纤维缠绕技术的发展及研究现状

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纤维缠绕技术的发展及研究现状
发布时间:2011-08-23 23:14:19  来源:本站  作者:畅元玻璃钢

3  纤维缠绕机械的发展方向
    随着纤维缠绕复合材料的高速发展和广泛应用,要求纤维缠绕机械具有更高的精度,更高的生产率和更大的柔性,与此相适应,纤维缠绕机械的发展方向主要有以下几点:
    (1)纤维缠绕机开始配备精密张力控制系统,以提高缠绕精度,在缠绕过程中,缠绕张力与制品的强度、疲劳性有着密切的关系,对缠绕制品的性能影响很大,哈尔滨工业大学正对微机数控纤维缠绕机精密张力控制系统进行研究,法国则开发出一种用于精纱的精密缠绕系统。
    (2)多轴缠绕机得到应用,多轴缠绕机既能提高生产率,也使得缠绕形状更为复杂的产品成为可能,EnTec公司缠绕透平叶片的计算机控制缠绕机有11个轴;在美国华盛顿州塔科马市建立的复合材料研究开发中心的多轴数控缠绕机可生产长度达4m的缠绕件,可进行多筒纤维缠绕,树脂自动分配,质量自动控制等,该中心正在研发飞轮组件,包括飞轮转子、飞轮外壳等,
    (3)与工艺复合化发展方向相适应,缠绕机上也增加了一些辅助装置,如带铺放头、加热和压辊装置、切断装置等,目前已有许多公司出售热固性和热塑性纤维铺放要,并已成功用于自行车架、机翼梁、小型船身、锥壳及飞机进气口通道等部件的制造。
    (4)机器人与缠绕机相结合,机器人用于纤维缠绕具有自由度多、运动灵活、工艺范围宽等优点,尤其适合缠绕小型复杂构件,包括轴不对称和双凹面部件,美、欧及加拿大正在研究开发机器人纤维缠绕机,如比利时Leuven天主教大学用一台PUMA-762机器人与两轴数控缠绕机联接,缠绕了多种零件;加拿大OT-TAWA大学也用机器人成功缠绕了T型管;德国AACHEN工业大学建成了一个复合材料柔性制造单元,已成功生产出机床主轴、飞机机身等零件;Northop's Ventura Division也正在用机器人缠绕导管组件。
    另外,CAD、CAM和仿真技术在纤维缠绕工艺和纤维缠绕设备中的应用日益增多,国内外已有一些实用化的软件问世,CAD、CAM与传统缠绕工艺的结合,有助于缩短产品设计周期、减少废品率、提高制品的质量,能提高自动化水平及生产柔性,但与传统CAD/CAM技术相比,纤维缠绕CAD/CAM技术的研究,才刚刚起步,研究成果有限,远未达到成熟地步。

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