CN113334747A - 一种高质高效纤维缠绕方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于纤维层缠绕技术领域，具体涉及一种高质高效纤维缠绕方法，对待缠绕件表面进行螺旋缠绕和环向缠绕，所述螺旋缠绕是指：单束纤维经过螺旋缠绕导丝头引出在待缠绕件表面进行螺旋缠绕，所述螺旋缠绕导丝头设有若干个，若干个螺旋缠绕导丝头沿待缠绕件表面呈环形分布，各螺旋缠绕导丝头分别引出的单束纤维平均分布在待缠绕件的表面并同时进行螺旋缠绕；所述环向缠绕是指：纤维卷筒引出的单束纤维沿待缠绕件表面进行缠绕，纤维卷筒设有若干个，若干个纤维卷筒沿待缠绕件的周向分布；将各纤维卷筒上缠绕的单束纤维通过环向缠绕导丝头汇聚，单束纤维并排形成多束纤维，多束纤维沿待缠绕件表面进行缠绕。通过上述缠绕方法可以有效提高缠绕效率。

Description

一种高质高效纤维缠绕方法

技术领域

本发明属于纤维层缠绕技术领域，具体涉及一种高质高效纤维缠绕方法。

背景技术

压力容器经过多年的发展，广泛地应用在了航空航天、医疗卫生、日常居民生活中；随着新材料与新工艺的不断涌现，压力容器朝着轻量化、高强度方向发展。未来将朝着塑料内胆，外表面缠绕纤维作为增强层的IV型容器发展。IV型容器工作压力更大，而且由于纤维层作为主要承压层，安全性能更高。在不同的应用领域，容器的大小尺寸也是不尽相同的，这对缠绕设备的通用性提出了较高的要求。

纤维缠绕是压力容器成型过程中重要环节之一。缠绕效率与质量直接决定了压力容器等零部件的生产效率、性能与寿命。

纤维缠绕工艺主要分为螺旋缠绕工艺与环向缠绕工艺，螺旋缠绕工艺主要提高了压力容器等零部件轴向强度，环向缠绕工艺主要为了提高零部件的周向强度。目前在环向缠绕工艺方面，主要采用单束纤维环向缠绕，该工艺缠绕效率低，而且目前的工艺无法实现连续性生产，整个缠绕过程中有人工干预的环节。

压力容器内胆尺寸多样化，而目前满足多束纤维同步缠绕工艺的内胆尺寸较为单一，从而给该工艺带来了较大的局限性。目前的多束纤维缠绕时将多束纤维(纤维数量≤5)汇集成大丝束进行缠绕，但本质仍是单束缠绕；且缠绕过程中，会引起纤维堆叠，缠绕不均匀，以及缠绕过程中纤维滑移，局部应力集中。同时，单束纤维缠绕自动化程度低、生产效率低。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种高质高效纤维缠绕方法，该方法可以提高纤维缠绕效率以及提高缠绕后的整体强度和质量。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种高质高效纤维缠绕方法，对待缠绕件表面进行螺旋缠绕和环向缠绕，

所述螺旋缠绕是指：单束纤维经过螺旋缠绕导丝头引出，在待缠绕件表面进行螺旋缠绕，所述螺旋缠绕导丝头设有若干个，若干个螺旋缠绕导丝头沿待缠绕件表面呈环形分布，经各螺旋缠绕导丝头分别引出的单束纤维汇聚形成多束纤维，多束纤维平均分布在待缠绕件的表面；缠绕时，待缠绕件相对于螺旋缠绕导丝头进行轴向往复运动以及沿自身径向转动，多束纤维同时进行螺旋缠绕；

所述环向缠绕是指：纤维卷筒引出的单束纤维沿待缠绕件表面进行缠绕，纤维卷筒设有若干个，若干个纤维卷筒沿待缠绕件的周向分布；将各纤维卷筒上缠绕的单束纤维通过环向缠绕导丝头汇聚，各单束纤维并排形成多束纤维，多束纤维沿待缠绕件表面进行缠绕；缠绕时，待缠绕件处于静止状态，环向缠绕导丝头和若干个纤维卷筒沿待缠绕件的周向进行旋转以及沿待缠绕件的轴向进行移动。

单束纤维同时在待缠绕件表面进行螺旋缠绕过程中，各单束纤维之间不交叉和重叠。

每个螺旋缠绕导丝头根据待缠绕件表面形状的变化进行伸缩并带动单束纤维旋转。

根据待缠绕件表面的尺寸，选择参与螺旋缠绕的螺旋缠绕导丝头数量。

对若干个螺旋导丝头进行分组，至少分为两组；根据待缠绕件表面的尺寸，采用其中一组或几组或全部进行螺旋缠绕。

单束纤维为预浸料或经过螺旋缠绕导丝头时对其进行浸胶。

缠绕时对完成缠绕的部分加热进行初始固化，起到固定缠绕线型的作用。

螺旋缠绕步骤为：

S1：将瓶体夹持；

S2：纱架上的各单束纤维穿过对应的螺旋缠绕导丝头，从螺旋缠绕导丝头的出口处将其引出；

S3：将从各螺旋缠绕导丝头引出的单束纤维固定在瓶体的一端，各单束纤维沿瓶体径向平均分布；

S4：瓶体进行轴向移动以及径向旋转，对瓶体进行螺旋缠绕，使各单束纤维缠绕在瓶体的外表面。

所述S4中：对瓶体进行螺旋缠绕时，分为瓶口缠绕和瓶身缠绕；

瓶口缠绕：根据瓶口位置的直径变化，各螺旋缠绕导丝头进行伸缩和旋转，纤维以侧面进行螺旋缠绕；

瓶身缠绕：瓶身位置采用测地线缠绕方式，单束纤维与待缠绕工件轴线的夹角为缠绕角，瓶身位置螺旋缠绕角一般为12°～70°。

瓶口缠绕中：瓶口向瓶身过度时，随着缠绕位置的直径不断变大，螺旋缠绕导丝头需要不断旋转，提高与瓶体的接触面积，使得纤维均匀缠绕在瓶口位置。

瓶口缠绕中：可采用测地线缠绕或非测地线缠绕或类测地线缠绕方式。

环向缠绕中：各纤维卷筒可以沿自身轴线进行旋转。

环向缠绕中：各纤维卷筒引出的单束纤维先通过张力控制器进行张力控制后，再通过环向缠绕导丝头汇聚形成多束纤维。

环向缠绕中：通过环向缠绕导丝头汇聚形成的多束纤维竖直引向待缠绕件表面。

对待缠绕件表面进行螺旋缠绕和环向缠绕时分别进行预固化；所述预固化是指：对于已经完成缠绕的部位进行加热，进行初步固化，起到固定缠绕线形的作用。

螺旋缠绕和环向缠绕中采用的单束纤维为碳纤维或玻璃纤维或芳纶纤维或玄武岩纤维。

螺旋缠绕和环向缠绕中采用的单束纤维为预浸料或者在进行螺旋缠绕以及环向缠绕时进行浸胶。

螺旋缠绕或环向缠绕结束后通过机械手将纤维剪断，完成缠绕。

本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：

螺旋缠绕导丝头设有若干个，若干个螺旋缠绕导丝头沿待缠绕件表面呈环形分布，各螺旋缠绕导丝头分别引出的单束纤维平均分布在待缠绕件的表面并同时进行螺旋缠绕。区别于目前的多束缠绕方法，在缠绕过程中，由于各单束纤维平均分布在待缠绕件的表面，可以有效增加覆盖面积，提高缠绕效率。而且由于采用此种分布方式，可以保证待缠绕件的受力均匀，提高了待缠绕件的强度与安全性能。

各单束纤维同时在待缠绕件表面进行螺旋缠绕过程中，各单束纤维之间不交叉和重叠，可以进一步提高对待缠绕件覆盖面积以及保证待缠绕件的受力均匀。

每个螺旋缠绕导丝头根据待缠绕件表面形状的变化进行伸缩并带动单束纤维旋转，可以提高缠绕效果，保证各单束纤维均可以较好的与待缠绕件表面贴合。螺旋缠绕导丝头伸缩不仅可以适应待缠绕件外形的变化，还可以适应不同规格的待缠绕件。

虽然通过旋转和伸缩可以适应不同规格的待缠绕件，但对于一些尺寸较小或较大的待缠绕件，可以选择参与螺旋缠绕的螺旋缠绕导丝头数量，即采用其中几个或全部螺旋缠绕导丝头进行缠绕。

可根据不同的待缠绕件尺寸，灵活选择螺旋缠绕中采用螺旋缠绕导丝头的数量与位置，从而不仅可实现多束纤维同时缠绕，还可满足多尺寸的纤维螺旋缠绕，不再因尺寸变化而受限。

单束纤维为预浸料或经过螺旋缠绕导丝头时对其进行浸胶，可以实现干法缠绕和湿法缠绕。

通过加热进行初始固化，可以起到固定缠绕线型的作用。

采用本方法进行螺旋缠绕时，整体的产效率提高了50倍，单层纤维覆盖在98％以上，缠绕线型稳定。单层缠绕均匀覆盖在待缠绕工件表面，没有任何交叉点，不仅克服了局部应力集中对制品寿命与性能的影响；而且，在满足相同工作压力的前提下，提高了纤维的使用率，即可以降低纤维量的使用量，进而降低了生产成本。即使在缠绕纤维量同样多的情况下，采用本方法缠绕后的待缠绕件所能承受的压力也更大。

环向缠绕可保证树脂内胆瓶身表面纤维单层覆盖率基本为100％，纤维束间间隙小，且不发生堆叠，既保证了纤维缠绕质量，也提高了压力容器的环向工作性能与生产效率。

将单束纤维汇聚形成多束纤维，多束纤维沿待缠绕件表面进行缠绕；多束纤维的宽度大于单束纤维，进而可以更快完成对待缠绕件表面的缠绕，从而可以提高生产效率。

缠绕时，待缠绕件处于静止状态，环向缠绕导丝头和若干个纤维卷筒沿待缠绕件的周向进行旋转以及沿待缠绕件的轴向进行移动。这样可以提高缠绕效果，克服了由于待缠绕件处于运动状态、纤维也处于运动状态，而导致的缠绕不紧密以及缠绕过程不平稳、不易控制的缺陷。

相较于传统的通过待缠绕件拉动纤维束而言，各纤维卷筒可以沿自身轴线进行旋转，即可以主要主动送丝，而且可以根据需要调整各纤维卷筒的旋转速度，保证各纤维束之间的张力一致，进一步提高了缠绕效果。

各纤维卷筒上缠绕的纤维为预浸料，可以实现干法缠绕；单束纤维通过环向缠绕导丝头汇聚形成多束纤维时，对多束纤维或单束纤维进行浸胶，可以实现湿法缠绕。

通过环向缠绕导丝头汇聚形成的多束纤维竖直引向待缠绕件表面，采用竖直引向的方式，方便进行环向缠绕。

当瓶体材质为树脂时，缠绕时对其内部充填气体，通过气体增压，避免在缠绕过程中瓶体变形。

多束纤维的端部通过机械手固定在待缠绕件表面进行缠绕，缠绕后通过机械手将多束纤维剪断。通过机械手可以代替人工作业，在缠绕时无需人工干预，可以实现整体的自动化运行。

附图说明

图1是本发明的整体原理图；

图2是本发明的整体缠绕过程示意图；

图3是本发明螺旋缠绕的原理图一；

图4是本发明螺旋缠绕的原理图二；

图5是本发明螺旋缠绕过程的示意图；

图6是本发明螺旋缠绕导丝头的分布结构示意图；

图7是本发明螺旋缠绕后与现有技术螺旋缠绕后的对比图；

图8是本发明纤维卷筒的分布设置示意图；

图9是本发明环向缠绕过程的示意图；

其中：1为纱架，2为单束纤维，3为螺旋缠绕导丝头，4为加热装置，5为待缠绕件，6为夹持装置，7为纤维卷筒，8为环向缠绕导丝头，9为机械手，5为待缠绕件，10为多束纤维。

具体实施方式

下面对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图1至9所示，一种高质高效纤维缠绕方法，对待缠绕件表面进行螺旋缠绕和环向缠绕，

螺旋缠绕是指：单束纤维经过螺旋缠绕导丝头引出在待缠绕件表面进行螺旋缠绕，螺旋缠绕导丝头设有若干个，若干个螺旋缠绕导丝头沿待缠绕件表面呈环形分布，经各螺旋缠绕导丝头分别引出的单束纤维汇聚形成多束纤维，多束纤维平均分布在待缠绕件的表面；缠绕时，待缠绕件相对于螺旋缠绕导丝头进行轴向往复运动以及沿自身径向转动，多束纤维同时进行螺旋缠绕。

通过待缠绕件进行移动加旋转运动，带动平均分布在待缠绕件外表面的各单束纤维，进行螺旋缠绕。螺旋缠绕后的纤维在待缠绕件表面呈螺旋分布，一方面可以防止纤维的滑移，提高了缠绕质量；另一方多束纤维汇聚成螺旋状式，对待缠绕件的表面进行螺旋缠绕，进而有效提高了缠绕效率。

为了保证单束纤维在缠绕过程中不变形，确保缠绕质量；螺旋缠绕导丝头出口位置的形状与单束纤维的截面形状相同，即均为扁平状；导丝头出口位置的尺寸略大于单束纤维的尺寸，单束纤维可以顺利穿过。

对于待缠绕件的固定而言，采用常见夹持装置即可，只要可以保证待缠绕件旋转和移动即可；具体可以采用设有带有卡盘和底座的结构，通过卡盘夹持待缠绕件进行旋转，通过底座驱动整体移动；采用两端夹持方式时，可以设置两个卡盘。

环向缠绕是指：纤维卷筒引出的单束纤维沿待缠绕件表面进行缠绕，纤维卷筒设有若干个，若干个纤维卷筒沿待缠绕件的周向分布；将各纤维卷筒上缠绕的单束纤维通过环向缠绕导丝头汇聚，单束纤维并排形成多束纤维，多束纤维沿待缠绕件表面进行缠绕；缠绕时，待缠绕件处于静止状态，环向缠绕导丝头和若干个纤维卷筒沿待缠绕件的周向进行旋转以及沿待缠绕件的轴向进行移动。

环向缠绕中纤维卷筒环向均匀排列，由于各纤维卷筒的位置不同，需要将各纤维束进行环向传送，从而将各纤维束进行聚集，最终实现各纤维束的同步性，从而聚集成大丝束，并将纤维束穿过环向缠绕导丝头，将纤维束引伸至内胆表面。

首先从一侧的瓶身段端部进行环向缠绕，环向缠绕导丝头可绕着内胆的轴线进行轴向转动，可沿着轴线进行移动，在二者运动的结合下进行环向纤维缠绕。

在完成环向缠绕后，将纤维束进行夹持、剪断。

当然，上述工艺流程中，螺旋、环向工艺可根据压力容器的缠绕要求进行相互交叉，即螺旋缠绕一层、环向缠绕一层、螺旋缠绕一层、环向缠绕一层依次类推进行交叉式缠绕，具体可以根据实际情况进行调整和设计。

进一步，还包括预固化，对待缠绕件表面进行螺旋缠绕和环向缠绕时分别进行预固化；预固化具体采用电加热或红外加热方法/装置进行。具体如下：

在进行螺旋缠绕过程中，预固化同步进行，要求跟随内胆运动，对缠绕完成的纤维进行及时加热，对纤维复合材料及时固化，从而将缠绕纤维进行初步固化，达到固定缠绕线形的目的。

预固化工艺在环向缠绕工艺开始后，同步进行，跟随导丝头的轴向移动，可将缠绕完的纤维复合材料进行加热预固化，从而达到纤维线型固定的目的。在环向缠绕到瓶身段另一侧后，完成环向纤维的单层缠绕，导丝头进行反向移动，转动方向不变，当运动回初始位置时，即完成两层纤维环向缠绕。

进一步，本方法适用于多种纤维，不局限于碳纤维，也可以是玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维。

进一步，本方法适用于干法缠绕、湿法缠绕；湿法缠绕时需要使用纤维预浸料，或者通过添加浸胶装置，在螺旋缠绕或环向缠绕时对纤维表面涂布胶水。

本方法中无论是多束纤维螺旋缠绕还是多束纤维环向缠绕，均可实现单位纤维层均匀覆盖在98％以上；且单位纤维层纤维没有任何交叉点，保证了工作强度最大化，生产效率提高50倍。预固化工艺在过程中，纤维缠绕的同时进行固化，可保证缠绕质量与线型的多样化。

螺旋缠绕中

进一步，多束纤维平均分布在待缠绕件的表面时，各单束纤维之间不交叉和重叠，保证单层缠绕可以后，纤维可以均匀覆盖在待缠绕工件表面，且没有任何交叉点，克服了局部应力集中对制品寿命与性能的影响。同时，在满足相同工作压力的前提下，可以降低纤维使用量。

进一步，每个螺旋缠绕导丝头根据待缠绕件表面形状的变化进行伸缩并带动单束纤维旋转。

进一步，根据待缠绕件表面的尺寸，选择参与螺旋缠绕的导丝头数量，从而适应不同尺寸待缠绕件的缠绕作业，进而实现了该工艺的通用性。

进一步，如图6所示，对若干个螺旋缠绕导丝头进行分组，至少分为两组，可以根据待缠绕件的尺寸，选择其中一组或几组或全部的导丝头参与对待缠绕件表面的缠绕作业。同时，还可以分别进行驱动，即只驱动参与螺旋缠绕的螺旋缠绕导丝头，实现变驱动。

具体的：每组中所包含的螺旋缠绕导丝头数量可以相同也可以不同，具体可根据实际情况设置，如共有30个螺旋缠绕导丝头，将其分为三组，每组内包含10个螺旋缠绕导丝头(当然也可以是不平均分)；同时，每组内螺旋缠绕导丝头之间的间距应该相同，这样可以保证各纤维束的均匀分布。

仍以设有30各螺旋缠绕导丝头(平均分为三组)为例，当分别缠绕小型、中型、大型等不同规格的待缠绕件时，具体情况如下：

缠绕小型的待缠绕件，可以选择一组螺旋缠绕导丝头进行缠绕；缠绕中型的待缠绕件，可以选择两组螺旋缠绕导丝头进行缠绕；缠绕大型的待缠绕件，可以选择三组(全部)螺旋缠绕导丝头进行缠绕。

为了清楚说明，对螺旋缠绕的过程进行单独详细说明：

实施例一：车载高压储氢IV型容器用的树脂内胆作为对象，螺旋缠绕导丝头呈环向均匀分布，螺旋缠绕导丝头的数量需保证在螺旋缠绕导丝头运动过程中，相邻螺旋缠绕导丝头的运动不发生干涉，且螺旋缠绕导丝头须满足伸缩与旋转运动；树脂内胆沿着螺旋缠绕导丝头环向的轴线方向进行往返运动，且内胆可绕着轴线转动。

缠绕步骤如下：

1、将树脂内胆进行两端夹紧；

2、对树脂内胆进行充气，如果内胆两端均装有封头，需将一端进行封闭，充气压力约为0.2MPa，目的保证树脂内胆具有一定的张力，防止在缠绕过程中，树脂内胆被压溃。

3、将各束纤维从纱架引出，并穿过环向排列的各个螺旋缠绕导丝头，并从出口处引出；

4、将各个螺旋缠绕导丝头引导的纤维束进行聚集，固定安装在树脂内胆的一端，安装位置须保证在树脂内胆的轴线上。

5、首先，进行树脂内胆封头处的多束纤维螺旋缠绕，树脂内胆沿着轴向移动并转动，瓶口处的容器内径最小，在该处螺旋缠绕时，为保证缠绕质量以及纤维间不发生堆叠，螺旋缠绕导丝头处于伸出状态，且纤维侧面与瓶口位置对应，纤维侧面接触面积最小，从而可保证缠绕在树脂内胆表面的缠绕面积也最小，从而保证纤维缠绕的均匀性。

6、瓶口处容器的内径在不断发生变化，树脂内胆沿着轴向移动且转动的同时，随着树脂内胆内径的不断变大，螺旋缠绕导丝头在不断缩回并旋转，螺旋缠绕导丝头缩回为了满足内胆尺寸不断变化的需求，而螺旋缠绕导丝头的旋转运动，是因为树脂内胆内径变大，须保证纤维与内胆表面的接触面积也不断增大，螺旋缠绕导丝头的旋转可保证纤维束与内胆表面的接触面积不断增大。

7、在完成瓶口位置的纤维螺旋缠绕后，需进一步对瓶身位置进行螺旋缠绕，瓶身位置的内径为整个容器内径最大的位置，所以在螺旋缠绕导丝头完成瓶口到瓶身位置的过度时，螺旋缠绕导丝头已经转动到接触面积最大的位置，即纤维束正面面对瓶身表面，而瓶身位置的内径不发生变化，所以在瓶身位置螺旋缠绕时，螺旋缠绕导丝头不发生运动，只有树脂内胆沿着轴向移动及转动，从而在瓶身表面形成了螺旋线。

8、为双瓶口时，在完成瓶身位置的纤维螺旋缠绕后，需进一步对另一端的瓶口进行螺旋缠绕，螺旋缠绕导丝头进一步进行转动，转动方向与之前相同，转动角度随着瓶口位置内径的变化而变化，与之前不同的是，螺旋缠绕导丝头在现阶段做伸出运动，与螺旋缠绕导丝头运动同步的是树脂内胆沿着轴线方向的移动与转动。这样即可完成单层多束纤维同步螺旋缠绕。

9、在完成一层纤维螺旋缠绕后，树脂内胆沿着相反方向运动，螺旋缠绕导丝头运动方式与之前雷同，即可完成第二层的纤维螺旋缠绕，以此类推，即可完成树脂内胆所需求的纤维螺旋缠绕层数。

实施例二：以便携式的IV型压力容器树脂内胆作为对象，根据该内胆尺寸，利用变驱动的原理，灵活调整螺旋缠绕导丝头的运动数量，进而控制螺旋缠绕导丝头的运动，从而实现对小型容器树脂内胆的纤维层螺旋缠绕，缠绕流程与上述实施例一的缠绕流程相似。

螺旋缠绕导丝头的同步伸缩与转动的实现方式，可由两部分组成，各部分的实现方式原理相似，可由齿轮啮合驱动、也可由齿轮与蜗杆啮合驱动。待缠绕工件沿着轴线方向移动与转动，同样可由齿轮啮合驱动与齿轮与齿条啮合驱动实现。

在封头位置采用多束纤维非测地线缠绕。借助螺旋缠绕导丝头与树脂内胆的运动结合，本方法可实现测地线、非测地线等螺旋缠绕工艺，瓶身位置采用测地线缠绕方法。

环向缠绕

环向缠绕导丝头上设有相应的开口，多束纤维可以从该开口内伸出，环向缠绕导丝头的开口大小需保证大丝束纤维从中穿过时不发生形变，从而可保证纤维束间不发生堆叠。

进一步，各纤维卷筒可以沿自身轴线进行旋转，每个纤维卷筒可以自动旋转，具体可以通过电机等装置进行驱动，从而保证位于不同位置的纤维卷筒之间的张力一致。

进一步，纤维卷筒采用主动驱动的同时，为提高缠绕质量，为各纤维卷筒添加张力控制装置，纤维卷筒与张力控制器构成一个子单元，沿着环向均匀排列，子单元的个数保证相互之间的运动不发生干涉。各纤维卷筒引出的单束纤维先通过张力控制器进行张力控制后，再通过环向缠绕导丝头汇聚形成多束纤维。

进一步，通过环向缠绕导丝头汇聚形成的多束纤维竖直引向待缠绕件表面，待缠绕件可处于水平固定状态，这样方便进行环向缠绕。

进一步，缠绕时进行加热，加热装置随环向缠绕导丝头一同进行轴向移动，对完成缠绕的部分加热进行初始固化，起到固定缠绕线型的作用；具体可以通过电加热、红外加热等方式/装置。

进一步，多束纤维的端部通过机械手固定在待缠绕件表面进行缠绕；当缠绕一定圈数后，多束纤维不会发生脱落后，机械手即可松开，无需一直夹持；缠绕后通过机械手将多束纤维剪断。设置机械手可以省却将多束纤维人工固定的步骤，可以实现缠绕过程的自动化；当然机械手可以根据需要采用其它夹持或固定装置进行代替，只要可以实现对多束纤维的夹持即可。

为了清楚说明，对螺旋缠绕的过程进行单独详细说明：

仍以瓶体为例，具体缠绕步骤如下：

步骤一：由于环向均匀排布的纤维束卷筒位置不同，将不同位置的纤维束绕着环向输送，从而使得各纤维束最终同步聚集到一处。

步骤二：各纤维束汇集到一起，形成大丝束纤维，并穿过环向缠绕导丝头，竖直引向树脂内胆。

步骤三：将容器内胆进行两端夹持，并对其进行气体充填，气压大小约为0.2MPa。

步骤四：将从环向缠绕导丝头中伸出的纤维束夹持并输送到树脂内胆表面

步骤五：首先从瓶身的一侧进行环向缠绕，环向缠绕导丝头进行单方向转动、移动，在二者的结合下实现环向缠绕工艺。

步骤六：纤维夹持端将纤维束放开，结束夹持动作。

步骤七：在环向缠绕导丝头的环向运动与轴向移动的共同作用下，纤维从一侧环向缠绕到另一侧，从而完成单层环向纤维缠绕。

步骤八：环向缠绕导丝头仍为单向转动，而移动方向为相反方向，即可完成另外一层环向缠绕，以此类推，即可完成规定的缠绕层数。

步骤九：在完成环向缠绕后，将纤维束夹持并剪断。

上述以树脂内胆作为对象，纤维卷筒成环向均匀排列，且纤维束筒可主动绕着自身轴线转动，可在其轴向方向安装小型电机，即可完成该动作进行纱线供应；将各纤维束引出后同步聚集，形成大丝束，由于各纤维卷筒的位置不同，所以需要将各纤维束绕着环线牵引，从而同步聚集到一处，并均匀排列，形成大丝束。将大丝束纤维引导至环向缠绕导丝头，并从环向缠绕导丝头中引出，环向缠绕导丝头的开口大小需保证大丝束纤维从中穿过时不发生形变，从而可保证纤维束间不发生堆叠。

环向缠绕导丝头绕着轴线方向进行转动，可运用齿轮啮合、蜗轮蜗杆等传动方式即可完成，运动电机进行驱动。环向缠绕导丝头的轴向移动，同样是齿轮啮合、齿轮齿条啮合，并在轴向方向安装导轨，在电机的驱动下，即可完成相关操作。

环向缠绕导丝头绕着单方向转动，且同时向一侧运动，从而保证纤维缠绕在树脂内胆的表面，在缠绕的另一侧的瓶身与瓶口的过渡区，环向缠绕导丝头向另一侧运动。从而实现了树脂内胆环向缠绕流程，待缠绕层数达到要求后，停止缠绕。

环向缠绕导丝头的移动与转动的共同作用下，完成对树脂内胆的多束纤维环向缠绕工艺，二者的运动状态，需保证缠绕相邻的纤维束间的间距最小化，从而最大程度提高压力容器的环向缠绕强度。

在达到缠绕层数要求后，对纤维束进行夹持，并剪断。纤维束缠绕完成的工作位置应为树脂内胆的上半部分，从而方便对纤维夹持与剪断操作。

本发明利用聚集成大丝束的纤维束进行环向缠绕，以及缠绕前后的夹持剪断，实现了整个工艺流程的自动化运行，提高了压力容器的缠绕效率与生产效率。

本发明环向缠绕可保证树脂内胆瓶身表面纤维单层覆盖率基本为100％，纤维束间间隙小，且不发生堆叠，既保证了纤维缠绕质量，也提高了压力容器的环向工作性能与生产效率。

上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高质高效纤维缠绕方法，其特征在于：对待缠绕件表面进行螺旋缠绕和环向缠绕，

所述螺旋缠绕是指：单束纤维经过螺旋缠绕导丝头引出，在待缠绕件表面进行螺旋缠绕，所述螺旋缠绕导丝头设有若干个，若干个螺旋缠绕导丝头沿待缠绕件表面呈环形分布，经各螺旋缠绕导丝头分别引出的单束纤维汇聚形成多束纤维，多束纤维平均分布在待缠绕件的表面；缠绕时，待缠绕件相对于螺旋缠绕导丝头进行轴向往复运动以及沿自身径向转动，多束纤维同时进行螺旋缠绕；

所述环向缠绕是指：纤维卷筒引出的单束纤维沿待缠绕件表面进行缠绕，纤维卷筒设有若干个，若干个纤维卷筒沿待缠绕件的周向分布；将各纤维卷筒上缠绕的单束纤维通过环向缠绕导丝头汇聚，各单束纤维并排形成多束纤维，多束纤维沿待缠绕件表面进行缠绕；缠绕时，待缠绕件处于静止状态，环向缠绕导丝头和若干个纤维卷筒沿待缠绕件的周向进行旋转以及沿待缠绕件的轴向进行移动。

2.根据权利要求1所述的一种高质高效纤维缠绕方法，其特征在于：螺旋缠绕中：每个螺旋缠绕导丝头根据待缠绕件表面形状的变化进行伸缩并带动单束纤维旋转；根据待缠绕件表面的尺寸，选择参与螺旋缠绕的螺旋缠绕导丝头数量。

3.根据权利要求1所述的一种高质高效纤维缠绕方法，其特征在于：螺旋缠绕中：对若干个导丝进行分组，至少分为两组；根据待缠绕件表面的尺寸，采用其中一组或几组或全部进行螺旋缠绕。

4.根据权利要求1所述的一种高质高效纤维缠绕方法，其特征在于：环向缠绕中：各纤维卷筒可以沿自身轴线进行旋转。

5.根据权利要求1所述的一种高质高效纤维缠绕方法，其特征在于：环向缠绕中：各纤维卷筒引出的单束纤维先通过张力控制器进行张力控制后，再通过环向缠绕导丝头汇聚形成多束纤维。

6.根据权利要求1所述的一种高质高效纤维缠绕方法，其特征在于：环向缠绕中：通过环向缠绕导丝头汇聚形成的多束纤维竖直引向待缠绕件表面。

7.根据权利要求1所述的一种高质高效纤维缠绕方法，其特征在于：对待缠绕件表面进行螺旋缠绕和环向缠绕时分别进行预固化；所述预固化是指：对于已经完成缠绕的部位进行加热，进行初步固化，起到固定缠绕线形的作用。

8.根据权利要求1所述的一种高质高效纤维缠绕方法，其特征在于：螺旋缠绕和环向缠绕中采用的单束纤维为碳纤维或玻璃纤维或芳纶纤维或玄武岩纤维。

9.根据权利要求1所述的一种高质高效纤维缠绕方法，其特征在于：螺旋缠绕和环向缠绕中采用的单束纤维为预浸料或者在进行螺旋缠绕以及环向缠绕时进行浸胶。

10.根据权利要求1所述的一种高质高效纤维缠绕方法，其特征在于：螺旋缠绕或环向缠绕结束后通过机械手将纤维剪断，完成缠绕。

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