纏繞成型工藝66259PPT課件

1、 課件第七章 纏繞成型工藝圖7-1 纏繞工藝流程圖7.1.1 纖維纏繞工藝的分類第1頁/共31頁 課件第七章 纏繞成型工藝干法纏繞特點： 制品質量穩(wěn)定（含膠量、尺寸等）；纏繞速度快（100200m/min）; 勞動衛(wèi)生條件好；預浸設備投資大。 7.1.1.2 濕法纏繞 將無捻粗紗經浸膠后直接纏繞到芯模上的成型工藝過程。 特點： 不需要預浸漬設備，設備投資少；便于選材；紗片質量及張力需嚴格控制，固化時易產生氣泡。 7.1.1.3 半干法纏繞 將無捻粗紗浸膠后，隨即預烘干，然后纏繞到芯模上的成型工藝方法。 7.1.1 纖維纏繞工藝的分類第2頁/共31頁 課件第七章 纏繞成型工藝7.1.2 纖維纏繞

2、制品的優(yōu)點 （1）比強度高 （比強度高的原因有四點 P160）; （2）生產成本低 （玻璃纖維用量可達80）; （3）生產效率高 （可實現機械化、自動化操作）。 7.1.3 原材料主要有纖維增強材料與樹脂兩大類。（1）增強材料 主要是中堿、無堿粗紗。另外有玻璃布帶、碳纖維等。應根據不同產品對性能的要求進行選用。 7.1.2 纖維纏繞制品的優(yōu)點 一般情況下纖維需進行表面處理。玻璃纖維的選用要求有6條， P161 。第3頁/共31頁 課件第七章 纏繞成型工藝（2）樹脂體系 包括樹脂及各種助劑、填料等。 常用的有： 不飽和聚酯樹脂，環(huán)氧樹脂（雙酚A型）、酚醛環(huán)氧樹脂（環(huán)氧改性酚醛樹脂）。 選用要求：

3、工藝性好； 斷裂延伸率與纖維匹配； 固化收縮率低并毒性小; 來源廣泛,價格低。 7.1.4 纏繞制品的應用范圍軍工方面： 航空、航天、導彈（發(fā)動機殼體、高壓容器、導彈發(fā)射筒等）。 民用方面： 化工、石油、環(huán)保、建筑等領域的管道、貯罐等。 7.1.2 纖維纏繞制品的優(yōu)點第4頁/共31頁 課件第七章 纏繞成型工藝7.1.3 纏繞工藝的現狀及發(fā)展 發(fā)展方向:高性能材料和功能材料,主要用于高科技領域;軍工使用轉向民用；提高自動控制水平，提高生產效率；降低生產成本。 7.2 芯模 7.2.1 芯模材料 7.2.1.1 常用材料作業(yè)：1、干法纏繞、濕法纏繞的特點分別是什么？ 2、纏繞制品的優(yōu)點是什么？ 3

4、、纏繞制品比強度高的原因是什么？7.1.3 纏繞工藝的現狀及發(fā)展第5頁/共31頁 課件第七章 纏繞成型工藝芯模材料對制品的影響主要有： 膨脹系數對產品尺寸的影響； 彈性模量對產品尺寸精度的影響； 導熱系數對產品固化度的影響； 芯模中水份對產品固化的影響。 7.2.1.3 選擇芯模材料應注意的問題14 P163 主要是鋼材、木材、塑料、鋁、石膏、水泥等。水泥、石膏芯模材料的性能見表7-1 。7.2.1.2 芯模材料對制品的影響 石膏模與鋼模的比較見表7-2 。 7.2.1 芯模材料第6頁/共31頁 課件第七章 纏繞成型工藝7.2.2 芯模的結構形式7.2.2.1 實心或空心整體式芯模采用易敲碎的

5、材料或可溶性的鹽類。7.2.2.2 組合式芯模分瓣式、隔板式、捆扎式、框架裝配式，圖7-2 7-3 7-4 7.2.2.3 石膏隔板組合式芯模 圖7-5 7.2.2 芯模的結構形式第7頁/共31頁 課件第七章 纏繞成型工藝7.2.2.4 管道芯模整體式芯模 開縮式芯模 圖7-6 7-7 整體式芯模 用于直徑小于800mm的管子生產。 開縮式芯模 用于直徑大于800mm的管子生產。 要求：1、具有經拋光的高精度表面；2、具有錐度，不小于1/1000(便于脫模)。7.2.3 芯模設計 P165169 自學7.2.2 芯模的結構形式第8頁/共31頁 課件第七章 纏繞成型工藝7.3 纏繞規(guī)律7.3.1

6、 概述 7.3.1.1 纏繞規(guī)律的內容 對纏繞線形的兩點要求： （1）纖維既不重合又不離縫，均勻連續(xù)布 滿芯模表面。 （2）纖維在芯模表面位置穩(wěn)定，不打滑。 7.3.1.2 纏繞線型分類環(huán)向纏繞 縱向纏繞 螺旋纏繞 所謂纏繞規(guī)律是描述紗片均勻、穩(wěn)定、連續(xù)、排布在芯模表面,以及芯模與導絲頭間運動關系的規(guī)律。7.3 纏繞規(guī)律第9頁/共31頁 課件第七章 纏繞成型工藝（1）環(huán)向纏繞 芯模自轉一周，導絲頭近似移動一個紗片寬度的纏繞，稱環(huán)向纏繞。（只能纏繞直筒段）圖7-15 環(huán)向纏繞7.3 纏繞規(guī)律封頭 紗帶筒身b b第10頁/共31頁 課件第七章 纏繞成型工藝紗片螺距： WDctg 紗片寬： bDco

7、s 則：b wsin 其中是紗片與芯模軸線的交角稱纏繞角。圖7-16 環(huán)向纏繞參數關系圖7.3 纏繞規(guī)律W WDDD Db b90 80 70 60 50 402.01.51.00.750.500.250第11頁/共31頁 課件第七章 纏繞成型工藝（2）螺旋纏繞 定義： 芯模繞自軸勻速轉動，導絲頭以特定速度沿芯模軸線方向往復運動的纏繞方式稱螺旋纏繞。 此纏繞方式不僅可以纏繞圓筒段，而且纏繞端頭(封頭)。圖7-17。纖維纏繞軌跡： 由圓筒上的螺旋線和封頭上與極孔相切的空間曲線組成。圖7-17 螺旋纏繞7.3 纏繞規(guī)律第12頁/共31頁 課件第七章 纏繞成型工藝（3）縱向纏繞 （又稱平面纏繞） 導

8、絲頭在固定平面內做勻速圓周運動，芯模繞自軸慢速旋轉，導絲頭轉一周，芯模轉動的微小角度近似一個紗片寬度，這種纏繞方法稱為平面纏繞。 圖7-18 平面纏繞7.3 纏繞規(guī)律第13頁/共31頁 課件第七章 纏繞成型工藝 平面纏繞、纏繞角的正切值為： 2121eeclllrrtg圖7-19 平面纏繞參數關系圖7.3 纏繞規(guī)律lcle1e1le2e22r12r2baDsDlcb第14頁/共31頁 課件第七章 纏繞成型工藝平面纏繞的速比： 芯模旋轉周數與導絲頭繞芯模旋轉的圈數比。 cosDbi 證明 ： 因為芯模轉一周時，恰好紗片在芯模上布滿一層。設此時絲頭轉了n圈，由速比定義有： 在芯模筒段，紗片的有效寬

9、度 cosbb ni17.3 纏繞規(guī)律第15頁/共31頁 課件第七章 纏繞成型工藝 纏滿整個筒體的必要條件是：cosbnbnD=cosib則： cosDbi Dbb7.3 纏繞規(guī)律第16頁/共31頁 課件第七章 纏繞成型工藝7.3.2 螺旋纏繞線型 7.3.2.1 纖維在芯模表面均勻布滿的條件（1）一個完整循環(huán)的概念 螺旋纏繞時，由導絲頭引入的纖維自芯模上某點開始（空間點），導絲頭經過若干次往返運動后，又纏回到原來的起始點上（空間點）。這樣在芯模上所完成的一次（不重復）布線稱為“標準線”。完成一個標準線纏繞稱為一個完整循環(huán)。 “標準線”是反映纏繞規(guī)律的基本線型。 作業(yè)：1、什么是螺旋纏繞？ 2

10、、寫出平面纏繞速比的表達式并加以證明。 7.3.2 螺旋纏繞線型第17頁/共31頁 課件第七章 纏繞成型工藝（2）一個完整循環(huán)的切點數及分布規(guī)律a、切點位置“時序相鄰”和“位置相鄰”的概念 在極孔圓周上按時間順序相繼出現的兩個切點稱為時序相鄰的兩切點。 時序相鄰的切點的位置只能有兩種情況： 1）、兩切點緊密排布，中間不能再加入其他切點，則 稱為兩切點“位置相鄰”。 2）、兩切點之間還可以加入其他切點，稱此兩切點位 置不相鄰。 7.3.2 螺旋纏繞線型第18頁/共31頁 課件第七章 纏繞成型工藝b、單切點與多切點的概念 完成一個完整循環(huán)纏繞，極孔圓周上只有一個切點的情況稱單切點纏繞。 完成一個完

11、整循環(huán)纏繞，極孔圓周上有多個切點的情況稱多切點纏繞。完成一個完整的循環(huán)纏繞有兩種情況： 1）時序相鄰的兩切點位置也相鄰。即在出現與初始切點位置相鄰的切點以前，極孔上只有一個切點，這種纏繞線形稱單切點線型。2）在出現與起始切點位置相鄰的切點以前，極孔上已經出現了兩個或兩個以上切點，即時序相鄰切點位置不相鄰，這種纏繞線形稱為多切點線型。 7.3.2 螺旋纏繞線型第19頁/共31頁 課件第七章 纏繞成型工藝 在極孔上的切點線型排布見圖7-20，7-21。 單切點線型單切點線型 雙切點線型雙切點線型圖7-20 單切點與雙切點排布圖7.3.2 螺旋纏繞線型1233124第20頁/共31頁 課件第七章 纏

12、繞成型工藝n=3 n=4 n=5圖7-21 多切點的排布圖7.3.2 螺旋纏繞線型1231231234123412345142531352415432第21頁/共31頁 課件第七章 纏繞成型工藝c、一個完整循環(huán)的n n個切點必將等分極孔圓周 由于芯模勻速轉動，絲嘴每往返一次的時間又相同。因此，一個完整循環(huán)的n n點切點必將等分極孔圓周。 3）、纖維在芯模表面均勻布滿的條件 a、一個完整循環(huán)的諸切點均布在極孔圓周上。b、位置相鄰的兩切點所對應的紗片在筒身段錯開的距 離等于一個紗片寬度。作業(yè)： 1、什么是“標準線”纏繞？ 2、在螺旋纏繞中什么是切點的“時序相鄰”？什么是“位置 相鄰”？ 3、螺旋纏

13、繞中，纖維均勻布滿芯模的充要條件是什么？ 4、芯模轉角n的公式推導。7.3.2 螺旋纏繞線型第22頁/共31頁 課件第七章 纏繞成型工藝7.3.2.2 纖維纏繞芯模轉角（即纏繞中心角）與線型的關系 設完成一個n切點的完整循環(huán)纏繞，芯模轉角為，導絲頭每往返一次芯模轉角為n，則： n/n n的推導： P173-174 單切點： 1=（1+N）360 （N=0，1，2，） 其中是使位置相鄰的兩切點，對應的紗片在筒身段錯開一個紗片的距離。兩切點：一個完整循環(huán)導絲頭往返2次才錯過一個，導絲頭往返一次時應錯開/2。則有： 2=（1/2+N）360/2三切點： 3=（1/3+N）360/3 n個切點： n=

14、（1/n+N）360/n 7.3.2 螺旋纏繞線型第23頁/共31頁 課件第七章 纏繞成型工藝則對于n有：n（K/n +N）360/nK值需要使K/n為最簡真分數。 但是，n3時各切點的排序與時間順序不一定一致，如圖7-21，例如3有2個值： 3-1=（1/3+N）360/3 3-2=（2/3+N）360/35有4個值： 5-1=（1/5+N）360/5 5-2=（2/5+N）360/5 5-3=（3/5+N）360/5 5-4=（4/5+N）360/57.3.2 螺旋纏繞線型第24頁/共31頁 課件第七章 纏繞成型工藝“線型”以導絲頭往返一次芯模旋轉的轉數來表示:S0 n /360 K/n

15、+ NM/nM=K + nNS0-表示線形； M一個完整循環(huán)芯模轉數；n切點數，也是一個完整循環(huán)導絲頭往返次數。表7-3 給出了6切點以內的S0所對應的n、K、N、n值。由上述分析可知： 在一個完整循環(huán)中，切點數不同，纖維纏繞的線型不同；如果在一個完整的循環(huán)中，切點數相同而切點排布順序不同，則線型也不相同；切點數相同，而切點排布順序也相同，導絲頭往返一次芯模旋轉的N值不同，線型也不相同。 例： n8K/n1/8，3/8，5/8，7/87.3.2 螺旋纏繞線型第25頁/共31頁 課件第七章 纏繞成型工藝7.3.3 螺旋纏繞的轉速比00SnMi芯模轉數與導絲頭往返次數之比。 考慮到速比微調部分（即

16、紗片寬度對應角度）的影響，實際轉速比： 360)(360nNnKin芯模轉角微小增量的計算：Db360cos b-紗片寬度；-纏繞角。7.3.3 轉速比第26頁/共31頁 課件第七章 纏繞成型工藝7.3.4 線型設計7.4 纏繞工藝設計7.4.1 內壓容器的結構選型 P1801827.4.2 纏繞類型的選擇 平面纏繞適合于球形，扁球形制品。長形管狀制品一般采用螺旋纏繞。 纏繞內壓容器時，極少采用純螺旋纏繞，多采用螺旋纏繞與環(huán)向纏繞的組合纏繞。 原因： （1）幾何條件的限制，即封頭測地線要求，難 以完全實現。（2）純螺旋纏繞纖維交叉程度大，易產生分層。 7.4 纏繞工藝設計第27頁/共31頁 課

17、件第七章 纏繞成型工藝7.4.3 螺旋纏繞線型參數選擇 (1)實際纏繞角應控制在測地線纏繞角（Rroarcsin0偏離810以內。 ）(2)切點數不易過多，切點過多時，切點處纖維交叉次數 多，極孔附近容易出現架空。(3)螺旋纏繞與環(huán)向纏繞應交替進行。(4)封頭應逐漸擴大，減少應力集中。7.4 纏繞工藝設計第28頁/共31頁 課件第七章 纏繞成型工藝7.4.4 工藝參數纖維熱處理： 增強型浸潤劑無捻紗，6080，24h； 石蠟浸潤劑型纖維， 350， 57h （除去纖維表面蠟類物質）。 浸膠方式：兩種 P185，圖33，34 膠含量控制： 20左右膠液粘度： 0.351.0 Pa.S 纏繞張力的影響： P185187 張力過小，制品強度偏低，容器充壓時變形大，疲勞性能差；張