一种复合材料管纤维缠绕成型方法技术

本发明专利技术属于复合材料成型领域，尤其涉及一种复合材料管纤维缠绕成型方法。该成型方法包括：将成型材料通过支撑工装和缠绕装置分段缠绕成型；对缠绕成型后的产品进行固化成型；加工固化成型后的产品的外形尺寸。本发明专利技术针对具有超长尺寸纤维缠绕复合管，提出了一种分段缠绕成型方法，采用多点支撑缠绕的方式，以减小悬空长度，降低自重和张力对产品挠度变形的影响，保证了产品的刚度和挠度变形要求，实现了超长身管纤维缠绕成型，具有很好的实用性。

A method of composite tube filament winding

The invention belongs to the field of composite material forming, in particular to a composite material pipe fiber winding forming method. The forming method comprises the following steps: winding the forming material through the support tooling and winding device in sections; curing the products after winding; processing the external dimensions of the products after curing. According to the filament winding composite pipe with super long size, the invention proposes a sectional winding forming method, which adopts the method of multi-point support winding to reduce the suspension length, reduce the influence of self weight and tension on the deflection deformation of the product, ensure the rigidity and deflection deformation requirements of the product, realize the filament winding forming of super long body pipe, and have good practicability.

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料管纤维缠绕成型方法
本专利技术属于复合材料成型领域，尤其涉及一种复合材料管纤维缠绕成型方法。
技术介绍
随着材料技术的飞速发展，复合材料因其与金属材料相比具有高比强度、高比刚度、优良的减振性、耐疲劳、抗腐蚀等优点，应用日益广泛。现有技术中，对于一些产品总长度超过10m且具有高强度要求的复合管，通常采用复合材料管纤维缠绕成型。这种类型的产品自重较大，加之成型过程中需要的工装的重量也较大，致使缠绕成型过程中，受自重以及缠绕张力的影响，成型后的产品存在挠度变形较大的问题，直接影响产品的直线度，无法满足产品挠度变形不得超过0.5‰的要求。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种复合材料管纤维缠绕成型方法，以解决现有技术中受自重以及缠绕张力的影响，成型后的产品存在挠度变形较大的问题。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：一种复合材料管纤维缠绕成型方法，所述成型方法包括：S1：将成型材料通过支撑工装和缠绕装置分段缠绕成型，其中，所述缠绕装置相对设置有两个，所述支撑工装的数量为n个，n个所述支撑工装间隔设置在两个所述缠绕装置之间，n个所述支撑工装将产品分成2n+1个缠绕成型段，所述2n+1个缠绕成型段分别为n+1个第一缠绕成型段以及n个第二缠绕成型段，所述第一缠绕成型段为支撑工装外区域的缠绕成型段，所述第二缠绕成型段为支撑工装区域上的缠绕成型段；将成型材料通过支撑工装和缠绕装置分段缠绕成型具体包括：进行n+1个第一缠绕成型段的缠绕成型；对n+1个缠绕成型完毕的第一缠绕成型段进行预固化处理；n+1个第一缠绕成型段预固化处理后，将所述支撑工装拆除；所述支撑工装拆除后，进行n个第二缠绕成型段的缠绕成型；S2：对缠绕成型后的产品进行固化成型；S3：加工固化成型后的产品的外形尺寸。本专利技术的一种实施方案为，所述支撑工装包括：支撑架，所述支撑架的顶部设置有弧形凹槽；滚动件，所述滚动件设置有多个，多个所述滚动件间隔可转动地设置在所述弧形凹槽的内壁上；固定盘，所述固定盘设置在所述多个滚动件上，所述固定盘的中部设置有固定孔；产品芯模，所述产品芯模固定设置在所述固定盘的固定孔中。本专利技术的另一种实施方案为，所述支撑工装包括：支撑架；固定环，所述固定环固定设置在所述支撑架的顶部；固定盘，所述固定盘同轴设置在所述固定环内，所述固定盘的中部设置有固定孔；支撑杆，所述支撑杆设置有多个，多个所述支撑杆绕所述固定盘的中心轴间隔设置，多个所述支撑杆的一端固定连接在所述固定环上，多个所述支撑杆的另一端均指向所述固定盘的中心轴，多个所述支撑杆的另一端和所述固定盘的周面之间具有距离；滚动件，所述滚动件设置有多个，所述滚动件和所述支撑杆对应设置，每个所述滚动件分别设置在对应的所述支撑杆的另一端和所述固定盘的周面之间；产品芯模，所述产品芯模固定设置在所述固定盘的固定孔中。可选地，所述成型材料为连续纤维，所述连续纤维为碳纤维或玻璃纤维。可选地，所述成型材料为基体树脂，所述基体树脂为环氧树脂或氰酸酯。进一步地，所述将成型材料通过支撑工装和缠绕装置分段缠绕成型还包括：所述第一缠绕成型段和与其相邻的所述第二缠绕成型段通过设定角度θ搭接，所述设定角度θ为所述第一缠绕成型段的轴线和所述第一缠绕成型段的母线之间的夹角，所述设定角度θ为10°～60°。更进一步地，所述第二缠绕成型段缠绕成型时，所述第二缠绕段与第一缠绕段过渡段的轴向长度为L，其中，L≥t/tgθ，t为所述第一缠绕成型段的缠绕厚度。进一步地，所述将成型材料通过支撑工装和缠绕装置分段缠绕成型，还包括：若所述第一缠绕成型段和所述第二缠绕成型段的厚度大于15mm时，则采用分次缠绕的方式进行，即按照每8～15mm为一次，每次缠绕完毕后，进行预固化，然后重复上述缠绕方法至设计要求厚度。进一步地，所述将成型材料通过支撑工装和缠绕装置分段缠绕成型，还包括：所述第一缠绕成型段和所述第二缠绕成型段缠绕完毕后，采用吸胶纸将表面富树脂层去除。进一步地，所述对缠绕成型后的产品进行固化成型，具体包括：对缠绕成型后的产品进行旋转加热的方式进行固化成型。本专利技术的有益效果是：本专利技术所提供的一种复合材料管纤维缠绕成型方法，针对具有超长尺寸纤维缠绕复合管，提出了一种分段缠绕成型方法，采用多点支撑缠绕的方式，以减小悬空长度，降低自重和张力对产品挠度变形的影响，保证了产品的刚度和挠度变形要求，实现了超长身管纤维缠绕成型，具有很好的实用性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例的一种复合材料管纤维缠绕成型方法的流程示意图；图2为图1所示的复合材料管纤维缠绕成型状态示意图；图3为图2中的一种支撑工装的结构示意图；图4为图2中的另一种支撑工装的结构示意图；图5为图2中的A处放大示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例针对具有超长尺寸纤维缠绕复合管，提出了一种分段缠绕成型方法，采用多点支撑缠绕的方式，以减小悬空长度，降低自重和张力对产品挠度变形的影响，保证了产品的刚度和挠度变形要求，实现了超长身管纤维缠绕成型，具有很好的实用性。基于上述思想，本专利技术实施例提供了一种复合材料管纤维缠绕成型方法，图1为本专利技术实施例的一种复合材料管纤维缠绕成型方法的流程示意图，图2为图1所示的复合材料管纤维缠绕成型状态示意图，结合图1以及图2，该成型方法包括：S1：将成型材料通过支撑工装a和缠绕装置b分段缠绕成型；S2：对缠绕成型后的产品进行固化成型；S3：加工固化成型后的产品的外形尺寸。本专利技术实施例的S1具体包括：本专利技术实施例的缠绕装置b可以为输出端转动的机构，共设置有两个，两个缠绕装置b的输出端通过产品芯模4连接，两个缠绕装置b的输出端同步转动，进而带动产品芯模4转动，以使成型材料在产品芯模4缠绕成型。图3为图2中的一种支撑工装的结构示意图，结合图3，该支撑工装包括支撑架1、滚动件2、固定盘3以及产品芯模4，其中，支撑架1的顶部设置有弧形凹槽5，滚动件2设置有多个，多个滚动件2间隔可转动地设置在弧形凹槽5的内壁上，固定盘3设置在多个滚动件2上，固定盘3的中部设置有固定孔，产品芯模4固定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合材料管纤维缠绕成型方法，其特征在于，所述成型方法包括：/nS1：将成型材料通过支撑工装和缠绕装置分段缠绕成型，其中，所述缠绕装置相对设置有两个，所述支撑工装的数量为n个，n个所述支撑工装间隔设置在两个所述缠绕装置之间，n个所述支撑工装将产品分成2n+1个缠绕成型段，所述2n+1个缠绕成型段分别为n+1个第一缠绕成型段以及n个第二缠绕成型段，所述第一缠绕成型段为支撑工装外区域的缠绕成型段，所述第二缠绕成型段为支撑工装区域上的缠绕成型段；将成型材料通过支撑工装和缠绕装置分段缠绕成型具体包括：/n进行n+1个第一缠绕成型段的缠绕成型；/n对n+1个缠绕成型完毕的第一缠绕成型段进行预固化处理；/nn+1个第一缠绕成型段预固化处理后，将所述支撑工装拆除；/n所述支撑工装拆除后，进行n个第二缠绕成型段的缠绕成型；/nS2：对缠绕成型后的产品进行固化成型；/nS3：加工固化成型后的产品的外形尺寸。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合材料管纤维缠绕成型方法，其特征在于，所述成型方法包括：
S1：将成型材料通过支撑工装和缠绕装置分段缠绕成型，其中，所述缠绕装置相对设置有两个，所述支撑工装的数量为n个，n个所述支撑工装间隔设置在两个所述缠绕装置之间，n个所述支撑工装将产品分成2n+1个缠绕成型段，所述2n+1个缠绕成型段分别为n+1个第一缠绕成型段以及n个第二缠绕成型段，所述第一缠绕成型段为支撑工装外区域的缠绕成型段，所述第二缠绕成型段为支撑工装区域上的缠绕成型段；将成型材料通过支撑工装和缠绕装置分段缠绕成型具体包括：
进行n+1个第一缠绕成型段的缠绕成型；
对n+1个缠绕成型完毕的第一缠绕成型段进行预固化处理；
n+1个第一缠绕成型段预固化处理后，将所述支撑工装拆除；
所述支撑工装拆除后，进行n个第二缠绕成型段的缠绕成型；
S2：对缠绕成型后的产品进行固化成型；
S3：加工固化成型后的产品的外形尺寸。


2.根据权利要求1所述的一种复合材料管纤维缠绕成型方法，其特征在于，所述支撑工装包括：
支撑架，所述支撑架的顶部设置有弧形凹槽；
滚动件，所述滚动件设置有多个，多个所述滚动件间隔可转动地设置在所述弧形凹槽的内壁上；
固定盘，所述固定盘设置在所述多个滚动件上，所述固定盘的中部设置有固定孔；
产品芯模，所述产品芯模固定设置在所述固定盘的固定孔中。


3.根据权利要求1所述的一种复合材料管纤维缠绕成型方法，其特征在于，所述支撑工装包括：
支撑架；
固定环，所述固定环固定设置在所述支撑架的顶部；
固定盘，所述固定盘同轴设置在所述固定环内，所述固定盘的中部设置有固定孔；
支撑杆，所述支撑杆设置有多个，多个所述支撑杆绕所述固定盘的中心轴间隔设置，多个所述支撑杆的一端固定连接在所述固定环上，多个所述支撑杆的另一端均指向所述固定盘的中心轴，多个所述支撑杆的另一端和所述固定盘的周面之间具有距离；
滚动件，所述滚动件设置有多个，所述滚动件和所述支撑杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱君，黄永勇，崔西峰，沈亚东，
申请(专利权)人：湖北三江航天红阳机电有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42