论文部分内容阅读
复合材料弯管是典型的非轴对称零部件,它的生产难度大,是因为其规格系列多、形状结构复杂。制约玻璃钢管道发展的主要因素并不是管道的性能,而是管道的配件跟不上。目前生产所需的复合材料弯管生产效率低,质量也难以保证。随着复合材料弯管在化工企业的推广使用,中小口径的弯管用量愈来愈大,迫切需要用机器缠绕复合材料弯管,实现自动化生产弯管。因此需研究开发新的缠绕技术包括缠绕机的结构设计、新的稳定纤维路径的设计与计算、非轴对称体的缠绕模式设计等。纤维缠绕成型技术的难点在于纤维缠绕线型的设计。标准的纤维缠绕回转体线型设计已经趋于成熟,对于一些非回转体的异型面的缠绕线型研究仍存在很多难点,如架空问题和缠绕不均匀的问题。弯管由圆柱段和圆环段组成。本课题将利用圆环面上的测地线和圆柱面上的非测地线和曲面样条生成弯管的缠绕路径,通过在端头加入停留缠绕,控制好落纱点,给出弯管缠绕的代数模式,就能走出稳定的缠绕线型,防止滑线的现象产生,从而实现复合材料弯管缠绕轨迹的设计和均匀覆盖。本文将设计微机控制的五轴卧式纤维缠绕机来实现弯管的缠绕。五轴弯管数控缠绕机的结构主要由四大部分组成：缠绕小车、小车底座、机头装置和尾架顶尖装置。其中缠绕小车机构是最为复杂的设计部分,在缠绕弯管过程中,小车要实现在底座上横向平移、纵向进给运动,丝嘴的旋转运动以及丝嘴在竖直方向上的垂直升降运动。在Pro/E中完成了缠绕机四个部件的设计,并分析了五轴的运动对于弯管芯模缠绕的作用,选择合理的传动方案实现五轴的联动。小车架上承受整个小车的重量,为防止严重变形现象的发生,影响缠绕机的正常工作,因此对小车架在ANSYS中进行结构刚度的分析。最后利用Pro/E中机构运动仿真模块Pro/Mechanism对弯管缠绕机的缠绕过程进行仿真。将二维图纸设计中很难表达的机构运动分析运用三维动画表达,使之变得非常直观、简捷高效。弯管缠绕机的运动仿真能够简化机构的设计开发过程,优化产品设计质量,缩短产品的整个开发周期。