[发明专利]一种纤维增强复合材料缠绕成型设备及其缠绕成型工艺

权利要求书

1.一种纤维增强复合材料缠绕成型设备的缠绕成型工艺，其特征在于，包括：

出线组件，包括纱卷，设置在所述纱卷下游的穿纱板和树脂槽，设置在所述树脂槽末端的丝嘴，以及与所述树脂槽、丝嘴相连接、并带动所述树脂槽、丝嘴做往复运动的第一轨道；

缠绕组件，包括用于缠绕增强纤维的芯模，固定连接在所述芯模两端的挂纱盘，以及控制所述芯模缠绕的驱动控制系统；

固定组件，包括设置在所述芯模左右两侧的外端的第一绕纱机和第二绕纱机，以及控制所述第一绕纱机和第二绕纱机做往复运动的第二轨道；

缠绕成型工艺，其特征在于，包括如下步骤：

S1、浸润，

将纱卷上的纤维通过穿纱板导向和排布后进入树脂槽，纤维在树脂槽内被树脂充分浸润；

S2、缠绕，

将浸润有树脂的纤维从树脂槽内牵引出来，经过丝嘴导向，其中，树脂槽和丝嘴沿着第一轨道按照设定的速度来回行走，芯模在驱动控制系统的控制下，按照一定的转速旋转，浸润有树脂的纤维则在芯模旋转和树脂槽行走的双重作用下按照设计的要求螺旋形的排布在芯模上，行走到芯模末端时，被挂纱盘上的挂针钩住以固定纤维并折返行，最后缠绕在芯模上；

S3、固定，

在纤维缠绕过程中，绕纱机按照与丝嘴和树脂槽相同的速度，随丝嘴和树脂槽来回移动，绕纱机上的捆绑纱线随绕纱机旋转从而将纤维捆绑固定在芯模上，避免纤维的滑移或下垂；

S4、固化，

重复步骤S1～S3完成纤维排布后，树脂在室温或加热条件下固化并从芯模上脱出，即得到所需的缠绕产品；

其中，两捆绑纱线之间浸润有树脂纤维下垂后，纤维形变量符合如下数学模型：

其中，为浸润有树脂纤维的纤维形变量，与纤维、树脂的种类有关，可通过实验测得，单位长度的最大纤维形变量为定值；为两捆绑线圈之间的间距；为缠绕角；纤维浸润树脂后的纤维比载；为纤维浸润树脂后随着芯模转动时，纤维的运动比载；T为捆绑点的水平应力；

由此，可以确定两捆绑纱线之间最大的间隔。

2.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料缠绕成型设备的缠绕成型工艺，其特征在于，所述第一轨道与第二轨道为同一支架结构，所述第一绕纱机和第二绕纱机随丝嘴同步行走。

3.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料缠绕成型设备的缠绕成型工艺，其特征在于，所述第一绕纱机和第二绕纱机可设置至少一个纱卷，以提供一根或多跟捆绑纱线。

4.根据权利要求3所述的纤维增强复合材料缠绕成型设备的缠绕成型工艺，其特征在于，所述捆绑纱线采用棉纤维、麻纤维中的一种或多种植物纤维和/或玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、聚酯纤维、芳纶纤维、尼龙、聚乙烯、聚丙烯纤维中的一种或多种高强度纤维材料。

5.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料缠绕成型设备的缠绕成型工艺，其特征在于，所述固定步骤中，当丝嘴和树脂槽从左往右行走时，第二绕纱机停留在模芯右侧外端，第一绕纱机随着丝嘴同步移动，纤维经过丝嘴导向，以任意角度缠绕在芯模上之后，当丝嘴和树脂槽从右往左行走时，第一绕纱机停留在芯模左侧外端，第二绕纱机随丝嘴从右往左同步移动，并按照相同方式旋转和固定纤维。

6.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料缠绕成型设备的缠绕成型工艺，其特征在于，所述纱卷上的纤维是棉纤维、麻纤维中的一种或多种植物纤维和/或玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、聚酯纤维、芳纶纤维、尼龙、聚丙烯纤维中的一种或多种增强纤维材料。

7.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料缠绕成型设备的缠绕成型工艺，其特征在于，所述树脂为聚酯树脂、乙烯基树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、环戊二烯的一种或多种热固性树脂及其改性物和/或聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚碳酸脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚酮、聚砜树脂中的一种或多种热塑性树脂及其改性物。