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2.高压氧气瓶铝内胆缠绕芯模；3.圆轴钢模；4.600Tex缠绕纱五．实验步骤1.在老师的指导下，熟悉计算机控制缠绕机的操作程序，开启缠绕机，在“机器调整”的窗口下使小车、伸臂、丝嘴分别以较慢的速度正反向动作一次，并回到原点。
2.根据轴对称压力容器缠绕模具的基本尺寸（如图1、图2）和缠绕线性要求设定缠绕机的材料参数、工艺参数并保存好缠绕文件；材料参数纱团数树脂含量纤维密度（3/g cm）纱片宽度（mm）纤维Tex（g/km）树脂密度(3/g cm)是否采用计算机设定张力张力采样间隔(s)2 30% 2.54 4 1200 1.25 0 103.按纱团数要求，安装纱团、排好纱线、安装模具；4.挂上纤维束，开始试验模型缠绕；5.换上圆轴钢模，按上述2—4步骤做定长管非测地线稳定缠绕的实践操作。
五．思考与讨论1.纤维缠绕成型工艺的技术特点是什么？纤维缠绕成型的优点①能够按产品的受力状况设计缠绕规律，使能充分发挥纤维的强度；②比强度高：一般来讲，纤维缠绕压力容器与同体积、同压力的钢质容器相比，重量可减轻40～60%；③可靠性高：纤维缠绕制品易实现机械化和自动化生产，工艺条件确定后，缠出来的产品质量稳定，精确；④生产效率高：采用机械化或自动化生产，需要操作工人少，缠绕速度快（240m/min），故劳动生产率高；⑤成本低：在同一产品上，可合理配选若干种材料（包括树脂、纤维和内衬），使其再复合，达到最佳的技术经济效果。
缠绕成型的缺点①缠绕成型适应性小，不能缠任意结构形式的制品，特别是表面有凹的制品，因为缠绕时，纤维不能紧贴芯模表面而架空；②缠绕成型需要有缠绕机，芯模，固化加热炉，脱模机及熟练的技术工人，需要的投资大，技术要求高，因此，只有大批量生产时才能降低成本，才能获得较的的技术经济效益。
2.纤维缠绕时纤维张力大小有何影响？(1)张力对制品机械性能有影响。
张力过小，则制品强度偏低。
（2）张力对制品密实程度有影响。
缠绕成型工艺1.1纤维缠绕工艺的分类：缠绕工艺：将浸过树脂胶液的连续纤维或布带，按照一定规律缠绕到芯模上，然后固化脱模成为复合材料制品的工艺过程。
决定产品形状的模具基本纤维缠绕机浸胶 胶纱纱锭 张力控制 固化 打模喷漆 脱模 芯模制造胶液配制纱团集束烘干 络纱 加热粘流纵、环向缠绕张力控制 纵、环向缠绕成品湿法缠绕干法缠绕玻璃钢.高压储气罐/碳纤维球1.1.1 干法缠绕将预浸纱带(或预浸布)，在缠绕机上经加热软化至粘流状态并缠绕到芯模上的成型工艺过程。
干法缠绕特点:制品质量稳定(预浸纱由专用预浸设备制造，能较严格地控制纱带的含胶量和尺寸)；缠绕速度快(100～200m/min); 缠绕设备清洁，劳动卫生条件好；预浸设备投资大。
干法缠绕制品质量较稳定，并可大大提高缠绕速度，可达到100m／min～200m／min。
缠绕设备清洁．劳动卫生条件较好。
1.1.2 湿法缠绕将无捻粗纱(或布带)经浸胶后直接缠绕到芯模上的成型工艺过程。
此法无须另行配置浸渍设备。
对材料要求不严，便于选材，故比较经济纱片质量及缠绕过程中张力不易控制。
特点：不需要预浸渍设备，设备投资少；对材料要求不严，便于选材；纱片质量不易控制和检验；张力不易控制；胶液中存在大量溶剂，固化时易产生气泡；浸胶辊、张力辊等要经常维护刷洗。
湿法缠绕工艺流程:原 材 料缠 绕 设 备打磨喷漆胶液配制纱团集束固化浸胶脱模 张力控制纵、环芯模制造制品浸 胶 缠 绕增强材料：应用最广、量最大的是玻璃纤维。
此外有碳纤维，Kevlar 纤维等。
卧式缠绕机缠绕设备立式缠绕机卧式缠绕机立式缠绕机缠绕机构纱架浸胶槽张力控制器1.1.3 半干法缠绕将无捻粗纱(或布带)浸胶后，随即预烘干，然后缠绕到芯模上的成型工艺方法与湿法相比，增加了烘干工序，除去了溶剂。
与干法相比，无需整套的预浸设备，缩短了烘干时间，使缠绕过程可在室温下进行。
提高了制品质量。
1.2 纤维缠绕制品的优点(1) 比强度高FWRP的比强度3倍于钛，4倍于钢i) 材料表面缺陷是影响其强度的重要因素。
纤维缠绕成型工艺流程纤维绕缠成型是一种常见的制造工艺，适用于许多行业，如飞行器，汽车和船舶制造等领域。
以下是纤维绕缠成型的工艺流程：1.设计模具首先，必须设计模具。
这是一个非常关键的步骤，因为模具的形状将直接影响制造出的产品形状。
模具可以是金属、塑料或其他材料制成的。
在设计过程中，必须考虑到所需的精度以及如何从模具中取出成型件等因素。
2.准备纤维准备纤维是纤维绕缠成型的另一个重要步骤。
通常，使用玻璃纤维、碳纤维、Kevlar纤维等材料，这些纤维都是非常坚固和轻便的。
在开始缠绕之前，必须将纤维切成所需的长度和形状。
3.缠绕纤维在准备好模具和纤维之后，就可以开始缠绕纤维了。
通常情况下，使用机器进行自动缠绕，但在一些情况下，手动操作也是必需的。
缠绕的过程中，必须控制好纤维的张力以及缠绕的方向和角度。
缠绕完毕后，必须将其切断。
4.喷涂粘合剂切断的纤维件需要进行粘合。
为此，必须使用喷涂粘合剂。
这些粘合剂通常是环氧树脂或其他类似材料，可以粘合纤维并使其成型。
5.加热和硬化完成喷涂粘合剂后，需要将成型件进行加热和硬化。
加热的时间和温度取决于粘合剂使用的类型和成型件的大小和形状。
通过加热和硬化，可以使纤维件硬化、固化并成型，以达到所需的形状和性能。
6.处理表面最后，在完成纤维绕缠成型的过程中，需要处理表面。
这可以包括研磨、切割和涂覆表面处理剂等步骤，以使成型件达到所需的表面光滑度和外观。
纤维绕缠成型的过程可能因产品类型、制造设备和制造商的不同而有所不同。
以上步骤只是纤维绕缠成型过程的一个常见流程。
缠绕成型工艺的优缺点分析
缠绕成型工艺是一种常用的复合材料加工技术，将预先融化的材料通过机械设备缠绕在模具上进行成型。
以下是缠绕成型工艺的优缺点分析：
优点：
1. 设计灵活性较高：缠绕成型工艺可以生产各种不同形状和尺寸的产品，可以满足不同需求。
2. 成本较低：相对于其他复合材料加工工艺，缠绕成型工艺的生产成本较低，适用于大批量生产。
3. 强度高：通过缠绕成型工艺制造的产品具有较高强度，适用于各种高强度应用场景。
4. 耐腐蚀性好：由于采用了复合材料，缠绕成型产品具有较好的耐腐蚀性能，适用于一些特殊环境。
缺点：
1. 设备投资较高：缠绕成型过程需要专用的设备和模具进行操作，设备的投资成本较高。
2. 制造工艺复杂：缠绕成型过程需要严格控制工艺参数和工艺流程，操作技术要求较高。
3. 耗时较长：相比于其他加工方法，缠绕成型工艺的生产周期较长，不适合需求紧迫的场合。
4. 不适合大型异型产品：由于缠绕成型需要在模具上进行成型，对于大型异型
产品来说，模具制造和操作相对困难。
综上所述，缠绕成型工艺具有一定的优点和缺点，应根据具体需求和产品特性来选择是否采用该工艺。
缠绕成型工艺1.1纤维缠绕工艺的分类：缠绕工艺：将浸过树脂胶液的连续纤维或布带，按照一定规律缠绕到芯模上，然后固化脱模成为复合材料制品的工艺过程。
决定产品形状的模具基本纤维缠绕机浸胶 胶纱纱锭 张力控制 固化 打模喷漆 脱模 芯模制造胶液配制纱团集束烘干 络纱 加热粘流纵、环向缠绕张力控制 纵、环向缠绕成品湿法缠绕干法缠绕玻璃钢.高压储气罐/碳纤维球1.1.1 干法缠绕将预浸纱带(或预浸布)，在缠绕机上经加热软化至粘流状态并缠绕到芯模上的成型工艺过程。
干法缠绕特点:制品质量稳定(预浸纱由专用预浸设备制造，能较严格地控制纱带的含胶量和尺寸)；缠绕速度快(100～200m/min); 缠绕设备清洁，劳动卫生条件好；预浸设备投资大。
干法缠绕制品质量较稳定，并可大大提高缠绕速度，可达到100m／min～200m／min。
缠绕设备清洁．劳动卫生条件较好。
1.1.2 湿法缠绕将无捻粗纱(或布带)经浸胶后直接缠绕到芯模上的成型工艺过程。
此法无须另行配置浸渍设备。
对材料要求不严，便于选材，故比较经济纱片质量及缠绕过程中张力不易控制。
特点：不需要预浸渍设备，设备投资少；对材料要求不严，便于选材；纱片质量不易控制和检验；张力不易控制；胶液中存在大量溶剂，固化时易产生气泡；浸胶辊、张力辊等要经常维护刷洗。
湿法缠绕工艺流程:原 材 料缠 绕 设 备打磨喷漆胶液配制纱团集束固化浸胶脱模 张力控制纵、环芯模制造制品浸 胶 缠 绕增强材料：应用最广、量最大的是玻璃纤维。
此外有碳纤维，Kevlar 纤维等。
卧式缠绕机缠绕设备立式缠绕机卧式缠绕机立式缠绕机缠绕机构纱架浸胶槽张力控制器1.1.3 半干法缠绕将无捻粗纱(或布带)浸胶后，随即预烘干，然后缠绕到芯模上的成型工艺方法与湿法相比，增加了烘干工序，除去了溶剂。
与干法相比，无需整套的预浸设备，缩短了烘干时间，使缠绕过程可在室温下进行。
提高了制品质量。
1.2 纤维缠绕制品的优点(1) 比强度高FWRP的比强度3倍于钛，4倍于钢i) 材料表面缺陷是影响其强度的重要因素。
第6章、缠绕成型工艺§6-1、概述定义：将浸过树脂胶液的连续玻璃纤维或布带，按照一定规律缠绕到芯模上，然后固化脱模成为增强材料制品的工艺过程。
因此三大过程：预浸、缠绕、固化脱模。
细节见图7-1§6-1-1、缠绕工艺分类及特点1、干法缠绕预浸纱带（布带），加热粘流后缠绕。
特点：严格控制纱带含胶量和尺寸，质量稳定，速度快，劳卫条件好，投资大。
2、湿法缠绕浸渍无捻粗纱直接缠绕。
特点：材料经济，质量不稳。
3、半干法缠绕预浸渍粗纱（或布带）随即缠绕到芯模上。
特点：无需整套设备，烘干快，室温操作。
§6-1-2、缠绕制品特点1、比强度高F：3Ti，4Steel。
原因：(1)表面缺陷小(2)避免纵横交织点和末端的应力集中(3)可控方向与数量，实现等强(4)纤维含量高80%2、可靠性高克服材料的韧性不够及缺口带来的可靠性降低。
3、生产率高机械化，大批量。
4、成本低无捻减少了纺织等其它工费。
缺点：形状限制，投资大，必须大批量。
§6-1-3、原材料纤维增强材料，树脂基体选择原则：满足设计性能指标，工艺性参数及经济性要求。
1、增强材料玻纤（无碱，中碱无捻粗纱，高强纤维），碳纤维，芳纶纤维等。
纤维要求：(1)高档产品：碳纤维，芳纶纤维(2)制品性能要求(3)表面处理(4)与树脂浸渍性好(5)各股张力均匀(6)成带性好2、树脂基体指合成树脂与各种助剂组成的基体体系。
选用要求：(1)工艺性好，粘度与适用期最重要，适用量>4小时,η=0.35~1Pa·S。
(2)树脂基体的断裂伸长率与增强材料相匹配，方能获得满意效果。
(3)固化收缩率低和毒性刺激小(4)来源广、价格低§6-1-4、应用航天、导弹、军用飞机、水下装置，高强度、质量轻的高压容器，壳体。
民用管道，贮罐，质轻，耐腐，费低。
形成缠绕工艺的两部分——空间技术及民用部分。
§6-2、缠绕规律§6-2-1、缠绕规律的内容由导丝头（绕丝嘴）和芯模的相对运动实现。
1、纤维不重叠不离缝，均匀连续布满芯模表面。
2、纤维在芯模表面位置稳定，不打滑。
这是缠绕线型必须满足的两点。
所谓缠绕规律：是描述纱片均匀稳定连续排布芯模表面以及芯模与导丝头间运动关系的规律。
§6-2-2、缠绕线型的分类环向缠绕、纵向缠绕和螺旋缠绕1、环向缠绕芯模绕轴匀速转动，导丝头在筒身区间作平行于轴线方向运动。
环向缠绕参数关系：W=π D ctgαb=π D cosαb/D=π cosαD：芯模直径b：纱片宽α：缠绕角W：纱片螺距2、螺旋缠绕芯模绕自轴匀速转动，导丝头依特定速度沿芯模轴线方向反复运动。
3、纵向缠绕（平面缠绕）导丝头在固定平面内做匀速圆周运动，芯模绕自轴慢速旋转。
图tgα=(r1+r2)/(l c+l e1+l e2)两封头极孔相同时：tgα=2r/(2l e + l c)即：α=tg-12r/(2l e + l c)平面缠绕的速比：单位时间内，芯模旋转轴数与导丝头绕芯模旋转的圈数比。
（即芯模转一周时，导丝头绕芯模旋转的圈数）纱片宽度为b，缠绕角为α，则速比为：i=b/π D cosα0i=(Δθ/360°·1/t)/(1/t)由图π D：360°=S：Δθ，S=b/cosα代入i纵向、环向缠绕视作螺旋缠绕的特例。
纤维在芯模表面上排布规律的研究是通过研究切点在极孔周围上的分布和出现的规律来解决。
——切点法描述缠绕规律的基本思路。
§6-3-3、线型线型的定义：——即连续纤维缠绕在芯模表面上的排布形式。
完整循环定义：——由导丝头在芯模上完成一次不重复的纤维布线称为“标准线”。
——反应规律的基本线型。
完成一个标准纹缠绕称为一个完整循环。
1、切点及分布规律每条纱片在芯模极孔圆周上只有一个切点，在一个完整循环中，极孔圆周上只有一个切点，称为单切点。
在一个完整循环中，有两个以上切点称为多切点。
切点排布顺序：单切点：n=1n=2n=3,n=4,n=5见图7-212、芯模转角与线型关系导丝头一个单程，芯模转角θt导丝头往返一次，芯模转角θn则θn=2θt一个完整循环（导丝头n次往返），芯模转角θ，θn=θ/n(1)单切点：芯模转角θ1=1个完整循环缠绕的芯模转角θθ1’=360°±Δθ以后的θ1=(1+N) 360°±Δθ(2)两切点：芯模转角θ2’=1/2·(360°±Δθ)以后的θ2=1/2·(360°±Δθ)+N ·360°=(1/2+N) 360°±Δθ/2(3)三切点：(4)四切点：(5)五切点： (6)n 切点：θn =(K/n + N)360°±Δθ/nK/n 最简真分数各切点不同排布顺序的个数暂不考虑微调量，线型以导丝头往返一次时，芯模旋转的转数来表示。
S 0=K/n + N= θn /360°=M/n其中M=K + nNM ：一个完整循环的芯模转数则六切点以内的线型S 0所对应的n ，K ，N ，θn 值由表7-3表示。
例如：4切点的线型S 0n=4，K=3，N=3芯模转角θn =1350°M/N=15/4芯模转数为15，导丝头往返数为4。
§6-3-3、转速比1、转速比定义：简称速比，单位时间内，芯模转数与导丝头往返次数之比。
i 0=M/n考虑速比微调部分，实际转速为：i=θn /360°±Δθ/(n ·360°)=(K/n + N) ±Δθ/(n ·360°)2、i 0与S 0的关系见书P1733、i的计算Δθ的计算较不方便，采用直观的工艺参数进行计算，即：Δθ转化为与纱片宽度、缠绕角、芯模尺寸等直观参数相关联的式子。
如图7-22AC=BC/cosα0=b/cosα0Δθ/360°=AC/πDΔθ= AC·360°/πD= b/(πD·cosα0)×360°i= i0±Δi=(K/n+N)±b/(nπD·cosα0)，Δi=Δθ/n这里把各物理量归纳一下：b：纱片设计宽度α0：缠绕角n：切点数N：正整数D：芯模圆筒段直径K：使K/N为最简真分数，各切点不同排布顺序数Δθ取>0时，纱片滞后，脱线。
Δθ取<0时，纱片超前，压线。
为避免打滑，Δθ<0。
§6-3-4、线型设计设计的缠绕成型，对应于某个缠绕角，除满足前面的①不重叠、不离缝，均匀布满芯模表面②纤维位置稳定，不打滑，还必须满足③封头不滑线的条件，要求缠绕在表面上的每条纤维都是相应曲面的测地线。
封头曲面上，由微分几何的克列络定理，测地线方程为：Sinα=r0/r (7-19)α：测地线与封头曲面上子午线夹角r0：封头极孔圆半径r：测地线与子午线交点处平行圆半径r= r0，测地线与子午线交点处的平行圆就是极孔圆，此时α=π/2。
r↑，Sinα↓，一直小到筒身段时，Sinα最小，再往下Sinα不变。
说明：(1)封头曲面上满足(7-19)式的就是测地线。
(2)在筒身段，由于缠绕纤维的连续性，筒身段的任意缠绕角螺旋线都是测地线。
(3)通过上式求得的缠绕角所确定的纤维位置，无论在封头和筒身段都是测地线，且是稳定缠绕。
(4)以均匀、布满且稳定缠绕时，芯模的转角也相应固定。
1、由测地线求芯模转角芯模转角通过单程线芯模转角θt’来得到，θn’=θt’。
θt’由单程初始的封头缠绕转过的角度β（包角）和单程后期的筒身缠绕转过的角度γ（进角）。
θt’=β+γ(7-20)(1)γ的求解Wγ1=l1Wγ=lγ=l/W=l/W×360°W=πD/tgα0γ=l·tgα0/πD×360°(7-21)(2)β的求解由图7-25，上极圈，转过Φ+90°相应下极圈Φ+90°β=2(Φ+90°) (7-22)a、过D点作平面Ⅱ∥平面HBC→DF∈（平面Ⅱ∩平面HBC）b、过D点作平面Ⅰ与筒体相切→DE∈（平面Ⅰ∩平面HBC），DG∈（平面Ⅰ∩平面Ⅱ）c、过G点作平面EFG⊥DG→EG∈（平面EFG∩平面Ⅰ），FG∈（平面EFG∩平面Ⅱ），EF∈（平面HBC∩平面EFG）d、∠FDG=∠HBC=α0’一平面与两平行平面交角相同，∠EDG=α0纤维在赤道圆处的缠绕角，∠EGF=∠Φ互余角，平面与两平行线交角转换。
e、tgα0’=FG/DG=EG/DG·FG/EG= tgα0·cosΦ当Φ=0时，α0’=α0，就是平面FDG与平面EDG重合，即α0’=α0代表截平面与轴线夹角等于纤维在赤道圆的缠绕角，此时β=180°而SinΦ=(h tgα0’-r0)/R=(h tgα0·cosΦ-r0)/R (7-23)转化成一个三角方程求解问题。
工程上常用近似式计算：Φ=Sin-1 (h tgα0-r0)/R (7-24)将(7-21)，(7-24)代入(7-20)θt’= l·tgα0/πD×360°+2[90°+ Sin-1 (h tgα0-r0)/R]θn’=2 θt’2、线型的确定在实际生产中，用控制线型和转数比这两个宏观参数来实现正常的生产。
已知极孔半径r0，芯模半径R，设计一定切点的线型，求出θt’，再算出θn’，与该切点的线型对照，再进行调整。
(1)变长不变角，适用于芯模还未设计之前l’ = [γ - (θt’ - θt ) ] πD / (360°·tgα0)或者l’ =l [γ - (θt’ - θt ) ] / γ(2)变角不变长容器尺寸不许变，而湿法缠绕角根据实际经验略偏离时，纤维仍不至滑移。
θt= l·tgα/πD×360°+2[90°+ Sin-1 (h tgα-r0)/R](3)变径，不变长变径，α也相应变Sinα0=r0/Rθt= l·tgα0/πD×360°+2[90°+ Sin-1 (h tgα0-r0)/R]3、标准线展开在实际缠绕前进行模拟，高级的用计算机数字模拟。
(1)交叉点数，交带数交叉点定义：交叉点数：Xn=(M-1)n交带定义：交带数：Yn=M-1(2)交叉点及交带分布规律a、筒身被K等分b、交带间距相等例题：§6-4、缠绕工艺缠绕工艺内容包含：1、产品的使用、设计、技术质量要求，进行结构造型、缠绕线型和芯模设计2、选择原材料3、产品强度、原材料性能及缠绕线型进行缠绕层数计算4、选定的原材料和工艺方法，为工艺流程制定工艺参数5、由线型选设备，为设备设计提供参数§6-4-1、内压容器的结构选型属结构设计，目的是高比强度。
