缠绕成型(2)汇总
(工艺技术)缠绕成型工艺
缠绕成型工艺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。
决定产品形状的模具基本纤维缠绕机浸胶 胶纱纱锭 张力控制 固化 打模喷漆 脱模 芯模制造胶液配制纱团集束烘干 络纱 加热粘流纵、环向缠绕张力控制 纵、环向缠绕成品湿法缠绕干法缠绕玻璃钢.高压储气罐/碳纤维球1.1.1 干法缠绕将预浸纱带(或预浸布)，在缠绕机上经加热软化至粘流状态并缠绕到芯模上的成型工艺过程。
干法缠绕特点:制品质量稳定(预浸纱由专用预浸设备制造，能较严格地控制纱带的含胶量和尺寸)；缠绕速度快(100～200m/min); 缠绕设备清洁，劳动卫生条件好；预浸设备投资大。
干法缠绕制品质量较稳定，并可大大提高缠绕速度，可达到100m／min～200m／min。
缠绕设备清洁．劳动卫生条件较好。
1.1.2 湿法缠绕将无捻粗纱(或布带)经浸胶后直接缠绕到芯模上的成型工艺过程。
此法无须另行配置浸渍设备。
对材料要求不严，便于选材，故比较经济纱片质量及缠绕过程中张力不易控制。
特点：不需要预浸渍设备，设备投资少；对材料要求不严，便于选材；纱片质量不易控制和检验；张力不易控制；胶液中存在大量溶剂，固化时易产生气泡；浸胶辊、张力辊等要经常维护刷洗。
湿法缠绕工艺流程:原 材 料缠 绕 设 备打磨喷漆胶液配制纱团集束固化浸胶脱模 张力控制纵、环芯模制造制品浸 胶 缠 绕增强材料：应用最广、量最大的是玻璃纤维。
此外有碳纤维，Kevlar 纤维等。
卧式缠绕机缠绕设备立式缠绕机卧式缠绕机立式缠绕机缠绕机构纱架浸胶槽张力控制器1.1.3 半干法缠绕将无捻粗纱(或布带)浸胶后，随即预烘干，然后缠绕到芯模上的成型工艺方法与湿法相比，增加了烘干工序，除去了溶剂。
与干法相比，无需整套的预浸设备，缩短了烘干时间，使缠绕过程可在室温下进行。
提高了制品质量。
1.2 纤维缠绕制品的优点(1) 比强度高FWRP的比强度3倍于钛，4倍于钢i) 材料表面缺陷是影响其强度的重要因素。
复合材料缠绕成型工艺
缠绕成型工艺流程（一）
纱团
纱架
浸胶
胶槽
张力控制
张力辊
缠绕
芯模
固化
固化炉
加工
（工艺流程图）
加工机械
树脂胶液 成品
缠绕成型工艺流程（二）
（工艺流程示意图）
缠绕成型工艺流程（三）
（浸胶）
缠绕成型工艺流程（四）
（缠绕）
缠绕成型设备（一）
（结构示意图）
缠绕成型设备（二）
缠绕规律（七）
分析方法：标准线法和切点法
标准线法的基本点就是通过容器表面的某一 特征线— “标准线”来研究制品的结构尺寸与 导丝头、芯模相对运动规律。这种方法直观性， 但分析演算过程较为复杂，精确性也不太高。
切点法是研究缠绕线型在极孔上对应切点 的分布规律，研究纤维缠绕芯模转角与线型， 速比之间的关系。该方法的理论性较强，数学 推导比较严密。
思考题
1）缠绕设备的主要组成部分及其作用。 2）环向缠绕时，为什么缠绕角要大于70度？
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。这样，当纤维均 匀缠满芯模表面时实际以构成了双层。
缠绕规律（六）
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，芯模转动一个微 小角度，反映在芯模表面为近似一个纱片宽度。纱片依次连续 缠绕到芯模上，各纱片均与极孔相切，相互紧挨着而不交叉。 缠绕轨迹近似一个平面单圆封闭曲线。
缠绕只能在筒身段进行，不能缠封头。相邻纱片之间 相接而不相交，其缠绕角在85°~90°之间。
缠绕规律（四）
b
a D
W
缠绕成型工艺实验
2.高压氧气瓶铝内胆缠绕芯模；3.圆轴钢模；4.600Tex缠绕纱五．实验步骤1.在老师的指导下，熟悉计算机控制缠绕机的操作程序，开启缠绕机，在“机器调整”的窗口下使小车、伸臂、丝嘴分别以较慢的速度正反向动作一次，并回到原点。
2.根据轴对称压力容器缠绕模具的基本尺寸（如图1、图2）和缠绕线性要求设定缠绕机的材料参数、工艺参数并保存好缠绕文件；材料参数纱团数树脂含量纤维密度（3/g cm）纱片宽度（mm）纤维Tex（g/km）树脂密度(3/g cm)是否采用计算机设定张力张力采样间隔(s)2 30% 2.54 4 1200 1.25 0 103.按纱团数要求，安装纱团、排好纱线、安装模具；4.挂上纤维束，开始试验模型缠绕；5.换上圆轴钢模，按上述2—4步骤做定长管非测地线稳定缠绕的实践操作。
五．思考与讨论1.纤维缠绕成型工艺的技术特点是什么？纤维缠绕成型的优点①能够按产品的受力状况设计缠绕规律，使能充分发挥纤维的强度；②比强度高：一般来讲，纤维缠绕压力容器与同体积、同压力的钢质容器相比，重量可减轻40～60%；③可靠性高：纤维缠绕制品易实现机械化和自动化生产，工艺条件确定后，缠出来的产品质量稳定，精确；④生产效率高：采用机械化或自动化生产，需要操作工人少，缠绕速度快（240m/min），故劳动生产率高；⑤成本低：在同一产品上，可合理配选若干种材料（包括树脂、纤维和内衬），使其再复合，达到最佳的技术经济效果。
缠绕成型的缺点①缠绕成型适应性小，不能缠任意结构形式的制品，特别是表面有凹的制品，因为缠绕时，纤维不能紧贴芯模表面而架空；②缠绕成型需要有缠绕机，芯模，固化加热炉，脱模机及熟练的技术工人，需要的投资大，技术要求高，因此，只有大批量生产时才能降低成本，才能获得较的的技术经济效益。
2.纤维缠绕时纤维张力大小有何影响？(1)张力对制品机械性能有影响。
张力过小，则制品强度偏低。
（2）张力对制品密实程度有影响。
回转体零件的缠绕成型工艺
题目：回转体零件的缠绕成型工艺【摘要】本论文主要阐述了回转体复合材料的缠绕成型规律以及其成型工艺过程，选择玻璃钢储罐的喷射缠绕成型工艺来综合概述复合材料的制备。
主要介绍了缠绕成型的具体操作，缠绕机的构成部分。
最后用喷射缠绕综合法制备玻璃钢储罐的全过程，包括原材料的制备，生产的工艺路线等。
关键词：纤维缠绕芯模缠绕机玻璃钢储罐喷射缠绕结构层Abstract: The caption .............Key words:目录1.缠绕成型概述 (19)1.1纤维缠绕成型技术 (20)1.1.1缠绕成型的应用 (21)1.1.2缠绕成型工艺分类 (19)1.1.3缠绕成型的特点 (20)1.2缠绕成型工艺流程 (21)2.缠绕成型工艺流程 (19)2.1芯模 (20)2.2芯模材料 (21)3.缠绕机 (19)3.1缠绕机的结构 (20)3.2机械式缠绕机的类型 (21)4.纤维缠绕机的影响因素 (19)4.1纤维缠绕成型特点 (20)5.玻璃钢储罐 (21)5.1玻璃钢储罐的性能 (19)5.2玻璃钢储罐的工艺方案 (20)5.2.1玻璃钢成型工艺 (21)5.2.2纤维缠绕玻璃钢 (19)5.3喷射缠绕成型优点 (20)6.产品的制备 (21)6.1材料准备 (19)6.2模具准备 (20)6.3喷射成型设备 (21)6.4喷射成型工艺控制 (19)6.4.1喷射工艺参数选择 (20)6.4.2喷射成型 (21)7.结构层成型 (19)7.1产品的主要承力层 (20)7.1.1工艺参数 (21)7.2外保护层 (19)7.3生产工艺流程 (20)7.4主要生产工序及技术要求 (21)结束语 (19)谢辞 (20)文献 (21)1.缠绕成型概述.1.1纤维缠绕成型技术纤维缠绕技术是一种广泛使用的加工技术，也是一种重要的技术手段。
早在上世纪40年代，美国就开始应用玻璃纤维增强塑料(俗称玻璃钢)。
缠绕成型工艺文件
缠绕成型工艺文件缠绕成型工艺是一种常用的制造工艺，广泛应用于航空航天、船舶、汽车、建筑等领域。
本文将从工艺流程、材料选择、设备要求等方面介绍缠绕成型工艺文件的相关内容。
一、工艺流程缠绕成型工艺的流程一般包括以下几个步骤：1. 准备工作：包括确定产品设计要求、选择合适的材料、准备模具等。
2. 简化模型制作：根据产品的几何形状，制作简化模型，用于计算纤维预浸料的用量和布放方式。
3. 纤维预浸料制备：将纤维和树脂进行预浸润处理，以提高纤维和树脂的结合力。
4. 缠绕工艺参数确定：根据产品的要求和纤维预浸料的性能，确定缠绕工艺参数，如缠绕角度、缠绕速度等。
5. 缠绕成型：根据缠绕工艺参数，在模具上进行纤维的缠绕成型。
6. 固化处理：对缠绕成型后的产品进行固化处理，使其达到设计要求的性能。
7. 后续处理：包括修整、表面处理等，以提高产品的外观和性能。
二、材料选择在缠绕成型工艺中，常用的纤维材料包括碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等。
选择合适的纤维材料需要考虑产品的使用环境、强度要求、重量限制等因素。
同时，还需要选择合适的树脂，常见的树脂有环氧树脂、酚醛树脂等。
三、设备要求缠绕成型工艺需要使用一些专用设备，包括缠绕机、模具、树脂喷涂设备等。
缠绕机是实现纤维缠绕的主要设备，其性能和控制系统的稳定性对产品的成型质量有着重要影响。
模具的设计和制作需要根据产品的几何形状和尺寸进行，模具的表面光洁度和耐磨性也是关键因素。
树脂喷涂设备用于将树脂均匀地喷涂到纤维上，以提高纤维和树脂的结合力。
四、缠绕成型工艺文件的编制缠绕成型工艺文件是指对缠绕成型工艺进行规范和记录的文件。
它包括产品的设计要求、工艺参数、材料选择、设备要求、操作规程等内容。
编制缠绕成型工艺文件的目的是为了保证产品的质量和一致性，提高生产效率。
工艺文件的编制应根据实际情况进行，包括以下几个方面：1. 产品设计要求：包括产品的几何形状、尺寸、强度要求等。
2. 工艺参数：根据产品的要求和材料的性能，确定缠绕角度、缠绕速度、固化温度等参数。
缠绕成型工艺
缠绕成型工艺缠绕成型工艺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。
决定产品形状的模具基本纤维缠绕机1.1.1 干法缠绕将预浸纱带(或预浸布)，在缠绕机上经加热软化至粘流状态并缠绕到芯模上的成型工艺过程。
干法缠绕特点:制品质量稳定(预浸纱由专用预浸设备制造，能较严格地控制纱带的含胶量和尺寸)；缠绕速度快(100～200m/min); 缠绕设备清洁，劳动卫生条件好；预浸设备投资大。
干法缠绕制品质量较稳定，并可大大提高缠绕速度，可达到100m ／min ～200m ／min 。
缠绕设备清洁．劳动卫生条件较好。
玻璃钢.高压储气罐/碳纤维球1.1.2 湿法缠绕将无捻粗纱(或布带)经浸胶后直接缠绕到芯模上的成型工艺过程。
此法无须另行配置浸渍设备。
对材料要求不严，便于选材，故比较经济纱片质量及缠绕过程中张力不易控制。
特点：不需要预浸渍设备，设备投资少；对材料要求不严，便于选材；纱片质量不易控制和检验；张力不易控制；胶液中存在大量溶剂，固化时易产生气泡；浸胶辊、张力辊等要经常维护刷洗。
湿法缠绕工艺流程:原 材 料缠绕 设 备打磨喷漆胶液配制纱团集束固化 浸胶脱模 张力控制 纵、环 芯模制造制品 浸 胶 缠 绕增强材料：应用最广、量最大的是玻璃纤维。
此外有碳纤维，Kevlar 纤维等。
卧式缠绕机缠绕设备立式缠绕机卧式缠绕机立式缠绕机缠 绕 机 构纱架浸胶槽1.1.3 半干法缠绕将无捻粗纱(或布带)浸胶后，随即预烘干，然后缠绕到芯模上的成型工艺方法 与湿法相比，增加了烘干工序，除去了溶剂。
与干法相比，无需整套的预浸设备，缩短了烘干时间，使缠绕过程可在室温下进行。
提高了制品质量。
1.2 纤维缠绕制品的优点(1) 比强度高 FWRP 的比强度3倍于钛，4倍于钢i) 材料表面缺陷是影响其强度的重要因素。
表面积越大，缺陷率越高。
缠绕纤维直径很细，降低了微裂纹存在几率；所用纤维主要是无捻粗纱由于没有经过纺织工序，强度损失大大减少。
缠绕成型工艺及应用
缠绕成型工艺及应用缠绕成型工艺是一种常见的制造工艺，它通过将长纤维材料缠绕在模具上，经过热固化或冷固化等加工工艺形成具有一定形状和结构的成品。
这种工艺广泛应用于各个领域，如航空航天、汽车、船舶、化工和建筑等。
缠绕成型工艺的基本原理是利用纤维的延展性和可塑性，通过自动缠绕设备将纤维材料以一定的规律缠绕在模具表面上。
一般情况下，纤维材料包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等。
这些纤维材料具有高强度、耐热、耐腐蚀等特性，能够有效增加成品的强度和耐用性。
在缠绕成型工艺中，常见的缠绕方式有圆周缠绕、斜层缠绕和螺旋缠绕。
圆周缠绕是指沿着模具的轴向方向将纤维材料均匀地缠绕在模具上；斜层缠绕是指将纤维材料以一定的角度缠绕在模具上，这样可以增加成品的强度和刚度；螺旋缠绕是指将纤维材料以螺旋状的方式缠绕在模具上，这样可以使成品具有更好的耐疲劳性能。
缠绕成型工艺的应用十分广泛。
在航空航天领域，缠绕成型工艺可以用于制造飞机机身、发动机外壳和飞行控制面等部件，这些部件需要具有高强度和低重量的特性。
在汽车工业中，缠绕成型工艺可以用于制造车身部件和悬挂系统等，这些部件需要具有高刚度和耐冲击性能。
此外，缠绕成型工艺还可以用于制造船舶的船体、潜水器的壳体等。
在化工领域，缠绕成型工艺可以用于制造化工设备的容器、管道和阀门等。
这些设备需要具有耐腐蚀性和耐高温性能。
在建筑领域，缠绕成型工艺可以用于制造各种异型结构件，如碳纤维制品、玻璃纤维制品和混凝土增强材料等。
总的来说，缠绕成型工艺是一种重要的制造工艺，它可以制造出高性能、轻量化和耐用的成品。
随着纤维材料的发展和工艺的不断改进，缠绕成型工艺在各个领域的应用也将更加广泛。
第《7》章缠绕成型工艺汇总
7 缠绕成型工艺 7.1 概述
7.2 芯模 7.3 缠绕规律 7.4 缠绕工艺设计
1
第七章 缠绕成型工艺
7.1 概述
7.1.1 纤维缠绕工艺的分类
决定产品形状的模具
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。
小车
芯模
绕线筒
预浸槽 张力控制器
吐丝嘴
2
基本纤维缠绕机
第七章 缠绕成型工艺
胶液配制 纱团 集束 浸胶
烘干
络纱
湿 法
张力控制
缠 绕
纵、环向缠绕
成 型
芯模制造
工
艺
固化
胶纱纱锭 干
张力控制 法 缠
加热粘流 绕 成
纵、环向缠绕 型 工 艺
脱模 打模喷漆 成品
缠绕工艺流程图 3
第七章 缠绕成型工艺
7.1.1.1 干法缠绕
特点：
与湿法相比，增加了烘干工序，除 去了溶剂。与干法相比，无需整套的预 浸设备，缩短了烘干时间，使缠绕过程 可在室温下进行。提高了制品质量。
6
第七章 缠绕成型工艺
7.1.2 纤维缠绕制品的优点
原因：
(i) 材料表面缺陷是影响其强度的重要因素。表面积越大， 缺陷率越高。缠绕纤维直径很细，降低了微裂纹存在几率； 所用纤维主要是无捻粗纱由于没有经过纺织工序，强度损 失大大减少。 (ii) 避免了布纹经纬交织点与短切纤维末端的应力集中 (iii) 可以控制纤维的方向和数量，使产品实现等强度结构 (ⅳ) 增强材料纤维含量高达80%
将无捻粗纱(或布带)经浸胶后直接缠绕到芯 模上的成型工艺过程。
特点：
缠绕成型工艺
缠绕成型工艺在现代工业生产中，缠绕成型工艺作为一种重要的制造技术，广泛应用于多个领域，为我们的生活带来了诸多便利。
缠绕成型工艺是一种将连续的纤维丝束或带材按照特定的规律缠绕在芯模上，然后通过固化等处理步骤，使其成为具有一定形状和性能的复合材料制品的工艺方法。
这种工艺具有许多独特的优点，使其在众多制造工艺中脱颖而出。
首先，缠绕成型工艺能够制造出高强度、高刚度的制品。
由于纤维在缠绕过程中能够按照最优的受力方向进行排列，从而充分发挥纤维的增强作用，使得最终制品具有出色的力学性能。
这一特点使得缠绕成型制品在航空航天、汽车、船舶等对材料性能要求较高的领域得到了广泛应用。
比如，飞机的机翼、火箭的发动机壳体等关键部件，很多都是采用缠绕成型工艺制造的。
其次，缠绕成型工艺具有良好的可设计性。
通过调整纤维的缠绕角度、层数和分布方式，可以精确地控制制品的性能和形状。
这使得设计师能够根据不同的使用需求，定制出具有特定性能的产品，大大提高了产品的适应性和竞争力。
再者，缠绕成型工艺生产效率较高。
相比于一些传统的制造工艺，缠绕成型可以实现自动化生产，减少了人工干预，提高了生产速度和产品的一致性。
而且，在大规模生产中，其成本相对较低，具有明显的经济优势。
缠绕成型工艺的过程看似简单，实则包含了许多复杂的技术环节。
首先是芯模的设计与制造。
芯模是缠绕成型的基础，其形状和尺寸直接决定了最终制品的形状和尺寸。
芯模的材料通常要具有足够的强度和刚度，以承受缠绕过程中的压力和张力，同时还要便于脱模。
然后是纤维的准备。
纤维的种类、规格和性能对制品的质量有着重要影响。
常见的纤维材料有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等。
在缠绕前，纤维需要经过预处理，如浸润树脂、烘干等，以保证纤维与树脂的良好结合。
接下来是缠绕过程。
这是整个工艺的核心环节。
纤维按照预定的规律缠绕在芯模上，缠绕的方式有多种，如环向缠绕、螺旋缠绕和纵向缠绕等。
不同的缠绕方式可以组合使用，以达到最佳的制品性能。
7- 缠绕成型工艺
2、 耐化学腐蚀，使用寿命长
玻璃钢管具有特殊的耐化学腐蚀性能，在管 道纵横交错、星罗棋布的环境下，可根据介质的 要求选择不同的耐腐蚀管道。
3、 水力特性优异
水力学特性是玻璃钢管道的重要特性之一。 水力学特性优异意味着流体压头损失小，可以选 用较小的管径或功率较小的输送泵，从而减少管 线工程初期投资、节省电能，降低运行成本。
模具
7.3 芯模
芯模材料
芯模材料常用的有铝、钢、木材、石膏、
石蜡、聚乙烯醇、低熔点金属等。
7.3 芯模
熔、溶性材料： 石蜡，聚乙烯醇，低熔点金属等。
7.3 芯模
内衬材料，内衬材料是制品的组成部分。 防腐和密封。 橡胶、塑料、不锈钢和铝合金等。
芯模的结构形式
1、整体式芯模
芯模的结构形式
2、组合装配式芯模 分瓣式 隔板式 捆扎式
④生产效率高：机械化自动化生产，缠绕速度快 （200m/min），劳动生产率高； ⑤材料成本低
7.1 概述
缠绕成型的缺点 ①缠绕成型适应性小，不能缠任意结构形式的制 品，特别是表面有凹的制品，因为缠绕时，纤维 不能紧贴芯模表面而架空； ②缠绕成型需要有缠绕机，芯模，固化加热炉， 脱模机及熟练的技术工人，需要的投资大，技术 要求高，因此，只有大批量生产时才能降低成本。
（2）湿法缠绕
湿法缠绕的缺点为： ①树脂浪费大，操作环境差； ②含胶量及成品质量不易控制；
（3）半干法缠绕
半干法缠绕是纤维浸胶，预烘后随即缠绕到芯模 上。 与干法相比，省却了预浸胶工序和设备； 与湿法相比，增加了烘干工序，可使制品中的气 泡含量降低。
三种缠绕方法中，以湿法缠绕应用最为 普遍；干法缠绕仅用于高性能、高精度的 尖端技术领域。
第七章 缠绕成型工艺
第七章 缠绕成型工艺
挤胶辊
纤维
胶辊
胶槽
刮刀 纤维
胶槽
图7-33 沉浸式浸胶
图7-34 表面带胶式浸胶
缠绕速度：（对湿法缠绕） 纱线速度应小于0.9 m/s 小车速度应小于0.75 m/s
固化制度：P188～190
考虑树脂聚合反应的时间和传热时间，固化制度主要 由树脂系统性能和制品要求的物化性能决定。 P189，图7-39 酚醛环氧玻璃钢气瓶的固化制度曲线。
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。
0.75 0.50
称缠绕角。
0.25 0
90
80
b πD
α D
W
70
60
50 40
图7-16 环向缠绕参数关系图
（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：
“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
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。
7.3.3 螺旋缠绕的转速比
缠绕成型工艺
缠绕成型辅助设备（三）
（张力控制机构）
缠绕成型产品及应用
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）。
1947年美国，生产F-84飞机的压缩空气瓶。 北极星A3导弹一、二级发动机壳体用 纤维缠绕玻璃钢取代合金钢，
质量减轻45%，射程由1600km增至4000km。 成本仅是钛合金的1/10。
微裂纹假说;(块状玻璃:40-100MPa, 直径3-9μm玻 纤:1500-4000MPa)
避免了布纹经纬交织点与短纤维末端的应力集中; 可以控制纤维的方向和数量,使产品实现等强度结构; 纤维含量高，可达70％以上。
（2）材料成本低（采用无捻粗纱,减少了纺织和其它
加工费用)
（3）生产效率高（可实现机械化、自动化操作）
缠绕规律
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。于是，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°。 螺旋缠绕的特点：
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。这样，当纤维均 匀缠满芯模表面时实际以构成了双层。
缠绕线型的分类: 环向缠绕 螺旋缠绕 纵向缠绕
缠绕线型的分类
环向缠绕：即沿芯模圆周方向的缠绕。缠绕时，芯模绕自 身轴线作匀速转动，导丝头在平行于轴线方向筒身区间运 动。芯模每转一周，导丝头移动一个纱片宽度，按此循环， 直至纱片布满芯模筒身段表面为止。 环向缠绕的特点：
缠绕只能在筒身段进行，不能缠封头。相邻纱片之间 相接而不相交，其缠绕角在85°~ 90°之间。
民用方面：化工、石油、环保、建筑等领 域的管道、贮罐等。
缠绕成型产品及应用
缠绕成型的工艺参数
缠绕成型的工艺参数
缠绕成型的工艺参数主要包括以下几个方面：
1. 纤维烘干处理及时间：这一步骤主要是对纤维进行烘干处理，以去除其中的水分和杂质，为后续的缠绕工作做准备。
纤维的烘干时间需要控制在一定的范围内，以确保其质量和性能。
2. 浸胶方式及含胶量：浸胶是纤维缠绕过程中的一个重要步骤，它涉及到将纤维浸入到胶液中，使其充分渗透并均匀涂布在纤维表面。
含胶量是指纤维表面涂布的胶液量，它对制品的性能和外观质量都有一定的影响。
3. 缠绕张力：缠绕张力是控制纤维缠绕过程中纤维张紧程度的参数，它对制品的密实度和纤维的排列方向都有一定的影响。
合理的缠绕张力可以提高制品的强度和刚度。
4. 缠绕规律：缠绕规律是指纤维缠绕过程中纤维的走向、角度、排列等参数，这些参数对制品的结构和性能都有一定的影响。
合理的缠绕规律可以提高制品的稳定性和可靠性。
5. 固化：固化是将已经缠绕成型的制品进行加热或加压处理，使其定型并保持一定的形状和性能。
固化的温度、压力和时间等参数需要根据制品的材料和性能要求进行选择和控制。
6. 检测：检测是对制品进行质量检测和控制的环节，它涉及到制品的外观、尺寸、物理性能等方面的检测和控制。
检测的准确性对于保证制品的质量和性能具有重要意义。
这些是缠绕成型工艺中的主要参数，不同的参数组合会对制品的质量和性能产生不同的影响，因此在实际生产中需要根据制品的要求进行选择和调整。
复合材料成型工艺：4单元1讲-缠绕成型-1-缠绕成型概述-理论课程ppt
结构层 材料
增强体+基 体：玻璃纤 维+树脂
内衬 结构层
外保护层 材料
内衬层 材料
石膏、钢材、 玻璃钢、塑
铝、木材、 料、不锈钢
塑料
和铝合金
保护层
02 复合材料筒形件缠绕轨迹
复合材料筒形件缠绕轨迹
分类
环向 缠绕
螺旋 缠绕
平面缠绕 （纵向缠绕）
复合材料筒形件缠绕轨迹
01 环向缠绕
缠绕轨迹：
沿筒身圆周缠绕
03 复合材料缠绕成型特点及应用
复合材料筒形件缠绕轨迹
应用与产品特征
环向 平面
螺旋
缠绕角 85°～90°
0°-25°
12°～70°
缠绕速度 高 低
中
特点
只能在筒身段进行
芯模受力均匀 横向变形小
不仅在圆筒段进行 也在封头上进行
双层纤维层
应用 圆柱形管道
球形制品 油罐储箱
高压容器 弯头管道
燃
管 道
料 储 箱
树脂基复合材料成型工艺
——缠绕成型
学习目标
01
了解缠绕成型 工艺背景
02
03
画出纤维缠绕 轨迹示意图
阐释纤维缠绕 工艺特点及应用
概述
开发最早且使用最广泛的加工技术之一
复合材料成型成本占材料生产总成本的 60%
缠绕成型及RTM等各种料低成本成型技术应运而生
纤维排列整齐，准确率高，成本低
比刚度，比强度更高 普通玻纤复材的比强度为钢的3倍
应用：芯模受力均匀，横向变形小，排线均匀，适于短粗筒形容器的干法缠绕
复合材料筒形件缠绕轨迹
03 螺旋缠绕
缠绕轨迹： 芯模绕轴匀速转动 导丝头依特定速度沿芯模轴线方向往复运动 轨迹特点：
第6章、缠绕成型工艺要点
第6章、缠绕成型工艺§6-1、概述定义：将浸过树脂胶液的连续玻璃纤维或布带，按照一定规律缠绕到芯模上，然后固化脱模成为增强材料制品的工艺过程。
因此三大过程：预浸、缠绕、固化脱模。
细节见图7-1§6-1-1、缠绕工艺分类及特点1、干法缠绕预浸纱带（布带），加热粘流后缠绕。
特点：严格控制纱带含胶量和尺寸，质量稳定，速度快，劳卫条件好，投资大。
2、湿法缠绕浸渍无捻粗纱直接缠绕。
特点：材料经济，质量不稳。
3、半干法缠绕预浸渍粗纱（或布带）随即缠绕到芯模上。
特点：无需整套设备，烘干快，室温操作。
§6-1-2、缠绕制品特点1、比强度高F：3Ti，4Steel。
原因：(1)表面缺陷小(2)避免纵横交织点和末端的应力集中(3)可控方向与数量，实现等强(4)纤维含量高80%2、可靠性高克服材料的韧性不够及缺口带来的可靠性降低。
3、生产率高机械化，大批量。
4、成本低无捻减少了纺织等其它工费。
缺点：形状限制，投资大，必须大批量。
§6-1-3、原材料纤维增强材料，树脂基体选择原则：满足设计性能指标，工艺性参数及经济性要求。
1、增强材料玻纤（无碱，中碱无捻粗纱，高强纤维），碳纤维，芳纶纤维等。
纤维要求：(1)高档产品：碳纤维，芳纶纤维(2)制品性能要求(3)表面处理(4)与树脂浸渍性好(5)各股张力均匀(6)成带性好2、树脂基体指合成树脂与各种助剂组成的基体体系。
选用要求：(1)工艺性好，粘度与适用期最重要，适用量>4小时,η=0.35~1Pa·S。
(2)树脂基体的断裂伸长率与增强材料相匹配，方能获得满意效果。
(3)固化收缩率低和毒性刺激小(4)来源广、价格低§6-1-4、应用航天、导弹、军用飞机、水下装置，高强度、质量轻的高压容器，壳体。
民用管道，贮罐，质轻，耐腐，费低。
形成缠绕工艺的两部分——空间技术及民用部分。
§6-2、缠绕规律§6-2-1、缠绕规律的内容由导丝头（绕丝嘴）和芯模的相对运动实现。
缠绕成型工艺
缠绕成型⼯艺第6章、缠绕成型⼯艺§6-1、概述定义：将浸过树脂胶液的连续玻璃纤维或布带，按照⼀定规律缠绕到芯模上，然后固化脱模成为增强材料制品的⼯艺过程。
因此三⼤过程：预浸、缠绕、固化脱模。
细节见图7-1§6-1-1、缠绕⼯艺分类及特点1、⼲法缠绕预浸纱带（布带），加热粘流后缠绕。
特点：严格控制纱带含胶量和尺⼨，质量稳定，速度快，劳卫条件好，投资⼤。
2、湿法缠绕浸渍⽆捻粗纱直接缠绕。
特点：材料经济，质量不稳。
3、半⼲法缠绕预浸渍粗纱（或布带）随即缠绕到芯模上。
特点：⽆需整套设备，烘⼲快，室温操作。
§6-1-2、缠绕制品特点1、⽐强度⾼F：3Ti，4Steel。
原因：(1)表⾯缺陷⼩(2)避免纵横交织点和末端的应⼒集中(3)可控⽅向与数量，实现等强(4)纤维含量⾼80%2、可靠性⾼克服材料的韧性不够及缺⼝带来的可靠性降低。
3、⽣产率⾼机械化，⼤批量。
4、成本低⽆捻减少了纺织等其它⼯费。
缺点：形状限制，投资⼤，必须⼤批量。
§6-1-3、原材料纤维增强材料，树脂基体选择原则：满⾜设计性能指标，⼯艺性参数及经济性要求。
1、增强材料玻纤（⽆碱，中碱⽆捻粗纱，⾼强纤维），碳纤维，芳纶纤维等。
纤维要求：(1)⾼档产品：碳纤维，芳纶纤维(2)制品性能要求(3)表⾯处理(4)与树脂浸渍性好(5)各股张⼒均匀(6)成带性好2、树脂基体指合成树脂与各种助剂组成的基体体系。
选⽤要求：(1)⼯艺性好，粘度与适⽤期最重要，适⽤量>4⼩时,η=~1Pa·S。
(2)树脂基体的断裂伸长率与增强材料相匹配，⽅能获得满意效果。
(3)固化收缩率低和毒性刺激⼩(4)来源⼴、价格低§6-1-4、应⽤航天、导弹、军⽤飞机、⽔下装置，⾼强度、质量轻的⾼压容器，壳体。
民⽤管道，贮罐，质轻，耐腐，费低。
形成缠绕⼯艺的两部分——空间技术及民⽤部分。
§6-2、缠绕规律§6-2-1、缠绕规律的内容由导丝头（绕丝嘴）和芯模的相对运动实现。
湿法缠绕成型进展
树脂基复合材料缠绕成型研究进展材料学院材本1404王东哲0.引言先进复合材料作为一种比较理想的结构材料和功能材料 , 具有许多独特的优点和重要的实用价值 , 已成为现代航空、航天飞行器制造不可缺少的关键材料,并在船舶、汽车、建筑、体育用品等领域获得越来越广泛的应用。
随着复合材料应用领域的拓宽 , 其成型工艺日臻完善,新的成型方法不断涌现 , 目前聚合物基复合材料的成型方法已有2 0 多种 , 并成功地用工业生产。
常见的复合材料成型技术有手糊成型喷射成型，RTM成型缠绕成型等本文主要介绍湿法缠绕成型的生产工艺和研究进展。
纤维缠绕成型是在控制纤维张力和预定线型的条件下，将连续的纤维粗纱或布带浸渍树脂胶液，连续地缠绕在相应于制品内腔尺寸的芯模或内衬上，然后在室温或加热条件下使之固化制成一定形状制品的方法。
0.1缠绕制品的特点纤维缠绕成型玻璃钢除具有一般玻璃钢制品的优点外，它还具有其他成型工艺所没有的特点，现例举如下：（1）比强度高缠绕成型玻璃钢的比强度三倍于钢、四倍于钛。
（2）避免了布纹交织点与短切纤维末端的应力集中（3）可使产品实现等强度结构纤维缠绕成型工艺可使产品结构在不同方向的强度比最佳。
也就是说，在纤维缠绕结构的任何方向上，可以使设计的制品（如：缠绕玻璃钢制品）的材料强度，与该制品材料实际承受的强度基本一致，使产品实现等强度结构。
0.2缠绕成型工艺分类纤维缠绕成型工艺按其工艺特点，通常分为三种。
（1）干法缠绕成型采用该法制成的制品质量比较稳定,工艺过程易控制,设备比较清洁,可以改善劳动卫生条件.缠绕速度可以提高（2）湿法缠绕成型湿法缠绕成型工艺湿法缠绕工艺设备比较简单，对原材料要求不严，便于可选用不同材料，因纱带浸胶后马上缠绕，对纱带的质量不易控制和检验，同时胶液中尚存大量的溶剂，固化时易产生气泡，缠绕过程中纤维的张力也不易控制，但生产效率很高。
（3）半干法缠绕成型将无捻粗纱浸胶后，随即预烘干，然后缠绕到芯模上的成型工艺方法与湿法相比，增加了烘干工序，除去了溶剂。
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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
高分子材料成型新技术及模具CAD/CAE/KBE研究室
（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。
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。
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
高分子材料成型新技术及模具CAD/CAE/KB：
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。
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
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
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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
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
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
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。
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
(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。
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)。
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°。
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。
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：