[精选]缠绕成型工艺(PPT31页)5411.ppt
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1、 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（100200m/min）;劳动卫生条件好；预浸设备投资大。
2、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
3、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
4、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14 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
5、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；
6、2、具有锥度，不小于1/1000(便于脱模)。7.2.3 芯模设计 P165169 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 缠绕成型工艺（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
7、）图7-15 环向缠绕7.3 缠绕规律封头 纱带 筒身b 课件第七章 缠绕成型工艺纱片螺距：WDctg 纱片宽：bDcos 则：b wsin 其中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7.3 缠绕规律WDDb90 80 70 60 50 402.01.51.00.750.500.250 课件第七章 缠绕成型工艺（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7.3 缠绕规
8、律 课件第七章 缠绕成型工艺（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7.3 缠绕规律 课件第七章 缠绕成型工艺 平面缠绕、缠绕角的正切值为：图7-19 平面缠绕参数关系图7.3 缠绕规律lcle1le22r12r2baD sDlcb 课件第七章 缠绕成型工艺平面缠绕的速比：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 7.3 缠绕规律 课件第七章 缠绕
9、成型工艺 缠满整个筒体的必要条件是：=则：bb7.3 缠绕规律 课件第七章 缠绕成型工艺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。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。7.3.2 螺旋缠绕线型 课件第七章 缠绕成型工艺（2）一个完整循环的切点数及分布规律a、切点位置“时序
10、相邻”和“位置相邻”的概念 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，则 称为两切点“位置相邻”。2）、两切点之间还可以加入其他切点，称此两切点位 置不相邻。7.3.2 螺旋缠绕线型 课件第七章 缠绕成型工艺b、单切点与多切点的概念 完成一个完整循环缠绕，极孔圆周上只有一个切点的情况称单切点缠绕。完成一个完整循环缠绕，极孔圆周上有多个切点的情况称多切点缠绕。完成一个完整的循环缠绕有两种情况：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
11、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。7.3.2 螺旋缠绕线型 课件第七章 缠绕成型工艺 在极孔上的切点线型排布见图7-20，7-21。单切点线型 双切点线型图7-20 单切点与双切点排布图7.3.2 螺旋缠绕线型12 33124 课件第七章 缠绕成型工艺n=3 n=4 n=5图7-21 多切点的排布图7.3.2 螺旋缠绕线型1231231234123412345142531352415432 课件第七章 缠绕成型工艺c、一个完整循环的n个切点必将等分极孔圆周 由于芯模匀速转动，丝嘴每往返一
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