首页%开丰娱乐平台%首页核心提示:一、前言缠绕成型装备经历了机械式、数控式、微机控制、机器人缠绕的发展历程。目前缠绕设备的研究主要集中于多自由度、
缠绕成型装备经历了机械式、数控式、微机控制、机器人缠绕的发展历程。目前缠绕设备的研究主要集中于多自由度、多工位、连续缠绕、复杂异形件缠绕、机器人缠绕、高速高精度缠绕、多工艺复合、清洁制造等方向。缠绕成型工艺中辅助设备如快速浸胶装置、多丝嘴及模块化导丝头、高精度张力控制器、内加热固化模具等也不断改进。
▪缠绕与拉挤工艺复合,简称拉绕。其工作原理是先拉,形成单向里层;环向缠绕,增加径向强度;单向拉挤,形成较光滑的外壁。
▪内外表面都是光滑表面,无需车削或磨削加工,减少材料消耗,降低劳动强度,同时减少对环境的污染;
▪国外在纤维缠绕CAD/CAM软件的研究上已经发展到很高的水平。CAD/CAM软件不仅具有完善的回转体纤维缠绕线型及轨迹设计功能,还具有异型件纤维缠绕轨迹设计功能。对于三通、弯管等典型异型件,已经开发出完善的CAD/CAM软件进行芯模设计、线型设计、轨迹规划以及后置处理,可以根据具体的数控系统生成相应的控制代码。如比利时MATERIAL公司的CADWIND、英国Crescent Co
nsultants Ltd的CADFIL和美国McClean Anderson公司的SimWind软件。
▪热塑性纤维带缠绕是近年来的热点。带缠绕具有更好的可设计性、更好的纤维树脂结合性、更优的成型效率,结合激光或红外辅助在线固化工艺,可实现更更高效的工业批量化制造。产品具有环保、抗疲劳、耐冲击等特点。采用该工艺制造的管件、压力容器、异型件等,突破了纤维纱束缠绕和热固性树脂体系的诸多限制,具有广阔的应用前景。
经过半个世纪的发展,目前我国的纤维缠绕技术已经处于成熟发展时期,纤维缠绕设备基本实现了微机全伺服控制,两轴、三轴、四轴微机控制纤维缠绕机制造技术和缠绕工艺已经成熟,并在管道、储罐、各种压力容器、电绝缘产品,以及体育休闲产品的缠绕成型方面发挥了重要作用,六轴微机控制纤维缠绕机已用于复合材料制品的研制和生产。
热固性纤维增强管道连续缠绕工艺技术核心是采用一个凸轮盘来推动钢带连续运转形成管材缠绕内芯模,钢带前后循环运转,在移动的内芯模上连续地完成玻纤缠绕、复合、加砂、固化等工艺过程。
▪国外,欧美等国的多家企业自主研发了自动化程度高、劳动强度低、规格齐全、能耗低的玻璃钢管道连续缠绕生产线;?国内,青岛朗通机械有限公司、连云港唯德复合材料设备有限公司等自主研发夹砂玻璃钢管道连续缠绕生产线设备及生产技术。
▪国外,英国Ridyway Machines Ltd公司(瑞奇威设备)等可以提供连续纤维增强热塑性塑料生产线。加拿大Flexpipe Systems、美国TherCoil、荷兰Airborne公司、美国DeepFlex、英国Magma Global、美国Composite Fluid Transfer (CFT)等公司都应用连续缠绕成型技术与生产线实现连续纤维增强热塑性塑料管的生产与应用。
▪国内,南京晨光欧佩亚复合管工程有限公司、广州励进和上海金纬等公司进行相关技术研发及生产线. 机器人缠绕
国外对缠绕机器人的研究相对较早且已趋于成熟,法国的MFTech公司早研究机器人缠绕并将其商业化,由该公司提供的机器人缠绕设备充分利用了机器人的柔性,可采用抓取模具和带动导丝头两种方式进行复合材料缠绕成型。
加拿大Compositum公司研发了适用于ABB、KUKA等多种品牌机器人和数控系统的全自动缠绕系统。荷兰Taniq公司研发了Scorpo机器人,搭载自主开发的工艺设计软件,用于纤维增强橡胶产品的纤维及橡胶带缠绕。
泰斯金普(Cygnet Texkimp)与曼彻斯特大学共同开发出一种开创性的9轴3D 缠绕技术,实现汽车和飞机的轻量化部件缠绕。台3D 缠绕机能够实现制造燃油管道、斜面轨道、飞机翼梁等回转中心线为曲线的复杂零部件的自动缠绕。
在缠绕过程中,缠绕张力与制品的强度、疲劳性等有着密切的关系,对缠绕制品的性能影响很大,因此张力控制器是重要的缠绕成型辅助设备。
▪国外,美国的INFRANOR、Entec、Warner Electric、Dover Flexo Electronics(简称DFE),瑞士的ABB、英国的Pultrex等都致力于张力控制系统的研究并不断的进行创新,目前高精度可达到2%以内。
▪国内,哈尔滨复合材料设备公司、哈尔滨工业大学、哈尔滨理工大学等已研制出精密张力控制系统;天津核三院、武汉理工大学和航天一院703联合研制碳纤维大张力缠绕系统。
为了提高生产效率及成型制品质量,国内外纷纷研究预浸带/纤维缠绕系统、纱环导丝头、原位加热固化系统以及高精度浸胶槽等。
干纤维缠绕模式对显著提高纤维增强压力容器耐冲击性能具有重要的科学意义和应用价值,在国内率先将无树脂干纤维缠绕工艺应用于复合材料气瓶及橡胶复合材料新型制品成型,解决传统复合材料耐冲击性能差、不易回收、生产效率低等问题 。
(1)研制推广干纤维缠绕LPG气瓶,推动我国煤气罐、灭火器等传统产品从金属基材料进入轻质、长寿命、高安全性的复合材料时代。
在国际上率先研究竹纤维增强异型复合材料成型工艺及装备,形成绿色环保生物基复合材料生产工艺、检测试验、性能表征及应用评价等方面的规范、方法及标准。促进竹纤维复合材料的产业结构调整和转型升级,实现竹纤维复合材料在水利管道、汽车内衬和建筑工程领域的拓展应用,并进行纤维增强绿色复合材料制品的创新创新研发及产业化应用。
基于机器人的纤维缠绕工艺与装备,解决缠绕复合材料制品从成型理论、工艺设计优化到高效成型装备研制的一系列核心工程问题。
以柔性工业机器人、模块化末端缠绕机构、精密张力控制及高效模具等为核心构建复合材料缠绕、固化及后加工全工序系列装备,基于机器人成型工作站实现全自动生产线的模块化组建。
为突破纤维增强复合材料的高效低损加工技术瓶颈,研制复材专用加工刀具,分析复材结构对机械加工的影响,考虑刀具、加工工艺等对复合材料制品加工的影响,改进及优化现有加工工艺,并建立复合材料自动化加工制造技术规范。基于复材加工专用刀具及加工工艺突破复合材料数控加工关键技术。
(2)推动大庆汉维长垣高压玻璃钢管道有限公司和苏州久美玻璃钢股份有限公司在加拿大上市及国内新三板挂牌。
(3)生产管道应用于西气东输、982海洋石油平台及极地破冰船等重大项目。
(4)为荷兰Future Pipe Industries公司(第二大复材管道制造商,年产值超过10亿美元)研发了套集缠绕、固化、脱模、磨切及传输等工序于一体的全自动玻璃钢管道生产线)研制的全自动高压玻璃钢管道生产线出口到美国、俄罗斯等国,实现国内高压玻璃钢管道制造装备的出口。
9.其他复合材料成型装备及生产线)研制了基于弯管模具固定而导丝头进行旋转缠绕的四自由度弯管专用缠绕机。
(3)研制了碳纤维加热壁画涂胶粘合生产线实现铺底布铺反射膜铺加热板铺壁画切割成品全自动生产。
(4)研制了碳纤维地热模块生产线,实现了碳纤维地热模块的上料包反射膜贴铝膜翻转岩棉板铺加热板贴铝膜下料自动化生产以及自动化搬运。