缠绕成型课堂教学PPT课件
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“标准线”是反映缠绕规律的基本线型。
（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
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。
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
1～4 P163
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
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。
7.2 芯模
7.2.1 芯模材料 7.2.1.1 常用材料
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：
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：
由圆筒上的螺 旋线和封头上与 极孔相切的空间 曲线组成。
环向缠绕
纵向缠绕
螺旋缠绕
（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）
封头 纱带
筒身
b
图7-15 环向缠绕
纱片螺距：
W＝πDctgα
纱片宽：
b＝πDcosα
则：b＝ wsinα
2.0
其中α是纱片与
1.5 1.0
芯模轴线的交角
0.75 0.50
称缠绕角。
7Hale Waihona Puke Baidu 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 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。
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。
平面缠绕、缠绕角的正切值为：
tg r1r2
lc le1le2
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。
i b
Dcos
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：
i 1 n
在芯模筒段，纱片的有效宽度
b b
cos
缠满整个筒体的必要条件是：
7.3 缠绕规律
7.3.1 概述 7.3.1.1 缠绕规律的内容
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。
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
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： 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。
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
2r1 2r2
πD
a
D △θ s
b
b
le
lc
le
1
2
α
lc
图7-19 平面缠绕参数关系图
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。
7.2.2.3 石膏隔板组合式芯模 图7-5
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；
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
Dnb n b cos
=
i
b cos
则： i b
Dcos
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。
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。
（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）。
（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
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。
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
1～4 P163
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
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。
7.2 芯模
7.2.1 芯模材料 7.2.1.1 常用材料
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：
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：
由圆筒上的螺 旋线和封头上与 极孔相切的空间 曲线组成。
环向缠绕
纵向缠绕
螺旋缠绕
（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）
封头 纱带
筒身
b
图7-15 环向缠绕
纱片螺距：
W＝πDctgα
纱片宽：
b＝πDcosα
则：b＝ wsinα
2.0
其中α是纱片与
1.5 1.0
芯模轴线的交角
0.75 0.50
称缠绕角。
7Hale Waihona Puke Baidu 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 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。
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。
平面缠绕、缠绕角的正切值为：
tg r1r2
lc le1le2
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。
i b
Dcos
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：
i 1 n
在芯模筒段，纱片的有效宽度
b b
cos
缠满整个筒体的必要条件是：
7.3 缠绕规律
7.3.1 概述 7.3.1.1 缠绕规律的内容
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。
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
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： 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。
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
2r1 2r2
πD
a
D △θ s
b
b
le
lc
le
1
2
α
lc
图7-19 平面缠绕参数关系图
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。
7.2.2.3 石膏隔板组合式芯模 图7-5
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；
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
Dnb n b cos
=
i
b cos
则： i b
Dcos
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。
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。
（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）。