纏繞成型課堂教學(xué)

纏繞成型課堂教學(xué)第1頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四圖7-1纏繞工藝流程圖第2頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四干法纏繞特點(diǎn)：制品質(zhì)量穩(wěn)定（含膠量、尺寸等）；纏繞速度快（100～200m/min）;勞動(dòng)衛(wèi)生條件好；預(yù)浸設(shè)備投資大。7.1.1.2濕法纏繞

將無(wú)捻粗紗經(jīng)浸膠后直接纏繞到芯模上的成型工藝過(guò)程。

特點(diǎn)：不需要預(yù)浸漬設(shè)備，設(shè)備投資少；便于選材；紗片質(zhì)量及張力需嚴(yán)格控制，固化時(shí)易產(chǎn)生氣泡。7.1.1.3半干法纏繞將無(wú)捻粗紗浸膠后，隨即預(yù)烘干，然后纏繞到芯模上的成型工藝方法。第3頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四7.1.2纖維纏繞制品的優(yōu)點(diǎn)（1）比強(qiáng)度高（比強(qiáng)度高的原因有四點(diǎn)P160）;（2）生產(chǎn)成本低（玻璃纖維用量可達(dá)80％）;（3）生產(chǎn)效率高（可實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化操作）。7.1.3原材料主要有纖維增強(qiáng)材料與樹(shù)脂兩大類。（1）增強(qiáng)材料主要是中堿、無(wú)堿粗紗。另外有玻璃布帶、碳纖維等。應(yīng)根據(jù)不同產(chǎn)品對(duì)性能的要求進(jìn)行選用。一般情況下纖維需進(jìn)行表面處理。玻璃纖維的選用要求有6條，P161。第4頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（2）樹(shù)脂體系包括樹(shù)脂及各種助劑、填料等。常用的有：不飽和聚酯樹(shù)脂，環(huán)氧樹(shù)脂（雙酚A型）、酚醛－環(huán)氧樹(shù)脂（環(huán)氧改性酚醛樹(shù)脂）。選用要求：①工藝性好；②斷裂延伸率與纖維匹配；③固化收縮率低并毒性小;④來(lái)源廣泛,價(jià)格低。7.1.4纏繞制品的應(yīng)用范圍軍工方面：航空、航天、導(dǎo)彈（發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、高壓容器、導(dǎo)彈發(fā)射筒等）。民用方面：化工、石油、環(huán)保、建筑等領(lǐng)域的管道、貯罐等。第5頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四7.1.3纏繞工藝的現(xiàn)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(lǐng)域;軍工使用轉(zhuǎn)向民用；提高自動(dòng)控制水平，提高生產(chǎn)效率；降低生產(chǎn)成本。7.2芯模7.2.1芯模材料7.2.1.1常用材料第6頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四芯模材料對(duì)制品的影響主要有：膨脹系數(shù)對(duì)產(chǎn)品尺寸的影響；彈性模量對(duì)產(chǎn)品尺寸精度的影響；導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)產(chǎn)品固化度的影響；芯模中水份對(duì)產(chǎn)品固化的影響。7.2.1.3選擇芯模材料應(yīng)注意的問(wèn)題1～4P163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(jiàn)表7-1。7.2.1.2芯模材料對(duì)制品的影響石膏模與鋼模的比較見(jiàn)表7-2。第7頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四7.2.2芯模的結(jié)構(gòu)形式7.2.2.1實(shí)心或空心整體式芯模采用易敲碎的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7-27-37-47.2.2.3石膏隔板組合式芯模圖7-5第8頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四7.2.2.4管道芯模整體式芯模開(kāi)縮式芯模圖7-67-7整體式芯模——

用于直徑小于800mm的管子生產(chǎn)。開(kāi)縮式芯?！?/p>

用于直徑大于800mm的管子生產(chǎn)。要求：1、具有經(jīng)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(shè)計(jì)P165～169自學(xué)第9頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四7.3纏繞規(guī)律7.3.1概述7.3.1.1纏繞規(guī)律的內(nèi)容對(duì)纏繞線形的兩點(diǎn)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(dǎo)絲頭間運(yùn)動(dòng)關(guān)系的規(guī)律。第10頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（1）環(huán)向纏繞芯模自轉(zhuǎn)一周，導(dǎo)絲頭近似移動(dòng)一個(gè)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)向纏繞封頭紗帶筒身b第11頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四紗片螺距：

W＝πDctgα紗片寬：

b＝πDcosα則：b＝wsinα其中α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(shù)關(guān)系圖WπDαDb9080706050402.01.51.00.750.500.250第12頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（2）螺旋纏繞定義：芯模繞自軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)絲頭以特定速度沿芯模軸線方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)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螺旋纏繞第13頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（3）縱向纏繞（又稱平面纏繞）導(dǎo)絲頭在固定平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，芯模繞自軸慢速旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)絲頭轉(zhuǎn)一周，芯模轉(zhuǎn)動(dòng)的微小角度近似一個(gè)紗片寬度，這種纏繞方法稱為平面纏繞。圖7-18平面纏繞第14頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四平面纏繞、纏繞角的正切值為：圖7-19平面纏繞參數(shù)關(guān)系圖lcle1le22r12r2baD△θsπDlcbα第15頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四平面纏繞的速比：芯模旋轉(zhuǎn)周數(shù)與導(dǎo)絲頭繞芯模旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)比。證明：因?yàn)樾灸＾D(zhuǎn)一周時(shí)，恰好紗片在芯模上布滿一層。設(shè)此時(shí)絲頭轉(zhuǎn)了n圈，由速比定義有：在芯模筒段，紗片的有效寬度第16頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

纏滿整個(gè)筒體的必要條件是：=則：

bb’第17頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四7.3.2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(gè)完整循環(huán)的概念螺旋纏繞時(shí)，由導(dǎo)絲頭引入的纖維自芯模上某點(diǎn)開(kāi)始（空間點(diǎn)），導(dǎo)絲頭經(jīng)過(guò)若干次往返運(yùn)動(dòng)后，又纏回到原來(lái)的起始點(diǎn)上（空間點(diǎn)）。這樣在芯模上所完成的一次（不重復(fù)）布線稱為“標(biāo)準(zhǔn)線”。完成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)線纏繞稱為一個(gè)完整循環(huán)。

“標(biāo)準(zhǔn)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、寫(xiě)出平面纏繞速比的表達(dá)式并加以證明。第18頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（2）一個(gè)完整循環(huán)的切點(diǎn)數(shù)及分布規(guī)律a、切點(diǎn)位置“時(shí)序相鄰”和“位置相鄰”的概念在極孔圓周上按時(shí)間順序相繼出現(xiàn)的兩個(gè)切點(diǎn)稱為時(shí)序相鄰的兩切點(diǎn)。時(shí)序相鄰的切點(diǎn)的位置只能有兩種情況：

1）、兩切點(diǎn)緊密排布，中間不能再加入其他切點(diǎn)，則稱為兩切點(diǎn)“位置相鄰”。2）、兩切點(diǎn)之間還可以加入其他切點(diǎn)，稱此兩切點(diǎn)位置不相鄰。第19頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四b、單切點(diǎn)與多切點(diǎn)的概念完成一個(gè)完整循環(huán)纏繞，極孔圓周上只有一個(gè)切點(diǎn)的情況稱單切點(diǎn)纏繞。完成一個(gè)完整循環(huán)纏繞，極孔圓周上有多個(gè)切點(diǎn)的情況稱多切點(diǎn)纏繞。完成一個(gè)完整的循環(huán)纏繞有兩種情況：1）時(shí)序相鄰的兩切點(diǎn)位置也相鄰。即在出現(xiàn)與初始切點(diǎn)位置相鄰的切點(diǎn)以前，極孔上只有一個(gè)切點(diǎn)，這種纏繞線形稱單切點(diǎn)線型。2）在出現(xiàn)與起始切點(diǎn)位置相鄰的切點(diǎn)以前，極孔上已經(jīng)出現(xiàn)了兩個(gè)或兩個(gè)以上切點(diǎn)，即時(shí)序相鄰切點(diǎn)位置不相鄰，這種纏繞線形稱為多切點(diǎn)線型。第20頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四在極孔上的切點(diǎn)線型排布見(jiàn)圖7-20，7-21。

單切點(diǎn)線型雙切點(diǎn)線型圖7-20單切點(diǎn)與雙切點(diǎn)排布圖1233124第21頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四n=3n=4n=5圖7-21多切點(diǎn)的排布圖1231231234123412345142531352415432第22頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四c、一個(gè)完整循環(huán)的n個(gè)切點(diǎn)必將等分極孔圓周由于芯模勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，絲嘴每往返一次的時(shí)間又相同。因此，一個(gè)完整循環(huán)的n點(diǎn)切點(diǎn)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(gè)完整循環(huán)的諸切點(diǎn)均布在極孔圓周上。b、位置相鄰的兩切點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的紗片在筒身段錯(cuò)開(kāi)的距離等于一個(gè)紗片寬度。作業(yè)：1、什么是“標(biāo)準(zhǔn)線”纏繞？

2、在螺旋纏繞中什么是切點(diǎn)的“時(shí)序相鄰”？什么是“位置相鄰”？

3、螺旋纏繞中，纖維均勻布滿芯模的充要條件是什么？

4、芯模轉(zhuǎn)角θn的公式推導(dǎo)。第23頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四7.3.2.2纖維纏繞芯模轉(zhuǎn)角（即纏繞中心角）與線型的關(guān)系設(shè)完成一個(gè)n切點(diǎn)的完整循環(huán)纏繞，芯模轉(zhuǎn)角為θ，導(dǎo)絲頭每往返一次芯模轉(zhuǎn)角為θn，則：θn＝θ/nθn的推導(dǎo)：P173-174單切點(diǎn)：θ1=（1+N）360°±Δθ（N=0，1，2，······）其中Δθ是使位置相鄰的兩切點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的紗片在筒身段錯(cuò)開(kāi)一個(gè)紗片的距離。兩切點(diǎn)：一個(gè)完整循環(huán)導(dǎo)絲頭往返2次才錯(cuò)過(guò)一個(gè)Δθ，導(dǎo)絲頭往返一次時(shí)應(yīng)錯(cuò)開(kāi)Δθ/2。則有：

θ2=（1/2+N）360°±Δθ/2三切點(diǎn)：

θ3=（1/3+N）360°±Δθ/3n個(gè)切點(diǎn)：

θn=（1/n+N）360°±Δθ/n

第24頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四則對(duì)于θn有：θn＝（K/n+N）360°±△θ/nK值需要使K/n為最簡(jiǎn)真分?jǐn)?shù)。但是，n≥3時(shí)各切點(diǎn)的排序與時(shí)間順序不一定一致，如圖7-21，例如θ3有2個(gè)值：θ3-1=（1/3+N）360°±Δθ/3

θ3-2=（2/3+N）360°±Δθ/3θ5有4個(gè)值：

θ5-1=（1/5+N）360°±Δθ/5θ5-2=（2/5+N）360°±Δθ/5θ5-3=（3/5+N）360°±Δθ/5θ5-4=（4/5+N）360°±Δθ/5第25頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四“線型”以導(dǎo)絲頭往返一次芯模旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)表示:S0＝θn

/360°＝

K/n+N＝M/nM=K+nNS0-表示線形；M——一個(gè)完整循環(huán)芯模轉(zhuǎn)數(shù)；n——切點(diǎn)數(shù)，也是一個(gè)完整循環(huán)導(dǎo)絲頭往返次數(shù)。表7-3給出了6切點(diǎn)以內(nèi)的S0所對(duì)應(yīng)的n、K、N、θn值。由上述分析可知：在一個(gè)完整循環(huán)中，切點(diǎn)數(shù)不同，纖維纏繞的線型不同；如果在一個(gè)完整的循環(huán)中，切點(diǎn)數(shù)相同而切點(diǎn)排布順序不同，則線型也不相同；切點(diǎn)數(shù)相同，而切點(diǎn)排布順序也相同，導(dǎo)絲頭往返一次芯模旋轉(zhuǎn)的N值不同，線型也不相同。例：n＝8K/n＝1/8，3/8，5/8，7/8第26頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四7.3.3螺旋纏繞的轉(zhuǎn)速比芯模轉(zhuǎn)數(shù)與導(dǎo)絲頭往返次數(shù)之比。考慮到速比微調(diào)部分（即紗片寬度對(duì)應(yīng)角度）的影響，實(shí)際轉(zhuǎn)速比：

芯模轉(zhuǎn)角微小增量△θ的計(jì)算：

b-紗片寬度；α-纏繞角。第27頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四7.3.4線型設(shè)計(jì)7.4纏繞工藝設(shè)計(jì)7.4.1內(nèi)壓容器的結(jié)構(gòu)選型P180~1827.4.2纏繞類型的選擇平面纏繞適合于球形，扁球形制品。長(zhǎng)形管狀制品一般采用螺旋纏繞。纏繞內(nèi)壓容器時(shí)，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(cè)地線要求，難以完全實(shí)現(xiàn)。（2）純螺旋纏繞纖維交叉程度大，易產(chǎn)生分層。第28頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四7.4.3螺旋纏繞線型參數(shù)選擇(1)實(shí)際纏繞角