缠绕机复合材料布铺放设计与控制技术研究

缠绕机复合材料布铺放缠绕机是实现某型火箭筒布铺放与布带交叉复合缠绕的关键工艺装备, 是集 机械 、电子、气动、控制 、软件和数控等技术于一体的多学科交叉综合应用的复杂设备。本文针对某 复合材料绝热层缠绕制品成型工艺的结构特点, 详细地介绍了复合材料布铺放缠绕机的结构、组成及 实现方式, 并对成型工艺及物理参数控制进行了深入研究。该设备的开发, 极大地提高了某型火箭筒 复合材料缠绕制品质量, 解决了该型复合材料零部件成型过程中的关键性制造技术难题。

随着复合材料技术的不断发展, 许多新型复合材 料已在航空、航天 、航海、兵器以及民用行业中得到了 广泛的应用。复合材料成型工艺方法 、工艺装备及成 型过程中的物理参数控制已成为目前研究的热点。 通过特定的机械运动和控制, 将已经浸过树脂胶液的 布带, 按照所要求的线型规律缠绕至芯模表面, 其性 能对缠绕制品的质量起着决定作用。目前, 已出现了 不同用途及功能的缠绕成型工艺装备。然而, 对于实 现绝热层制品布铺放与布带缠绕交叉复合成型工艺 思想的新一代自动化设备有待进一步研究。基于此, 本文针对某型复合材料绝热层火箭筒成型工艺特点, 提出了一种新型复合材料布铺放缠绕机的实现方式, 并对其控制技术进行了专门研究。

  复合材料绝热层火箭筒, 由于其特 殊的用途及性能要求, 采用复合材料预浸胶布带和 布块经加热软化至粘流态后, 分别完成斜锥段和圆 柱段的成型缠绕 。 由于制品在使用方面受力的特殊性, 使得该制 品必须具有抗拉 、抗冲、抗撕裂和耐磨等特性, 这 就要求制品的锥段采用窄直纹布带进行平叠缠绕, 圆柱段则用宽度与该段长度几乎相同的 45°斜纹布 块进行重叠缠绕, 在斜锥段与圆柱段的交叉处通过 合理的变厚度复合缠绕工艺, 实现斜锥段与圆柱段 的无缝连接, 使整个制品光滑、可靠。 1.1 布带平叠缠绕工艺 图 2 布带平叠缠绕工艺 布带平行于芯模 轴线缠绕, 即当芯模旋 转一周, 布带沿芯模轴 向移动宽度 S, 同时沿 径向移动布带厚度 R, 从芯模小端向大端实 现连续重叠缠绕, 一直 达到设计要求的厚度。

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