第6章、缠绕成型工艺
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。
第6章 缠绕成型工艺 (1)
第六章 缠绕成型工艺
③ 纤维都必须进行表面处理，以改善与树脂基 体的浸润性和粘附性。 玻璃纤维亦采用优良的增强型浸润剂。碳纤维则 应采用气液相氧化法、表面清洁法、电沉积与电 聚合法等进行表面处理，以改善表面结构，提高 表面活性； 6.1.2
纤 维 缠 绕 制 品 的 ④ 与树脂浸渍件性好，浸透速度快； 优 ⑤ 各股纤维张力均匀； 点 ⑥成带性好，不起毛，不断头。
第六章 缠绕成型工艺
6.1.3 原材料 主要有纤维增强材料与树脂两大类。 选择原则
纤 维 缠 绕 制 品 的 优 点
6.1.2
产品的各项设计性能指标
缠绕制品的使 用性能要求
工艺性要求
经济性要求
第六章 缠绕成型工艺
6.1.3 原材料 （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。
第六章 缠绕成型工艺
6.2.3 芯模设计 芯模设计的内容 根据制品批量、尺寸、固化温度、生产周期、工作载荷、 树脂收缩等因素进行：
芯 模 设 计
6.2.3
芯模设计需满足的基本要求 芯模设计的内容 芯模强度、刚度计算
第六章 缠绕成型工艺
6.2.3 芯模设计
芯模设计需满足的基本要求
能够承受缠绕过程的工作载荷、自重及加工过程的机械
芯 模 设 计
6.2.3
载荷；
具有一定刚度，在使用期间保持合乎要求的尺寸；
能经受固化温度的作用； 易于脱模。
6.1 概述
概 述
6.1
第六章 缠绕成型工艺 6. 缠绕成型工艺
6.1 概述
概 述
6.1
第六章 缠绕成型工艺 6. 缠绕成型工艺
(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。
纤维缠绕成型工艺流程
纤维缠绕成型工艺流程纤维绕缠成型是一种常见的制造工艺，适用于许多行业，如飞行器，汽车和船舶制造等领域。
以下是纤维绕缠成型的工艺流程：1.设计模具首先，必须设计模具。
这是一个非常关键的步骤，因为模具的形状将直接影响制造出的产品形状。
模具可以是金属、塑料或其他材料制成的。
在设计过程中，必须考虑到所需的精度以及如何从模具中取出成型件等因素。
2.准备纤维准备纤维是纤维绕缠成型的另一个重要步骤。
通常，使用玻璃纤维、碳纤维、Kevlar纤维等材料，这些纤维都是非常坚固和轻便的。
在开始缠绕之前，必须将纤维切成所需的长度和形状。
3.缠绕纤维在准备好模具和纤维之后，就可以开始缠绕纤维了。
通常情况下，使用机器进行自动缠绕，但在一些情况下，手动操作也是必需的。
缠绕的过程中，必须控制好纤维的张力以及缠绕的方向和角度。
缠绕完毕后，必须将其切断。
4.喷涂粘合剂切断的纤维件需要进行粘合。
为此，必须使用喷涂粘合剂。
这些粘合剂通常是环氧树脂或其他类似材料，可以粘合纤维并使其成型。
5.加热和硬化完成喷涂粘合剂后，需要将成型件进行加热和硬化。
加热的时间和温度取决于粘合剂使用的类型和成型件的大小和形状。
通过加热和硬化，可以使纤维件硬化、固化并成型，以达到所需的形状和性能。
6.处理表面最后，在完成纤维绕缠成型的过程中，需要处理表面。
这可以包括研磨、切割和涂覆表面处理剂等步骤，以使成型件达到所需的表面光滑度和外观。
纤维绕缠成型的过程可能因产品类型、制造设备和制造商的不同而有所不同。
以上步骤只是纤维绕缠成型过程的一个常见流程。
缠绕成型工艺的优缺点分析
缠绕成型工艺的优缺点分析
缠绕成型工艺是一种常用的复合材料加工技术，将预先融化的材料通过机械设备缠绕在模具上进行成型。
以下是缠绕成型工艺的优缺点分析：
优点：
1. 设计灵活性较高：缠绕成型工艺可以生产各种不同形状和尺寸的产品，可以满足不同需求。
2. 成本较低：相对于其他复合材料加工工艺，缠绕成型工艺的生产成本较低，适用于大批量生产。
3. 强度高：通过缠绕成型工艺制造的产品具有较高强度，适用于各种高强度应用场景。
4. 耐腐蚀性好：由于采用了复合材料，缠绕成型产品具有较好的耐腐蚀性能，适用于一些特殊环境。
缺点：
1. 设备投资较高：缠绕成型过程需要专用的设备和模具进行操作，设备的投资成本较高。
2. 制造工艺复杂：缠绕成型过程需要严格控制工艺参数和工艺流程，操作技术要求较高。
3. 耗时较长：相比于其他加工方法，缠绕成型工艺的生产周期较长，不适合需求紧迫的场合。
4. 不适合大型异型产品：由于缠绕成型需要在模具上进行成型，对于大型异型
产品来说，模具制造和操作相对困难。
综上所述，缠绕成型工艺具有一定的优点和缺点，应根据具体需求和产品特性来选择是否采用该工艺。
缠绕
四、纤维缠绕规律 缠绕成型工艺要求连续纤维按照芯模和馈送纤维的丝嘴两个 系统相对运动的变化，在芯模上绕制成各种花纹。 要制成可用的制品，则必须要求把纤维按一定规律均匀地布满 在整个心模表面上。这种规律，就被称之为缠绕规律。 缠绕规律由芯模与丝嘴之间相对运动关系所决定。 缠绕规律可归结为环内缠绕、纵向平面缠绕和螺旋缠绕三种 类型。
缠绕成型工艺 一、 概 述 定义：将经过浸胶的连续纤维或布带，按照一定规律缠绕到 芯模上，然后固化成为制品的方法，称为纤维或布带缠绕工艺。 特点：1、制品的比强度和比刚度较高；2、制品结构合理； 3、缠绕工艺的机械化程度比较高，生产效率也较高；4、可成 型各种尺寸的制品； 5、设备投资较大 ；6、目前缠绕成型工 艺主要用于缠绕两端带封头的圆柱形、球形及某些外凸型回转 形压力容器。 分类：根据缠绕时树脂基体所处的化学物理状态不同，缠绕 工艺可分为干法、湿法及半干法三种。
缠绕过程中芯模与丝嘴的相对关系 1、单切点缠绕
丝嘴在芯模的纵向上经历了一个往复，同时围绕芯模旋转了 θ1，θ1角称为缠绕中心角。其值为：θ1=360+∆θ
∆θ与纱片宽度有关，设纱片宽为b，则：
式中D为圆筒段直径，α为圆筒段的缠绕角
(b)是单切点线型的另一种情况，称为“8”字形单切点缠绕线型， 其标准线在芯模的圆筒段上发生一次相交。丝嘴沿芯模纵向经历一 个往复，同时围绕芯模旋转角度为：
1 环向缠绕规律 线型：缠绕时，芯模绕本身轴线作匀速转动，丝嘴沿芯模筒 体段轴线方向均匀移动。芯模每转一周，丝嘴移动一个纱片宽度， 如此循环下去直至纱片均匀地布满芯模筒体段表面为止。 特点：1、 环向缠绕的纤维只提供环向强度；2、纤维的缠绕 角(即纤维缠绕在芯模上时，纤维方向与芯模轴线之间的夹角)通 常在85～90度之间。 方法：实现环向缠绕的缠绕机运动速比可以定义为：在单位 时间里芯模的转数Zm与丝嘴移动距离T的比值，即
(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
玻璃钢缠绕成型工艺
具有高强度、轻质、耐腐蚀、绝缘等 优点，广泛应用于航空、航天、汽车、 建筑等领域。
历史与发展
起源
起源于20世纪40年代，最初用于制造飞机 零部件。
发展历程
经过多年的研究和技术改进，玻璃钢缠绕成型工艺 逐渐完善，应用领域不断扩大。
发展趋势
随着环保意识的提高和新型材料的出现，玻 璃钢缠绕成型工艺将进一步向绿色化、智能 化方向发展。
应用领域
航空航天
用于制造飞机零部件、卫星结构件等。
建筑领域
用于制造建筑模板、装饰材料等。
汽车工业
用于制造汽车车身、发动机罩等部件。
管道防腐
用于制造防腐管道、化工设备等。
02 玻璃钢缠绕成型工艺流程
材料准备
玻璃纤维
选择适合的玻璃纤维类型，如E-glass、S-glass等， 根据产品性能要求进行选择。
温度与压力控制
要点一
温度控制
在缠绕过程中，控制温度以保证树脂的固化速度和产品质 量。
要点二
压力控制
在缠绕和固化过程中，控制压力以保证纤维与树脂的紧密 结合和管件密实度。
04 玻璃钢缠绕成型工艺的质 量控制
材料质量控制
01
02
03
树脂
纤维增强材料
辅助材料
选择高品质的树脂，确保其具有 良好的粘结性、耐久性和稳定性。
后期处理
修整
对产品表面进行修整，去除毛刺、气泡等缺陷。
涂装
根据产品用途和外观要求，进行涂装处理，提高产品美观度和耐腐蚀性。
03 玻璃钢缠绕成型工艺的关 键技术
纤维选择与处理
纤维选择
根据产品性能要求，选择合适的纤维材料， 如玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等。
聚合物基复合材料成型工艺
3. 固化（凝胶-----定型-----熟化）
固化方式
常温固化：温度＞15℃ （25~30℃）；湿度 ≤80% （15~30℃，8~24h）
加热固化：烘箱、固化炉、模具加热、红外 线加热 （60~80℃，1~2h）
固化度 丙酮萃取法 硬度法（巴氏硬度） ＞15
4. 脱模：气脱、顶脱、水脱
5. 后处理 修整：除去毛边、飞刺、修补表面及内部缺陷，钻孔 装配：机械连接、胶接 表面涂饰
四、手糊制品缺陷及原因
1. 胶衣起皱、龟裂、变色
原因： 起皱 ①胶衣层太薄；②固化剂不足；③气温太低； ④胶衣层厚度不均；⑤胶衣层固化不足
龟裂 ①胶衣层太厚；②固化时热量过大； ③固化剂用量过多；
变色 ①固化剂用量过多；②胶衣流挂； ③颜色分离；④胶衣层厚度不均
NaBO2 （5~8%） ），80℃溶于水； ⑦低熔点金属58%Bi+42%Sn，熔点135 ℃； ⑧玻璃钢 ⑨金属：钢材、铸铝，不能用铜（铜盐可妨碍树脂固化）
三、模具结构形式
单模 阴模（制品外表面光洁） 阳模（制品内表面光洁）
对合模 制品双面光洁 拼装模（组合模） 大型模具，由小块模具拼装而成
a.阴模示意图
4. 真空袋材料：气球步、橡胶袋、尼龙薄膜 5. 密封材料：胶条、胶带
图4-5 手糊玻璃钢制品举例
➢袋压成型
优点：仅用一个模具，就可得到形状复杂，尺寸较大，质量较好 的制件，也能制造夹层结构件
一、真空袋成型 1. 过程
制品毛坯 真空袋密封
抽真空
固化 制品
2. 特征 1）工艺简单，不需要专用设备；
3）预热和预成型
A. 预热作用：改善工艺性能，提高模压料温度，缩短固 化时间，降低成型压力；
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。
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。
碳纤维成型工艺之缠绕成型
（4）轨道式缠绕机 轨道式缠绕机分立式和卧式两种。纱团、胶槽和绕丝嘴均装在小车上，当小车沿环形轨道绕芯模一周时，芯模自身转动一个纱片宽度，芯模轴线和水平面的夹角为平面缠绕角α。从而形成平面缠绕型，调整芯模和小车的速度可以实现环向缠绕和螺旋缠绕。轨道式缠绕机适合于生产大型制品。
（5）行星式缠绕机 芯轴和水平面倾斜成α角（即缠绕角）。缠绕成型时，芯模作自转和公转两个运动，绕丝嘴固定不动。调整芯模自转和公转速度可以完成平面缠绕、环向缠绕和螺旋缠绕。芯模公转是主运动，自转为进给运动。这种缠绕机适合于生产小型制品。
（6）球形缠绕机 球形缠绕机有4个运动轴，球形缠绕机的绕丝嘴转动，芯模旋转和芯模偏摆，基本上和摇臂式缠绕机相同，第四个轴运动是利用绕丝嘴步进实现纱片缠绕，减少极孔外纤维堆积，提高容器臂厚的均匀性。芯模和绕丝嘴转动，使纤维布满球体表面。芯模轴偏转运动，可以改变缠绕极孔尺寸和调节缠绕角，满足制品受力要求。
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。
1、原材料
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。
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。
叙述纤维缠绕成型工艺流程步骤
叙述纤维缠绕成型工艺流程步骤下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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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。
1、纤维不重叠不离缝，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。
这是缠绕线型必须满足的两点。
所谓缠绕规律：是描述纱片均匀稳定连续排布芯模表面以及芯模与导丝头间运动关系的规律。
§6-2-2、缠绕线型的分类环向缠绕、纵向缠绕和螺旋缠绕1、环向缠绕芯模绕轴匀速转动，导丝头在筒身区间作平行于轴线方向运动。
环向缠绕参数关系：W=π D ctgαb=π D cosαb/D=π cosαD：芯模直径b：纱片宽α：缠绕角W：纱片螺距2、螺旋缠绕芯模绕自轴匀速转动，导丝头依特定速度沿芯模轴线方向反复运动。
3、纵向缠绕（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。
图tgα=(r1+r2)/(l c+l e1+l e2)两封头极孔相同时：tgα=2r/(2l e + l c)即：α=tg-12r/(2l e + l c)平面缠绕的速比：单位时间内，芯模旋转轴数与导丝头绕芯模旋转的圈数比。
（即芯模转一周时，导丝头绕芯模旋转的圈数）纱片宽度为b，缠绕角为α，则速比为：i=b/π D cosα0i=(Δθ/360°·1/t)/(1/t)由图π D：360°=S：Δθ，S=b/cosα代入i纵向、环向缠绕视作螺旋缠绕的特例。
纤维在芯模表面上排布规律的研究是通过研究切点在极孔周围上的分布和出现的规律来解决。
——切点法描述缠绕规律的基本思路。
§6-3-3、线型线型的定义：——即连续纤维缠绕在芯模表面上的排布形式。
完整循环定义：——由导丝头在芯模上完成一次不重复的纤维布线称为“标准线”。
——反应规律的基本线型。
完成一个标准纹缠绕称为一个完整循环。
1、切点及分布规律每条纱片在芯模极孔圆周上只有一个切点，在一个完整循环中，极孔圆周上只有一个切点，称为单切点。
在一个完整循环中，有两个以上切点称为多切点。
切点排布顺序：单切点：n=1n=2n=3,n=4,n=5见图7-212、芯模转角与线型关系导丝头一个单程，芯模转角θt导丝头往返一次，芯模转角θn则θn=2θt一个完整循环（导丝头n次往返），芯模转角θ，θn=θ/n(1)单切点：芯模转角θ1=1个完整循环缠绕的芯模转角θθ1’=360°±Δθ以后的θ1=(1+N) 360°±Δθ(2)两切点：芯模转角θ2’=1/2·(360°±Δθ)以后的θ2=1/2·(360°±Δθ)+N ·360°=(1/2+N) 360°±Δθ/2(3)三切点：(4)四切点：(5)五切点： (6)n 切点：θn =(K/n + N)360°±Δθ/nK/n 最简真分数各切点不同排布顺序的个数暂不考虑微调量，线型以导丝头往返一次时，芯模旋转的转数来表示。
S 0=K/n + N= θn /360°=M/n其中M=K + nNM ：一个完整循环的芯模转数则六切点以内的线型S 0所对应的n ，K ，N ，θn 值由表7-3表示。
例如：4切点的线型S 0n=4，K=3，N=3芯模转角θn =1350°M/N=15/4芯模转数为15，导丝头往返数为4。
§6-3-3、转速比1、转速比定义：简称速比，单位时间内，芯模转数与导丝头往返次数之比。
i 0=M/n考虑速比微调部分，实际转速为：i=θn /360°±Δθ/(n ·360°)=(K/n + N) ±Δθ/(n ·360°)2、i 0与S 0的关系见书P1733、i的计算Δθ的计算较不方便，采用直观的工艺参数进行计算，即：Δθ转化为与纱片宽度、缠绕角、芯模尺寸等直观参数相关联的式子。
如图7-22AC=BC/cosα0=b/cosα0Δθ/360°=AC/πDΔθ= AC·360°/πD= b/(πD·cosα0)×360°i= i0±Δi=(K/n+N)±b/(nπD·cosα0)，Δi=Δθ/n这里把各物理量归纳一下：b：纱片设计宽度α0：缠绕角n：切点数N：正整数D：芯模圆筒段直径K：使K/N为最简真分数，各切点不同排布顺序数Δθ取>0时，纱片滞后，脱线。
Δθ取<0时，纱片超前，压线。
为避免打滑，Δθ<0。
§6-3-4、线型设计设计的缠绕成型，对应于某个缠绕角，除满足前面的①不重叠、不离缝，均匀布满芯模表面②纤维位置稳定，不打滑，还必须满足③封头不滑线的条件，要求缠绕在表面上的每条纤维都是相应曲面的测地线。
封头曲面上，由微分几何的克列络定理，测地线方程为：Sinα=r0/r (7-19)α：测地线与封头曲面上子午线夹角r0：封头极孔圆半径r：测地线与子午线交点处平行圆半径r= r0，测地线与子午线交点处的平行圆就是极孔圆，此时α=π/2。
r↑，Sinα↓，一直小到筒身段时，Sinα最小，再往下Sinα不变。
说明：(1)封头曲面上满足(7-19)式的就是测地线。
(2)在筒身段，由于缠绕纤维的连续性，筒身段的任意缠绕角螺旋线都是测地线。
(3)通过上式求得的缠绕角所确定的纤维位置，无论在封头和筒身段都是测地线，且是稳定缠绕。
(4)以均匀、布满且稳定缠绕时，芯模的转角也相应固定。
1、由测地线求芯模转角芯模转角通过单程线芯模转角θt’来得到，θn’=θt’。
θt’由单程初始的封头缠绕转过的角度β（包角）和单程后期的筒身缠绕转过的角度γ（进角）。
θt’=β+γ(7-20)(1)γ的求解Wγ1=l1Wγ=lγ=l/W=l/W×360°W=πD/tgα0γ=l·tgα0/πD×360°(7-21)(2)β的求解由图7-25，上极圈，转过Φ+90°相应下极圈Φ+90°β=2(Φ+90°) (7-22)a、过D点作平面Ⅱ∥平面HBC→DF∈（平面Ⅱ∩平面HBC）b、过D点作平面Ⅰ与筒体相切→DE∈（平面Ⅰ∩平面HBC），DG∈（平面Ⅰ∩平面Ⅱ）c、过G点作平面EFG⊥DG→EG∈（平面EFG∩平面Ⅰ），FG∈（平面EFG∩平面Ⅱ），EF∈（平面HBC∩平面EFG）d、∠FDG=∠HBC=α0’一平面与两平行平面交角相同，∠EDG=α0纤维在赤道圆处的缠绕角，∠EGF=∠Φ互余角，平面与两平行线交角转换。
e、tgα0’=FG/DG=EG/DG·FG/EG= tgα0·cosΦ当Φ=0时，α0’=α0，就是平面FDG与平面EDG重合，即α0’=α0代表截平面与轴线夹角等于纤维在赤道圆的缠绕角，此时β=180°而SinΦ=(h tgα0’-r0)/R=(h tgα0·cosΦ-r0)/R (7-23)转化成一个三角方程求解问题。
工程上常用近似式计算：Φ=Sin-1 (h tgα0-r0)/R (7-24)将(7-21)，(7-24)代入(7-20)θt’= l·tgα0/πD×360°+2[90°+ Sin-1 (h tgα0-r0)/R]θn’=2 θt’2、线型的确定在实际生产中，用控制线型和转数比这两个宏观参数来实现正常的生产。
已知极孔半径r0，芯模半径R，设计一定切点的线型，求出θt’，再算出θn’，与该切点的线型对照，再进行调整。
(1)变长不变角，适用于芯模还未设计之前l’ = [γ - (θt’ - θt ) ] πD / (360°·tgα0)或者l’ =l [γ - (θt’ - θt ) ] / γ(2)变角不变长容器尺寸不许变，而湿法缠绕角根据实际经验略偏离时，纤维仍不至滑移。
θt= l·tgα/πD×360°+2[90°+ Sin-1 (h tgα-r0)/R](3)变径，不变长变径，α也相应变Sinα0=r0/Rθt= l·tgα0/πD×360°+2[90°+ Sin-1 (h tgα0-r0)/R]3、标准线展开在实际缠绕前进行模拟，高级的用计算机数字模拟。
(1)交叉点数，交带数交叉点定义：交叉点数：Xn=(M-1)n交带定义：交带数：Yn=M-1(2)交叉点及交带分布规律a、筒身被K等分b、交带间距相等例题：§6-4、缠绕工艺缠绕工艺内容包含：1、产品的使用、设计、技术质量要求，进行结构造型、缠绕线型和芯模设计2、选择原材料3、产品强度、原材料性能及缠绕线型进行缠绕层数计算4、选定的原材料和工艺方法，为工艺流程制定工艺参数5、由线型选设备，为设备设计提供参数§6-4-1、内压容器的结构选型属结构设计，目的是高比强度。