本發(fā)明涉及一種復合材料方管的小角度纏繞方法及輔助工裝，屬于復合材料結構件的成型技術領域。

背景技術：

基于碳纖維樹脂基復合材料方管的可設計性和輕量化，且能承受高載荷和強振動，已經發(fā)展成為衛(wèi)星、運載等高端科技領域的主承力結構件之一。由于方管結構不是嚴格的回轉體結構，小角度纏繞過程中，更容易出現(xiàn)紗線滑移、線型不均等問題。目前，多采用手工鋪設小角度層，該方法需要制備預浸料，工序繁瑣，手工鋪層的方管質量不穩(wěn)定，且生產效率低。

中國專利CN105269828A公開了以多齒環(huán)為輔助工裝進行玻璃鋼管道零度纏繞，該方法主要涉及圓形截面制品的零度纏繞，對于方管小角度纏繞仍然無法解決紗線滑移、線型不均等問題。

技術實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種復合材料方管的小角度纏繞方法及輔助工裝，以克服現(xiàn)有方管成型技術的不足和缺陷。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

第一方面，本發(fā)明提供了一種復合材料方管的小角度纏繞方法，其包括如下步驟：

S1：分別設計掛線盤和接長桿；

S2：采用相當圓理論編制多切點數(shù)的初始程序，并對主軸旋轉角進行分段補償；

S3：設定芯模位置、纏繞起始點和Z軸進給量，使纖維以設計纏繞角度布滿整體芯模。

作為優(yōu)選方案，步驟S1中掛線盤槽間距的設計依據(jù)為纖維紗片的寬度和方管截面的尺寸，參數(shù)設計依據(jù)如公式I所示：

d＝C/[int((Ccosα)/T)]-d₀ (I)

其中，d為槽間距，d₀為柱銷直徑，T為纖維紗片寬，α為纖維纏繞角，C為芯模周長。

作為優(yōu)選方案，步驟S1中接長桿的設計條件需滿足Z軸進給量10～50mm和所需超越長度20～200mm的要求。

作為優(yōu)選方案，步驟S2中，切點數(shù)為3～8個，主軸旋轉角每1～10°補償一次。

作為優(yōu)選方案，步驟S3中，纏繞起始點距離為20～200mm，絲嘴進給量為10～50mm。

第二方面，本發(fā)明還提供了一種用于前述的復合材料方管的小角度纏繞方法的輔助工裝，包括掛線盤和接長桿，所述掛線盤固設于接長桿的后部，所述接長桿與掛線盤相連接的一端呈圓錐形，所述掛線盤包括底座和若干柱銷，若干所述柱銷均勻地固設于底座的外圍。

作為優(yōu)選方案，所述底座上設有卡槽和若干脫模孔。

作為優(yōu)選方案，若干所述脫?？拙加诳ú鄣闹車?。

作為優(yōu)選方案，所述底座由互呈鏡像對稱的上座瓣和下座瓣組成。

作為優(yōu)選方案，所述上座瓣和下座瓣通過螺栓固定連接。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

采用了專用掛線盤和接長桿，纏繞程序增加分段補償和增加絲嘴進給的方法，纏繞的方管紗線穩(wěn)定，線型均勻規(guī)整，纏繞角誤差≤1°，機械化程度高，適用于工程應用。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：

圖1為本發(fā)明的纏繞程序邏輯框圖；

圖2為本發(fā)明的小角度纏繞原理示意圖；

圖3為本發(fā)明中輔助工裝的結構示意圖；

圖4為本發(fā)明中接長桿的結構示意圖。

圖5為本發(fā)明中掛線盤的右視圖；

圖6為本發(fā)明中掛線盤的正視圖；

圖7為本發(fā)明中掛線盤的左視圖；

圖中：1、接長桿；2、掛線盤；3、芯模；11、螺栓；12、錐座；13、桿體；21、圓柱銷；22、底座；23、固定螺釘；24、脫模孔；25、卡槽。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。

本發(fā)明的方法依托程序控制的纏繞機(FWA 1/4，BSD)進行，程序的邏輯框圖如圖1所示，方管小角度纏繞原理如圖2所示，纏繞機主軸、纏繞機Y軸和纏繞機Z軸之間的聯(lián)動關系由纏繞程序確定，并滿足纏繞機主軸分段補償要求，結合纏繞機Z軸的進給，保證纏繞線型穩(wěn)定可靠。輔助工裝的結構如圖3～7所示，包括接長桿1、掛線盤2和芯模3，掛線盤2固設于芯模3和接長桿1之間，接長桿1與掛線盤2相連接的一端為錐座12，呈圓錐形，掛線盤2包括底座22和作為掛針的若干柱銷21，若干柱銷21均勻地固設于底座2的外圍，接長桿1中，錐座12的兩端分別固設有螺栓11和桿體13，底座2上設有卡槽25和若干脫模孔24，若干脫模孔24均布于卡槽25的周圍，底座2由互呈鏡像對稱的上座瓣和下座瓣組成，上座瓣和下座瓣通過固定螺釘23固定連接。

實施例

一種復合材料方管的小角度纏繞方法，包括如下步驟：

步驟一、掛線盤設計：根據(jù)所需纖維紗片寬和方管截面尺寸要求，槽間距參數(shù)設計依據(jù)如公式I所示：

d＝C/[int((Ccosα)/T)]-d₀ (I)

其中，d為槽間距，d₀為柱銷直徑，T為纖維紗片寬，α為纖維纏繞角，C為芯模周長。

根據(jù)纏繞制品壁厚確定掛線盤柱銷高度，柱銷高度高于制品外形約5～15mm；柱銷直徑小于纖維紗片寬，大于0.5mm。

步驟二、接長桿設計：根據(jù)絲嘴所需進給量和所需超越長度，需滿足纏繞機Z軸進給量10～50mm和所需超越長度為20～200mm的要求，設計接長桿的軸徑為芯模邊長的0.3～0.7倍、長度為150～500mm；

步驟三、編制纏繞程序：采用相當圓理論編制3～8個切點數(shù)的初始程序，并對主軸旋轉角進行分段補償，每1～10°補償一次；

步驟四、線型調試：設定芯模位置、纏繞起始點與掛線盤距離為50～200mm和絲嘴進給量為10～30mm，使纖維以設計纏繞角度布滿整體芯模。

綜上所述，本發(fā)明采用了專用掛線盤和接長桿，纏繞程序增加分段補償和增加絲嘴進給的方法，纏繞的方管紗線穩(wěn)定，線型均勻規(guī)整，纏繞角誤差≤1°，機械化程度高，適用于工程應用。

以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質內容。