缠绕成型课堂教学

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1、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。图7-1缠绕工艺流程图干法缠绕特点：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：

2、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。7.1.2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。一般情况下纤维需进行表面处理。玻璃纤维的选用要求

3、有6条，P161。（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：①工艺性好；②断裂延伸率与纤维匹配；③固化收缩率低并毒性小;④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。7.1.3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

4、.2芯模7.2.1芯模材料7.2.1.1常用材料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1～4P163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。7.2.2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

5、，图7-27-37-47.2.2.3石膏隔板组合式芯模图7-57.2.2.4管道芯模整体式芯模开缩式芯模图7-67-7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7.3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

6、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。（1）环向缠绕芯模自转一周，导丝头近似移动一个纱片宽度的缠绕，称环向缠绕。（只能缠绕直筒段）图7-15环向缠绕封头纱带筒身b纱片螺距：W＝πDctgα纱片宽：b＝πDcosα则：b＝wsinα其中α是纱片与芯模轴线的交角称缠绕角。图7-16环向缠绕参数关系图WπDαDb9080706050402.01.51.00.750.500.250（2）螺旋缠绕定义：芯模绕自轴匀速转动，导丝头以特定速度沿芯模轴线方向往复运动的缠绕

7、方式称螺旋缠绕。此缠绕方式不仅可以缠绕圆筒段，而且缠绕端头(封头)。图7-17。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。图7-17螺旋缠绕（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，芯模转动的微小角度近似一个纱片宽度，这种缠绕方法称为平面缠绕。图7-18平面缠绕平面缠绕、缠绕角的正切值为：图7-19平面缠绕参数关系图lcle1le22r12r2baD△θsπDlcbα平面缠绕的速比：芯模旋转周数与导丝头绕芯模旋转的圈数比。证明：因为芯模转一周时，恰

8、好纱片在芯模上布满一层。设此时丝头转了n圈，由速比定义有：在芯模筒段，纱片的有效宽度缠满整个筒体的必要条件是：=则：bb’7.3.2螺旋缠绕线型7.3.2.1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