[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

说明书

本发明公开了一种纤维增强复合材料缠绕成型设备及其缠绕成型工艺，属于纤维缠绕成型复合材料制造领域。出线组件、缠绕组件和固定组件三部分。其中，缠绕组件包括用于缠绕增强纤维的芯模，控制芯模缠绕的驱动控制系统；固定组件包括设置在芯模左右两侧的外端的绕纱机，控制绕纱机往复运动的轨道。本发明通过在缠绕设备上增加两套随缠绕纤维同步行走的轴向纱线缠绕装置，在缠绕纤维按照设计角度行走过程中，紧随其后的轴向纱线缠绕装置使用纱线将缠绕纤维牢固的沿环向固定在芯模上，避免了缠绕纤维在重力或张力的作用下出现下垂或滑移的现象，实现了任意角度，尤其使小角度的缠绕，大幅的提高了缠绕制品的可设计性和结构强度。

技术领域

本发明属于纤维缠绕成型复合材料制造领域，尤其是一种纤维增强复合材料缠绕成型设备及其缠绕成型工艺。

背景技术

纤维缠绕成型是在控制张力和预定线型的条件下，以浸有树脂胶液的连续丝缠绕到芯模或模具上来成型增强塑料制品，这种方法通常适合于制造圆柱形和球形等回转体。常用的树脂有酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、聚氨酯树脂以及热塑性树脂等。玻璃纤维是缠绕成型常用的增强材料，根据产品性能要求，碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维等增强纤维也可用于缠绕制品的制备。

缠绕时要使纤维位置稳定不打滑，并均匀连续地布满芯模表面，使相邻纤维既不重叠又不离缝，这就要求纤维按一定规律排布，这一规律称为缠绕规律。纤维从芯模上某一点开始，绕过芯模再回到此起始点，在芯模上形成了一条不重复的缠绕绕型称为标准线，缠绕规律不同、其标准线也不同，缠绕规律由芯模与绕丝头之间的相对运动决定的。缠绕线型的正确设计是保障纤维缠绕产品质量的重要前提。

发明内容

发明目的：提供一种纤维增强复合材料缠绕成型设备及其缠绕成型工艺，以解决上述背景技术中所涉及的问题。

技术方案：本发明提供一种纤维增强复合材料缠绕成型设备，包括：出线组件、缠绕组件和固定组件三部分。

其中，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。

作为一个优选方案，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。

作为一个优选方案，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。

作为一个优选方案，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。

本发明还提供一种上述的纤维增强复合材料缠绕成型设备的缠绕成型工艺，其包括如下步骤：

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，