课件,第七章,缠绕成,型,型工艺,缠满整,个,个筒体,的,的必要,条,条件是,：,：,=,则：,b,b,7.3,缠绕规,律,律,课件,第七章,缠绕成,型,型工艺,7.3.2,螺旋缠,绕,绕线型,7.3.2.1,纤维在,芯,芯模表,面,面均匀,布,布满的,条,条件,（,1,）一个,完,完整循,环,环的概,念,念,螺旋缠,绕,绕时，,由,由导丝,头,头引入,的,的纤维,自,自芯模,上,上某点,开,开始（,空,空间点,）,），导,丝,丝头经,过,过若干,次,次往返,运,运动后,，,，又缠,回,回到原,来,来的起,始,始点上,（,（空间,点,点）。,这,这样在,芯,芯模上,所,所完成,的,的一次,（,（不重,复,复）布,线,线称为,“,“标准,线,线”。,完,完成一,个,个标准,线,线缠绕,称,称为一,个,个完整,循,循环。,“标准,线,线”是,反,反映缠,绕,绕规律,的,的基本,线,线型。,作业：,1,、什么,是,是螺旋,缠,缠绕？,2,、写出,平,平面缠,绕,绕速比,的,的表达,式,式并加,以,以证明,。,。,7.3.2,螺旋缠,绕,绕线型,课件,第七章,缠绕成,型,型工艺,（,2,）一个,完,完整循,环,环的切,点,点数及,分,分布规,律,律,a,、切点,位,位置“,时,时序相,邻,邻”和,“,“位置,相,相邻”,的,的概念,在极孔,圆,圆周上,按,按时间,顺,顺序相,继,继出现,的,的两个,切,切点称,为,为时序,相,相邻的,两,两切点,。,。,时序相,邻,邻的切,点,点的位,置,置只能,有,有两种,情,情况：,1,）、两,切,切点紧,密,密排布,，,，中间,不,不能再,加,加入其,他,他切点,，,，则,称为两,切,切点“,位,位置相,邻,邻”。,2,）、两,切,切点之,间,间还可,以,以加入,其,其他切,点,点，称,此,此两切,点,点位,置不相,邻,邻。,7.3.2,螺旋缠,绕,绕线型,课件,第七章,缠绕成,型,型工艺,b,、单切,点,点与多,切,切点的,概,概念,完成一,个,个完整,循,循环缠,绕,绕，极,孔,孔圆周,上,上只有,一,一个切,点,点的情,况,况称单,切,切点缠,绕,绕。,完成一,个,个完整,循,循环缠,绕,绕，极,孔,孔圆周,上,上有多,个,个切点,的,的情况,称,称多切,点,点缠绕,。,。,完成一,个,个完整,的,的循环,缠,缠绕有,两,两种情,况,况：,1,）时序,相,相邻的,两,两切点,位,位置也,相,相邻。,即,即在出,现,现与初,始,始切点,位,位置相,邻,邻的切,点,点以前,，,，极孔,上,上只有,一,一个切,点,点，这,种,种缠绕,线,线形称,单,单切点,线,线型。,2,）在出,现,现与起,始,始切点,位,位置相,邻,邻的切,点,点以前,，,，极孔,上,上已经,出,出现了,两,两个或,两,两个以,上,上切点,，,，即时,序,序相邻,切,切点位,置,置不相,邻,邻，这,种,种缠绕,线,线形称,为,为多切,点,点线型,。,。,7.3.2,螺旋缠,绕,绕线型,课件,第七章,缠绕成,型,型工艺,在极孔,上,上的切,点,点线型,排,排布见,图,图,7-20,，,7-21,。,单切点,线,线型,双,双切点,线,线型,图,7-20,单切点,与,与双切,点,点排布,图,图,7.3.2,螺旋缠,绕,绕线型,1,2,3,3,1,2,4,课件,第七章,缠绕成,型,型工艺,n=3n=4n=5,图,7-21,多切点,的,的排布,图,图,7.3.2,螺旋缠,绕,绕线型,1,2,3,1,2,3,1,2,3,4,1,2,3,4,1,2,3,4,5,1,4,2,5,3,1,3,5,2,4,1,5,4,3,2,课件,第七章,缠绕成,型,型工艺,c,、一个,完,完整循,环,环的,n,个切点,必,必将等,分,分极孔,圆,圆周,由于芯,模,模匀速,转,转动，,丝,丝嘴每,往,往返一,次,次的时,间,间又相,同,同。因,此,此，一,个,个完整,循,循环的,n,点切点,必,必将等,分,分极孔,圆,圆周。,3,）、纤,维,维在芯,模,模表面,均,均匀布,满,满的条,件,件,a,、一个,完,完整循,环,环的诸,切,切点均,布,布在极,孔,孔圆周,上,上。,b,、位置,相,相邻的,两,两切点,所,所对应,的,的纱片,在,在筒身,段,段错开,的,的距,离等于,一,一个纱,片,片宽度,。,。,作业：,1,、什么,是,是“标,准,准线”,缠,缠绕？,2,、在螺,旋,旋缠绕,中,中什么,是,是切点,的,的“时,序,序相邻,”,”？什,么,么是“,位,位置,相邻”,？,？,3,、螺旋,缠,缠绕中