课件
芯 模 的 结 构 形 式
7.2.2
第七章 缠绕成型工艺
7.2.2.4 管道芯模
整体式芯模 图7-6 7-7 开缩式芯模 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
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。
第七章 缠绕成型工艺
7.1.2 纤维缠绕制品的优点
课件
纤 维 7.1.3 原材料 缠 主要有纤维增强材料与树脂两大类。 绕 （1）增强材料 制 主要是中碱、无碱粗纱。另外有玻璃布带、碳纤维 品 等。应根据不同产品对性能的要求进行选用。 的 一般情况下纤维需进行表面处理。玻璃纤维的选用 优 要求有6条， P161 。 点
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
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 图7-5 7-3 7-4 7.2.2.3 石膏隔板组合式芯模
b b’
缠 绕 规 律
7.3
D
第七章 缠绕成型工艺
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。
课件
螺 旋 缠 绕 线 型
7.3.2
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。
课件
缠 绕 规 律
7.3
图7-17 螺旋缠绕
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。
课件
缠 绕 规 律
7.3
图7-18 平面缠绕
第七章 缠绕成型工艺
S0-表示线形； M——一个完整循环芯模转数； n——切点数，也是一个完整循环导丝头往返次数。
表7-3 给出了6切点以内的S0所对应的n、K、N、θn值。
第七章 缠绕成型工艺
7.3.3 螺旋缠绕的转速比
课件
M i0 S0 n
芯模转数与导丝头往返次数之比。 考虑到速比微调部分（即纱片宽度对应角度）的影响， 实际转速比：
7.3.2
2、在螺旋缠绕中什么是切点的“时序相邻”？什么是
“位置 相邻”？ 3、螺旋缠绕中，纤维均匀布满芯模的充要条件是什么？ 4、芯模转角θn的公式推导。
第七章 缠绕成型工艺
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7.3.2.2 纤维缠绕芯模转角（即缠绕中心角）与线型的关系 设完成一个n切点的完整循环缠绕，芯模转角为θ， 导丝头每往返一次芯模转角为θn，则： θn＝θ/n θn的推导： P173-174 单切点： θ1=（1+N）360°±Δθ
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由于芯模匀速转动，丝嘴每往返一次的时间又相同。 因此，一个完整循环的n点切点必将等分极孔圆周。 3）、纤维在芯模表面均匀布满的条件 a、一个完整循环的诸切点均布在极孔圆周上。 b、位臵相邻的两切点所对应的纱片在筒身段错开的距 离等于一个纱片宽度。
作业： 1、什么是“标准线”缠绕？
螺 旋 缠 绕 线 型
转 速 比
7.3.3
K i ( N) 360 n n 360
n

芯模转角微小增量△θ的计算：
b 360 cos D
b-纱片宽度；α-缠绕角。
第七章 缠绕成型工艺
7.3.4 线型设计 7.4 缠绕工艺设计
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缠 绕 工 器的结构选型 P180~182
K值需要使K/n为最简真分数。
第七章 缠绕成型工艺
例： n＝8 由上述分析可知： K/n＝1/8，3/8，5/8，7/8
课件
螺 旋 缠 绕 线 型
7.3.2
在一个完整循环中，切点数不同，纤维缠绕的线型不同； 如果在一个完整的循环中，切点数相同而切点排布顺序不同， 则线型也不相同；切点数相同，而切点排布顺序也相同，导 丝头往返一次芯模旋转的N值不同，线型也不相同。 “线型”以导丝头往返一次芯模旋转的转数来表示: S0＝ θn /360° ＝ K/n + N＝M/n M=K + nN
7.1.2
（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）。
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。
课件
纤 维 缠 绕 制 品 的 优 点
7.1.2
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。
第七章 缠绕成型工艺
7.1.1 纤 维 缠 绕 工 艺 的 分 类
图7-1 缠绕工艺流程图
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第七章 缠绕成型工艺
7.1.1 纤 维 缠 绕 工 艺 的 分 类
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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
螺 旋 缠 绕 线 型
7.3.2
2 ）在出现与起始切点位臵相邻的切点以前，极孔上已 经出现了两个或两个以上切点，即时序相邻切点位臵不 相邻，这种缠绕线形称为多切点线型。
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。
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螺 旋 缠 绕 线 型
7.3.2
3 3 2 1
1
2
4
单切点线型
第七章 缠绕成型工艺
课件
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 。 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；
芯 模 材 料
7.2.1
导热系数对产品固化度的影响；
（N=0，1，2，· · · · · · ）
螺 其中Δθ是使位臵相邻的两切点，对应的纱片在筒身段 旋 错开一个纱片的距离。 缠 绕 两切点：一个完整循环导丝头往返2次才错过一个Δθ，导丝 线 头往返一次时应错开Δθ/2。则有： 型 θ2=（1/2+N）360°±Δθ/2
三切点： θ3=（1/3+N）360°±Δθ/3 n个切点： θn=（1/n+N）360°±Δθ/n
第七章 缠绕成型工艺 7. 缠绕成型工艺
7.1.1 纤 维 缠 绕 工 艺 的 分 类
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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 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 干法缠绕、湿法缠绕。
7.3.2
第七章 缠绕成型工艺
课件
但是，n≥3时各切点的排序与时间顺序不一定一致， 如图7-21，例如θ3有2个值： θ3-1=（1/3+N）360°±Δθ/3
θ3-2=（2/3+N）360°±Δθ/3 θ5有4个值：
螺 旋 缠 绕 线 型
7.3.2
θ5-1=（1/5+N）360°±Δθ/5
θ5-2=（2/5+N）360°±Δθ/5 θ5-3=（3/5+N）360°±Δθ/5 θ5-4=（4/5+N）360°±Δθ/5 则对于θn有： θn＝（K/n +N）360°±△θ/n
7.3
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。
2.0 1.5 1.0 0.75 0.50 0.25 0
W
90
80
70
60
50
40
图7-16 环向缠绕参数关系图
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。
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“时序相邻”和“位置相邻”的概念
课件
螺 旋 缠 绕 线 型
7.3.2
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臵只能有两种情况：
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“位臵相邻”。