浅谈缠绕成型设备应用发展

1、浅谈缠绕成型设备应用发展【摘要】随着科技技术的不断发展，由于复合材料具有非 常好的综合性能，因此，它被广泛用于各行各业中，玻璃钢 复合材料是当前应用最广的一种材料，很多结构复杂的产品 就可采用玻璃钢，缠绕设备是生产复合材料产品的一种重要 设备，本文研究了缠绕设备的发展状况和工艺特性，研究了 缠绕设备的优化。【关键词】纤维缠绕设备；发展；工艺；优化引言随着纤维材料和科学技术的发展，纤维缠绕技术已经在 各行各业中成为一种应用非常广泛的机加工技术，也是一种 发展比较成熟的技术。在20世纪40年代，玻璃钢复合材料 就开始在美国应用，在美国研制核技术的时候发明了纤维成 型设备，进而研发了纤维成型工艺，这

2、些技术的发明和应用 极大地推动了军事工业的发展。纤维缠绕成型的过程主要 是：首先将纤维和树脂粘结剂进行有效的浸渍，然后对纤维 施加一定的张力，在力的作用下，使纤维按照一定的规律缠 绕到芯模上，然后对纤维进行固化，最后对其脱模，从而产 生工业产品的工艺过程。缠绕成型设备能够充分展现复合材 料的优异的特点，在整个成型工艺的过程基本不需要进行机 械加工，而且纤维铺设方向标准。在制造具有强度高和高可 靠性的复合材料产品方面，最重要的一种工艺方法是进行缠 绕成型工艺，这种工艺能够实现纤维拉伸高强度的优势，它 可以用来制造的产品，常常可以有效的承受内外压力，以及 承受弯曲和扭转力等其它力的作用品。所以它被

3、广泛的应用 于航空和航天等多个部门。随着纤维缠绕技术和工艺的发展，特别是随着计算机的 发展，以及在纤维缠绕中广泛应用cad/cam技术，可以将纤 维缠绕的产品有效的进行降低生产成本，大幅度的缩短生产 周期，纤维缠绕技术不光应用在军事技术方面也在逐渐民用 工业应用发展，如大型储罐、火车、汽车零件制造等。由于 纤维材料具有比较突出的物理特性，以及它的耐腐蚀性非常 好，能应用在比较恶劣的环境，所以在实际应用中产生了较 好的经济效应。1缠绕成型设备发展现状我国在缠绕成型设备的研发方面起步较晚，加上国外对 我国的技术限制，这些不利条件导致我国在缠绕成型工艺和 成型设备研制上非常落后。但是经过我国科研人员

4、的不懈努 力和创新，特别是改革开放以来，研发造缠绕设备技术和工 艺都获得很大的进步和创新，逐步跟上世界的潮流，具有世 界先进水平的缠绕设备已经被研制出来，而且它的功能更先 进，用途更广。我国研制缠绕成型设备可以分成三个阶段， 它们是有机械进行控制的传统缠绕机，还有一种应用不是很 广泛的缠绕设备，它是由程序控制的，当前应用比较广泛的 是由微机控制的纤维缠绕设备，也就是所说的计算机式纤维 缠绕机。在我国进行设计传统的缠绕成型模具时，它需要非 常多的技术人员，而且要进行非常多的计算和重复的试验， 知道将模具产品生产出来，纤维设备在生产的过程中，出现 了一些问题，就需要进行不停的调试来检测和改进，传统

5、设 计工作缺点硬件存在了很多年，特别是在模具设计的领域， 大量的加工工艺技术都要靠经验才能生产出来。随着纤维缠 绕技术的不断发展，它的技术已经比较成熟，以及成功研发 了数控多轴缠绕机，这些问题得到了有效的解决。纤维缠绕 机是一种专用设备，它主要用来生产复合材料纤维缠绕产 品。复合材料纤维缠绕产品的设计和生产有别于其它的机械 制造行业中，已经形成了一个新的门类。但是，当前我国的缠绕设备对通用化、标准化和系列化 建设水平很低，导致了产业化生产的水平低。由于缠绕产品 具有多样性的特点，而且它的制造很复杂，不同领域对它的 精度要求不同，同时对质量的要求也有一定的差别。在缠绕 机传统的制造中，它的设计都

6、是针对不同的订单进行设计， 根据客户的要求进行工艺设计和生产布置，每一订单都要单 独有一个设计过程。在这个设计制造过程中，不但浪费了大 量人力和物力，而且使缠绕设备的生产成本不断提高。随着cad/cam技术的发展，它成功应用在缠绕设备的设 计和生产工艺中，通过计算机处理产品的设计和制造的过 程，它可以帮助人们有效的进行各种信息处理，有效的将设 计周期缩短。cad/cam技术是一个高效和高质量的技术，它 能够快速地将人们的想法变成具有一定功能的模型。利用 cad/cam技术对成型设备进行设计、计算和分析，可以有效 的预测产品的缺陷，在产品设计阶段可以解决有问题的结构 模型，同时对缠绕成型设备进行

7、仿真分析。通过运用仿真技 术可以有效评估产品的设计与制造效果，减少设计中的问 题。应用cad/cam技术进行缠绕成型设备设计，不但可以有 效缩短缠绕成型设备的寿命，而且能够让人们对新产品的期 待不断提高，在国家的支持下，我国缠绕成型设备得到了迅 速发展。2缠绕成型设备的工艺缠绕工艺流程：首先准备好缠绕模具，进行基体材料的 配制，然后进行缠绕纤维的铺设，以及进行固化和脱模工作, 最后进行纤维缠绕成型产品的检测。以下是纤维缠绕工艺注 意的部分：2. 1在缠绕阶段缠绕时，保证温度在18-281，将相对 湿度控制在65%下，将环境洁净度提高到1509级以上；应 严格控制纤维取向和胶的含量。2.2吸胶时

8、，将密封袋内的压力调整到8kpa,然后以 0. 5-rc/min升到80°c,持续恒温半小时,最后查看含胶量 是否准确。2.3固化阶段，先通过抽真空的方式进行检漏，然后查 看密封袋内压力是否符合要求。2.4检测阶段，查看尺寸和公差是否符合要求，并进行 无损探伤。缠绕成型工艺简单易于实现，而且容易实现机械化和自 动化，产品质量较为稳定，易于生产高性能复合材料产品。 产品的方向性明显，通过设计纤维的缠绕顺序，使之充分发 挥纤维的优势，由于几何形状有局限性，通过采用维的有机 复合，则可获得较好的效果。3缠绕成型设备的优化3.1进行缠绕成型设备的结构设计时，通过采用c/cam 技术进行计算和应力分析的研究，可以更好的设计出有用的 模型，进而减少原材料的使用和材料强度的提高。3.2进一步提高缠绕成型设备的技术水平和功能。要对 增强材料的适应性能，并大力研究缠绕成型设备对耐高温和 耐腐蚀等的性能。3.3在加工制造方面，制定有效的工艺程序。通过研发 具有高度自动化的缠绕成型设备，使整个生产工艺过程能够 稳定，产品更加可靠性和耐用，工艺生产更加自动化。