缠绕成型(2)汇总

高分子材料成型新技术及模具CAD/CAE/KBE研究室
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
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。
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。
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
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：
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)。
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
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°。
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
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。
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
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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，这种缠绕线形称单切点线型。
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。
(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。
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
ห้องสมุดไป่ตู้
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