[发明专利]厚壁多角度纤维复合材料辊筒的成型装置及其成型方法

说明书

本发明提出一种厚壁多角度纤维复合材料辊筒的成型装置及其成型方法，属于纤维复合材料制造领域，两个纱片定位环分别安装在芯模两端的配合位置处，并在厚壁辊筒缠绕时起切割垫板作用。安装好纱片定位环的芯模通过前端定位孔和后端顶尖孔和缠绕机的前端装卡盘和后端顶尖连接定位，通过缠绕机的多轴控制实现芯模的转动和纱片的缠绕。该成型方法实现了无封头直筒纤维复合材料辊筒的连续纤维测地线缠绕成型，并解决了大厚度尺寸的辊筒缠绕成型时两端厚度的堆积问题，实现了纤维复合材料辊筒的一次成型。该成型装置安装定位简单，纱片定位环可重复利用，小角度缠绕时的超越行程短，可成型大厚度尺寸辊筒，应力变形小，节省了原材料，提高了效率。

技术领域

本发明属于纤维复合材料设计制造领域，特别是涉及一种厚壁多角度纤维复合材料辊筒的成型装置及其成型方法。

背景技术

纤维复合材料以其轻质高强的优异特性在各行各业的应用越来越多，在纺织领域，相比于传统纺织交叉铺网机用金属工作辊，纤维复合材料辊具有低挠曲度、重量轻、低转动惯性、转动速度高等优点。这就对不同厚度、不同尺寸型号规格的纤维复合材料纺织辊成型设计提出了要求。

而纤维复合材料纺织辊两端没有封头，在成型过程中，如何在直筒段上进行纤维连续缠绕成型，特别是对小角度缠绕的复合材料辊筒在成型中如何实现测地线连续缠绕是个问题，而厚度较大时，如何解决连续缠绕过程中两端相对较快堆积起来的厚度避免对产品段缠绕线型的影响，并使用多团纱宽纱片实现大前进量一次性成型也是丞待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种厚壁多角度纤维复合材料辊筒的成型装置及其成型方法，实现了无封头直筒纤维复合材料辊筒的连续纤维测地线缠绕成型，并解决了大厚度尺寸的辊筒缠绕成型时两端厚度的堆积问题，实现了纤维复合材料辊筒的一次成型。该成型方法安装定位简单、纱片定位环可重复利用，小角度缠绕时的超越行程短，可成型大厚度尺寸辊筒，应力变形小，节省了原材料，降低了成本，提高了效率。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种厚壁多角度纤维复合材料辊筒的成型方法，具体包括以下步骤：

(1)首先将前端纱片定位环和后端纱片定位环分别安装在芯模的前后两端的配合位置处，

(2)安装好纱片定位环的芯模通过前端定位孔和缠绕机的前端装卡，通过后端顶尖孔和缠绕机的后端顶尖连接定位，保证芯模中心轴线位于同一高度，且芯模和缠绕机稳定装卡，通过缠绕机的多轴控制实现芯模的转动和纱片的缠绕；

(3)成型完成后，通过前端定位孔和固化炉旋转装配的连接安装，实现产品的旋转固化。

更进一步的，步骤(1)中，所述芯模、前端纱片定位环和后端纱片定位环上均匀涂抹脱模剂，待脱模剂干后进行缠绕成型。

更进一步的，步骤(2)中，缠绕过程中，纵向缠绕的起纱点和落纱点分别位于纱片定位环的外侧，保证纱片的内侧落纱位置距离定位针50mm，以实现不同缠绕角度在无封头直筒段上的测地线缠绕。

更进一步的，步骤(2)中，缠绕厚壁辊筒时，厚度每超过10mm，要在环向缠绕结束后固定两端纱片定位环处，并在靠近定位针20mm处的纤维切断区域位置沿轴向切断两端纤维，形成纤维复合材料不完全壁厚半成品，清理掉两端切断后纤维区纤维后继续缠绕成型，至缠绕结束，固定纤维，进行旋转固化成型。

一种厚壁多角度纤维复合材料辊筒的成型装置，包括芯模、前端纱片定位环、前端定位孔、后端顶尖孔和后端纱片定位环，所述前端纱片定位环和后端纱片定位环分别安装在芯模前后两端的配合位置处，所述芯模的前端设置有前端定位孔，后端设置有后端顶尖孔。

更进一步的，所述前端定位孔和缠绕机前端装卡，所述后端顶尖孔和缠绕机的后端顶尖连接定位。

更进一步的，所述前端纱片定位环和后端纱片定位环结构相同，均由定位环底座和定位针构成，所述定位环底座的周向均匀分布有若干定位针。