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一种 纤维缠绕玻璃 钢管件的制成设备及制造工艺

阅读：222发布：2020-09-13

专利汇可以提供一种纤维缠绕玻璃钢管件的制成设备及制造工艺专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种纤维缠绕玻璃钢管件的制成设备及制造工艺。其技术方案是：设备部分包括主机箱、机械手、机架、缠绕模具、缠绕夹具、转臂等，所述的主机箱设备主要动力装置，机械手为缠绕纱导向及控制装置，机架为机械手高度调整装置，缠绕模具采用新式组合结构和挂纱环结构设计，便于模具装配并可实现缠绕纱的小角度缠绕；缠绕夹具可实现纱梳的180度旋转及缠绕纱的张力控制；转臂为光栅传感器和支撑座装置，作为安全防护装置，本发明的有益效果是：通过对模具和夹持工装的全新设计，采用纯纤维纱铺层结构进行产品生产制造，替代了旧生产工艺，提高产品生产效率的同时提升了产品的轴向强度、层间剪切强度和质量稳定性。，下面是一种纤维缠绕玻璃钢管件的制成设备及制造工艺专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种纤维缠绕玻璃钢管件的制成设备，其特征是：包括主机箱（1）、机械手（2）、机架（3）、尾座（4）、缠绕模具（5）、缠绕夹具（6）、转臂（7）、张紧机构（8）、浸胶槽（9）、底座（10）和浸胶槽支架，底座（10）的一侧安装主机箱（1），另一侧安装尾座（4），在尾座（4）的旁边安装机架（3），机架（3）上安装机械手（2），在机械手（2）的末端设有缠绕夹具（6），且作为纤维纱的导向装置；所述的主机箱（1）连接转臂（7）和主转轴（13），主转轴（13）的一端与主机箱（1）连接，另一端与尾座（4）顶部连接，缠绕模具主轴的中间固定有缠绕模具（5）；所述的转臂（7）为L型结构转臂（7），且转臂（7）通过主机箱（1）带动旋转；
在底座（10）的旁边设有浸胶槽支架，浸胶槽支架上设有浸胶槽（9）和张紧机构（8），玻璃纤维通过张紧机构（8）后穿过缠绕夹具（6），一端夹持在转臂（7）上的气动夹头上。
2.根据权利要求1所述的纤维缠绕玻璃钢管件的制成设备，其特征是：所述的缠绕夹具
（6）包括夹具主轴（6.1）、弹簧（6.3）、支撑杆（6.4）、夹具外套（6.5）、压紧块（6.6）、施胶管（6.7）、引导块（6.8），夹具主轴（6.1）上套有弹簧（6.3），弹簧（6.3）下部为夹具外套（6.5），夹具外套（6.5）的上部安设支撑杆（6.4），下部设有压紧块（6.6），通过压紧块（6.6）对纤维纱压紧，所述的支撑杆（6.4）连接引导块（6.8），且在引导块（6.8）与压紧块（6.6）之间设有施胶管（6.7），纤维纱通过引导块（6.8）实现纤维纱按照铺层设计要求进行轨迹缠绕，并通过压紧块（6.6）将纤维纱压紧在模具（5）。
3.根据权利要求2所述的纤维缠绕玻璃钢管件的制成设备，其特征是：所述的夹具主轴
（6.1）的下侧通过百分表座（6.12）连接百分表（6.11），且夹具主轴（6.1）的底部设有校准尖点（6.10）。
4.根据权利要求2所述的纤维缠绕玻璃钢管件的制成设备，其特征是：所述的弹簧
（6.3）的上侧设有调节螺母（6.2），通过调节螺母（6.2）来调整弹簧（6.3）的松紧度。
5.根据权利要求1所述的纤维缠绕玻璃钢管件的制成设备，其特征是：所述的主机箱
（1）内安设减速机（14）、主轴伺服电机（15）和转臂伺服电机（16）、减速机（17）、联轴器（18），所述的主轴伺服电机（15）连接减速机（14），减速机（14）连接主转轴（13）的一端，主转轴（13）的另一端通过轴承（12）安装在旋转支撑（11）中心，主转轴（13）的外侧部分安装缠绕模具（5）；所述的联轴器（18）通过副转轴（19）、小齿轮（20）、离合气缸（21）连接到转臂（7），所述的转臂（7）的最外端装有气动夹头（22）。
6.根据权利要求5所述的纤维缠绕玻璃钢管件的制成设备，其特征是：所述的旋转支撑
（11）上设有三爪卡盘（23）。
7.根据权利要求1所述的纤维缠绕玻璃钢管件的制成设备，其特征是：所述的浸胶槽
（9）用于实现缠绕纱和树脂糊的浸润，并带有加温功能，可实现不同环境温度条件下对树脂糊温度的控制；所述的树脂糊主要由以下重量份的各组分混合后制备而成：23-28份环氧树脂、55-60份增强玻璃纤维、5-10份填料、1-2份低收缩剂、2-5份固化剂、0.3-0.5份分散剂、
1-3份抗紫外线吸收剂。
8.根据权利要求7所述的纤维缠绕玻璃钢管件的制成设备，其特征是：所述的环氧树脂
 粘度为5000mPa.s，所述增强玻璃纤维为2000TEX以下规格的合股无捻粗纱，所述填料为粒
径5-10um的气相二氧化硅粉末，所述低收缩剂为99%以上浓度聚苯乙烯，所述固化剂为99%
以上浓度的改性芳香胺，所述分散剂为高纯度乙烯基双硬脂酰胺，所述抗紫外线吸收剂为
改性苯并三氮唑助剂。
9.一种如权利要求1-8所述的纤维缠绕玻璃钢管件的制成工艺，其特征是：包括以下步
骤：
（1）所述环氧树脂与填料、低收缩剂、分散剂均匀混合并充分分散均匀，制备成树脂糊；
离心搅拌机速度不低于30r/min，沿同一方向搅拌时间不低于5min，制成后静置备用；
（2）管件生产时，先将设备、缠绕纱及控制程序准备就绪，调整缠绕纱张力至设计范围
内；按设计用量准备树脂糊，根据设计比例添加固化剂，并进行匀速搅拌，交联反应时间控制在1-1.5h之内，生产前10min之内完成树脂糊制备即可；
（3）将缠绕模具进行加温预热，60℃烘箱内预热20-30min，取出后于10min内装配到设
备上，进行定位及校准，准备就绪；
（4）手动接纱时进行定向缠绕3-5圈至缠绕纱不滑纱脱落即可，启动自动缠绕模式，按
照铺层设计要求进行全自动缠绕；
（5）管件制作完成后，将模具及产品整体放入烘箱内进行加温固化，加热温度控制在
120-150℃，固化时间不低于1h，根据制品厚度而定；
（6）固化完成后进行冷却，冷却至50℃以下时进行修整脱模，并完成模具的清理和组装
以备用。
10.根据权利要求9所述的纤维缠绕玻璃钢管件的制成工艺，其特征是：转臂（7）、机械
手（2）和缠绕模具（5）的工作过程如下：
（a）经过整理的玻璃纤维纱和玻璃纤维布通过张紧机构（8）后穿过缠绕夹具（6）的引导块（6.8），一端夹持在转臂（7）上的气动夹头（22）上；气动夹头（22）采用自锁气缸进行开合控制，转臂（7）旋转到固定位置时离合气缸（21）推动离合块接通气动回路，驱动自锁气缸从而使气动夹头（22）张合；气动回路中安装气压检测装置，检测离合回路和自锁气缸张合状态；转臂（7）回转半径可根据缠绕模具（5）的回转半径进行调节；
（b）缠绕开始时，转臂伺服电机（16）驱动转臂（7）逆时针旋转90度；转臂（7）由水平状态逆时针旋转90度至垂直状态时，主轴伺服电机（15）驱动主轴（13）带动模具（5）与转臂同步旋转；转臂（7）和模具（5）同步继续旋转，当转臂（7）与纤维材料出现干涩时，缠绕夹具（6）通过机械手的驱动带动纤维材料进行避让；机械手（2）配合转臂（7）和模具（5）同步旋转2周后，并在转臂（7）停止位置停止转动，此时纤维材料已缠绕至模具（5）上，离合气缸（21）动作气动夹头（22）打开放开纤维材料后转臂（7）旋转至等待位，起头工序完成；
（c）正式缠绕开始主轴伺服电机（15）驱动主轴（13）带动模具（5）开始旋转，同时缠绕夹具（6）在机械手（2）的带动下慢慢靠近模具（5），直到压紧块（6.6）将纤维纱压紧在模具（5）：
机械手（2）与主轴伺服电机（15）进入循环同步程序，驱动模具（5）旋转同时缠绕夹具（6）压紧纤维纱，并保持与模具法向面垂直，纤维纱递进式的一层层缠绕至模具（5）表面；缠绕的同时，调节张力机构（8）的限位销，使纤维纱张力处于合适范围内；并通过调节螺母（6.2）调整压紧块（6.6）在模具上的压紧力，进行纤维纱张力的二次调整；压紧块（6.8）和引导块（6.8）可因缠绕工艺不同进行更换，缠绕完成后可快速拆下进行清理，与备用件交替使用；
（d）将缠绕夹具（6）的夹具外套（6.5）拆下，夹具主轴（6.1）前段部位加工有校准顶针（6.10）和可拆卸的百分表座（6.9）和百分表（6.11），用于机械手编程的校准使用。

说明书全文

一种纤维缠绕玻璃 钢管件的制成设备及制造工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及一种石油化工、市政等领域用玻璃钢管道配套使用的纤维缠绕玻璃钢管件制造设备及工艺，特别涉及一种纤维缠绕玻璃钢管件的制成设备及制造工艺。

背景技术

[0002] 管件作为管道的一种必备的配套组件，其质量好坏直接关系到整个管网系统的运行安全，而目前玻璃钢管道领域所应用的管件产品，均为手工缠绕成型，普遍存在生产效率低、生产工艺落后、质量不稳定等问题，尤其是高压力等级的环氧管件产品，对产品质量要求很高，但存在的质量隐患问题也比较突出。主要表现在：
1、生产效率低。人工缠绕成型工艺制作管件，需要多个工序相互协调，铺层工艺复杂造
成准备工序所需时间很长；同时，由于人工操作体能方面的局限性，无法实现高水平的快速缠绕，生产效率较低，所需人工较多，尤其大批量连续生产时该方面的限制性比较大。

[0003] 2、质量不稳定。人工缠绕成型工艺制作管件全靠手感来保证产品质量，缠绕过程中的张力控制、线形控制等因素变动很大，员工之间的操作手法、熟练程度等均会对产品质量造成很大的影响，无法实现严格意义上的标准化生产，质量稳定性差。

[0004] 3、产品铺层结构不合理，力学性能差。人工缠绕成型工艺制作管件，由于设备、模具和工艺的局限性，为使缠绕过程中纤维纱不滑纱、保证产品轴向强度，产品采用“玻璃纤维纱+玻璃纤维多轴向布”的夹心结构进行交替缠绕，两种不同的材料之间张力不同，层间剪切强度低，很容易产生分层、架空等质量缺陷，也是人工缠绕成型工艺制作的管件经常出现的质量问题。

[0005] 4、外观质量差。人工缠绕成型工艺制作的管件由于张力控制不均、线形紊乱等因素，产品固化成型过程中材料发生交联反应会膨胀，造成产品表面不平整光滑，后续需要经过大量的人工打磨来修整产品表面。

[0006] 5、生产成本高。随着人工成本的越来越高，人工缠绕成型工艺制作管件所需的人工成本越来越高，尤其是熟练的操作工，而且由于技术门槛比较高，人员培训和技能培训时间比较长；大批量连续生产时，管件产品的生产效率和人工成本已成为最大的阻碍。

发明内容

[0007] 本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种纤维缠绕玻璃钢管件的制成设备及制造工艺，同时采用先进的成型工艺、科学的铺层结构设计和材料配方设计，解决人工缠绕环氧类高压管件生产过程中的系列难题。

[0008] 本发明提到的一种纤维缠绕玻璃钢管件的制成设备，包括主机箱（1）、机械手（2）、机架（3）、尾座（4）、缠绕模具（5）、缠绕夹具（6）、转臂（7）、张紧机构（8）、浸胶槽（9）、底座（10）和浸胶槽支架，底座（10）的一侧安装主机箱（1），另一侧安装尾座（4），在尾座（4）的旁边安装机架（3），机架（3）上安装机械手（2），在机械手（2）的末端设有缠绕夹具（6），且作为纤维纱的导向装置；所述的主机箱（1）连接转臂（7）和主转轴（13），主转轴（13）的一端与主机箱（1）连接，另一端与尾座（4）顶部连接，缠绕模具主轴的中间固定有缠绕模具（5）；所述的转臂（7）为L型结构转臂（7），且转臂（7）通过主机箱（1）带动旋转；在底座（10）的旁边设有浸胶槽支架，浸胶槽支架上设有浸胶槽（9）和张紧机构（8），玻璃纤维通过张紧机构（8）后穿过缠绕夹具（6），一端夹持在转臂（7）上的气动夹头上。

[0009] 上述的缠绕夹具（6）包括夹具主轴（6.1）、弹簧（6.3）、支撑杆（6.4）、夹具外套（6.5）、压紧块（6.6）、施胶管（6.7）、引导块（6.8），夹具主轴（6.1）上套有弹簧（6.3），弹簧（6.3）下部为夹具外套（6.5），夹具外套（6.5）的上部安设支撑杆（6.4），下部设有压紧块（6.6），通过压紧块（6.6）对纤维纱压紧，所述的支撑杆（6.4）连接引导块（6.8），且在引导块（6.8）与压紧块（6.6）之间设有施胶管（6.7），纤维纱通过引导块（6.8）实现纤维纱按照铺层设计要求进行轨迹缠绕，并通过压紧块（6.6）将纤维纱压紧在模具（5）。

[0010] 上述的夹具主轴（6.1）的下侧通过百分表座（6.12）连接百分表（6.11），且夹具主轴（6.1）的底部设有校准尖点（6.10）。

[0011] 上述的弹簧（6.3）的上侧设有调节螺母（6.2），通过调节螺母（6.2）来调整弹簧（6.3）的松紧度。

[0012] 上述的主机箱（1）内安设减速机（14）、主轴伺服电机（15）和转臂伺服电机（16）、减速机（17）、联轴器（18），所述的主轴伺服电机（15）连接减速机（14），减速机（14）连接主转轴（13）的一端，主转轴（13）的另一端通过轴承（12）安装在旋转支撑（11）中心，主转轴（13）的外侧部分安装缠绕模具（5）；所述的联轴器（18）通过副转轴（19）、小齿轮（20）、离合气缸（21）连接到转臂（7），所述的转臂（7）的最外端装有气动夹头（22）。

[0013] 上述的旋转支撑（11）上设有三爪卡盘（23）。

[0014] 上述的浸胶槽（9）用于实现缠绕纱和树脂糊的浸润，并带有加温功能，可实现不同环境温度条件下对树脂糊温度的控制；所述的树脂糊主要由以下重量份的各组分混合后制备而成：23-28份环氧树脂、55-60份增强玻璃纤维、5-10份填料、1-2份低收缩剂、2-5份固化剂、0.3-0.5份分散剂、1-3份抗紫外线吸收剂。

[0015] 上述的环氧树脂粘度为5000mPa.s，所述增强玻璃纤维为2000TEX以下规格的合股无捻粗纱，所述填料为粒径5-10um的气相二氧化硅粉末，所述低收缩剂为99%以上浓度聚苯乙烯，所述固化剂为99%以上浓度的改性芳香胺，所述分散剂为高纯度乙烯基双硬脂酰胺，所述抗紫外线吸收剂为改性苯并三氮唑助剂。

[0016] 本发明提到的一种纤维缠绕玻璃钢管件的制成工艺，包括以下步骤：（1）所述环氧树脂与填料、低收缩剂、分散剂均匀混合并充分分散均匀，制备成树脂糊；
离心搅拌机速度不低于30r/min，沿同一方向搅拌时间不低于5min，制成后静置备用；
（2）管件生产时，先将设备、缠绕纱及控制程序准备就绪，调整缠绕纱张力至设计范围
内；按设计用量准备树脂糊，根据设计比例添加固化剂，并进行匀速搅拌，交联反应时间控制在1-1.5h之内，生产前10min之内完成树脂糊制备即可；
（3）将缠绕模具进行加温预热，60℃烘箱内预热20-30min，取出后于10min内装配到设
备上，进行定位及校准，准备就绪；
（4）手动接纱时进行定向缠绕3-5圈至缠绕纱不滑纱脱落即可，启动自动缠绕模式，按
照铺层设计要求进行全自动缠绕；
（5）管件制作完成后，将模具及产品整体放入烘箱内进行加温固化，加热温度控制在
120-150℃，固化时间不低于1h，根据制品厚度而定；
（6）固化完成后进行冷却，冷却至50℃以下时进行修整脱模，并完成模具的清理和组装
以备用。

[0017] 另外，需要进一步描述的是：转臂（7）、机械手（2）和缠绕模具（5）的工作过程如下：（a）经过整理的玻璃纤维纱和玻璃纤维布通过张紧机构（8）后穿过缠绕夹具（6）的引导块（6.8），一端夹持在转臂（7）上的气动夹头（22）上；气动夹头（22）采用自锁气缸进行开合控制，转臂（7）旋转到固定位置时离合气缸（21）推动离合块接通气动回路，驱动自锁气缸从而使气动夹头（22）张合；气动回路中安装气压检测装置，检测离合回路和自锁气缸张合状态；转臂（7）回转半径可根据缠绕模具（5）的回转半径进行调节；
（b）缠绕开始时，转臂伺服电机（16）驱动转臂（7）逆时针旋转90度；转臂（7）由水平状态逆时针旋转90度至垂直状态时，主轴伺服电机（15）驱动主轴（13）带动模具（5）与转臂同步旋转；转臂（7）和模具（5）同步继续旋转，当转臂（7）与纤维材料出现干涩时，缠绕夹具（6）通过机械手的驱动带动纤维材料进行避让；机械手（2）配合转臂（7）和模具（5）同步旋转2周后，并在转臂（7）停止位置停止转动，此时纤维材料已缠绕至模具（5）上，离合气缸（21）动作气动夹头（22）打开放开纤维材料后转臂（7）旋转至等待位，起头工序完成；
（c）正式缠绕开始主轴伺服电机（15）驱动主轴（13）带动模具（5）开始旋转，同时缠绕夹具（6）在机械手（2）的带动下慢慢靠近模具（5），直到压紧块（6.6）将纤维纱压紧在模具（5）：
机械手（2）与主轴伺服电机（15）进入循环同步程序，驱动模具（5）旋转同时缠绕夹具（6）压紧纤维纱，并保持与模具法向面垂直，纤维纱递进式的一层层缠绕至模具（5）表面；缠绕的同时，调节张力机构（8）的限位销，使纤维纱张力处于合适范围内；并通过调节螺母（6.2）调整压紧块（6.6）在模具上的压紧力，进行纤维纱张力的二次调整；压紧块（6.8）和引导块（6.8）可因缠绕工艺不同进行更换，缠绕完成后可快速拆下进行清理，与备用件交替使用；
（d）将缠绕夹具（6）的夹具外套（6.5）拆下，夹具主轴（6.1）前段部位加工有校准顶针（6.10）和可拆卸的百分表座（6.9）和百分表（6.11），用于机械手编程的校准使用。

[0018] 本发明的有益效果是：产品以玻璃纤维和环氧树脂为主要原材料，经计算机编程自动控制制备而成；由于采用机械手自动控制操作，其纤维在制作过程中的运行轨迹相对
于人工缠绕，无论是在精度还是速度方面都有了大幅度提升，而且可以实现玻璃纤维纱小
角度缠绕，提高产品轴向强度。旧有的手工缠绕工艺由于玻璃纤维纱缠绕角度大，产品轴向强度差，必须增加多轴向布或其它玻璃纤维织物来提高产品轴向强度，但带来的另一个问
题就是由于增强材料的不同而造成产品层间剪切强度差、易分层。而该发明可实现产品纯
纤维纱缠绕成型，很好的解决了上述问题。
附图说明

[0019] 附图1是本发明的完整的组装示意图；附图2是本发明传动部位的结构示意图；
附图3是本发明缠绕夹具部位及模具的结构示意图；
附图4是本发明缠绕夹具部位局部放大图；
上图中：主机箱（1）、机械手（2）、机架（3）、尾座（4）、缠绕模具（5）、缠绕夹具（6）、转臂（7）、张紧机构（8）、浸胶槽（9）、底座（10）、旋转支撑（11）、轴承（12）、主转轴（13）、减速机（14）、主轴伺服电机（15）、转臂伺服电机（16）、减速机（17）、联轴器（18）、副转轴（19）、小齿轮（20）、离合气缸（21）、气动夹头（22）、三爪卡盘（23）；
夹具主轴（6.1）、调节螺母（6.2）、弹簧（6.3）、支撑杆（6.4）、夹具外套（6.5）、压紧块（6.6）、施胶管（6.7）、引导块（6.8）、模具挡纱环（6.9）、校准尖点（6.10）、百分表（6.11）、百分表座（6.12）。

具体实施方式

[0020] 结合附图1-4，对本发明作进一步的描述：本发明提到的一种纤维缠绕玻璃钢管件的制成设备，具体是一种纤维缠绕玻璃钢弯
头、三通、法兰、管箍的制成设备，其技术方案是：设备部分包括主机箱（1）、机械手（2）、机架（3）、尾座（4）、缠绕模具（5）、缠绕夹具（6）、转臂（7）、张紧机构（8）、浸胶槽（9）、底座（10）和浸胶槽支架，底座（10）的一侧安装主机箱（1），另一侧安装尾座（4），在尾座（4）的旁边安装机架（3），机架（3）上安装机械手（2），在机械手（2）的末端设有缠绕夹具（6），且作为纤维纱的导向装置；所述的主机箱（1）连接转臂（7）和主转轴（13），主转轴（13）的一端与主机箱（1）连接，另一端与尾座（4）顶部连接，缠绕模具主轴的中间固定有缠绕模具（5）；所述的转臂（7）为L型结构转臂（7），且转臂（7）通过主机箱（1）带动旋转；在底座（10）的旁边设有浸胶槽支架，浸胶槽支架上设有浸胶槽（9）和张紧机构（8），玻璃纤维通过张紧机构（8）后穿过缠绕夹具（6），一端夹持在转臂（7）上的气动夹头上。

[0021] 上述的缠绕夹具（6）包括夹具主轴（6.1）、弹簧（6.3）、支撑杆（6.4）、夹具外套（6.5）、压紧块（6.6）、施胶管（6.7）、引导块（6.8），夹具主轴（6.1）上套有弹簧（6.3），弹簧（6.3）下部为夹具外套（6.5），夹具外套（6.5）的上部安设支撑杆（6.4），下部设有压紧块（6.6），通过压紧块（6.6）对纤维纱压紧，所述的支撑杆（6.4）连接引导块（6.8），且在引导块（6.8）与压紧块（6.6）之间设有施胶管（6.7），纤维纱通过引导块（6.8）实现纤维纱按照铺层设计要求进行轨迹缠绕，并通过压紧块（6.6）将纤维纱压紧在模具（5）。

[0022] 上述的夹具主轴（6.1）的下侧通过百分表座（6.12）连接百分表（6.11），且夹具主轴（6.1）的底部设有校准尖点（6.10）。

[0023] 上述的弹簧（6.3）的上侧设有调节螺母（6.2），通过调节螺母（6.2）来调整弹簧（6.3）的松紧度。

[0024] 上述的主机箱（1）内安设减速机（14）、主轴伺服电机（15）和转臂伺服电机（16）、减速机（17）、联轴器（18），所述的主轴伺服电机（15）连接减速机（14），减速机（14）连接主转轴（13）的一端，主转轴（13）的另一端通过轴承（12）安装在旋转支撑（11）中心，主转轴（13）的外侧部分安装缠绕模具（5）；所述的联轴器（18）通过副转轴（19）、小齿轮（20）、离合气缸（21）连接到转臂（7），所述的转臂（7）的最外端装有气动夹头（22）。

[0025] 上述的旋转支撑（11）上设有三爪卡盘（23）。

[0026] 上述的浸胶槽（9）用于实现缠绕纱和树脂糊的浸润，并带有加温功能，可实现不同环境温度条件下对树脂糊温度的控制；所述的树脂糊主要由以下重量份的各组分混合后制备而成：23-28份环氧树脂、55-60份增强玻璃纤维、5-10份填料、1-2份低收缩剂、2-5份固化剂、0.3-0.5份分散剂、1-3份抗紫外线吸收剂。

[0027] 上述的环氧树脂粘度为5000mPa.s，所述增强玻璃纤维为2000TEX以下规格的合股无捻粗纱，所述填料为粒径5-10um的气相二氧化硅粉末，所述低收缩剂为99%以上浓度聚苯乙烯，所述固化剂为99%以上浓度的改性芳香胺，所述分散剂为高纯度乙烯基双硬脂酰胺，所述抗紫外线吸收剂为改性苯并三氮唑助剂。

[0028] 另外，需要进一步说明的是：本发明的主机箱（1）为设备主要动力装置，为产品制备过程中的模具旋转提供动力源，与尾座（4）共同支撑并固定缠绕模具，实现管件模具旋转和起停；机械手（2）为缠绕纱导向装置，用于实现缠绕纱按照铺层设计要求进行轨迹缠绕；机架（3）为机械手高度调整装置，用于实现不同口径管件缠绕时的中心高度调整；
缠绕模具（5）采用新式组合结构和挂纱环结构设计，便于模具装配并可实现缠绕纱的
小角度缠绕；缠绕夹具（6）是一种新式缠绕纱纱梳夹持装置，可实现纱梳的180度旋转及缠绕纱的张力控制；
另外，转臂（7）为光栅传感器和支撑座装置，做为安全防护装置，在管件制备过程中人
员靠近时起到防护报警作用，并可根据管件规格及结构进行固定角度及安全距离的调整；
张紧机构（8）为控制缠绕纱张紧力的主要装置，便于管件制备过程中保持缠绕纱张力的稳定性；浸胶装置（9）用于实现缠绕纱和树脂糊的浸润，并带有加温功能，可实现不同环境温度条件下对树脂糊温度的控制；上述底座（10）为设备机体支撑座，用于设备固定并保持设备刚性。

[0029] 本发明提到的一种纤维缠绕玻璃钢管件的制成工艺，包括以下步骤：（1）所述环氧树脂与填料、低收缩剂、分散剂均匀混合并充分分散均匀，制备成树脂糊；
离心搅拌机速度不低于30r/min，沿同一方向搅拌时间不低于5min，制成后静置备用；
（2）管件生产时，先将设备、缠绕纱及控制程序准备就绪，调整缠绕纱张力至设计范围
内；按设计用量准备树脂糊，根据设计比例添加固化剂，并进行匀速搅拌，交联反应时间控制在1-1.5h之内，生产前10min之内完成树脂糊制备即可；
（3）将缠绕模具进行加温预热，60℃烘箱内预热20-30min，取出后于10min内装配到设
备上，进行定位及校准，准备就绪；
（4）手动接纱时进行定向缠绕3-5圈至缠绕纱不滑纱脱落即可，启动自动缠绕模式，按
照铺层设计要求进行全自动缠绕；
（5）管件制作完成后，将模具及产品整体放入烘箱内进行加温固化，加热温度控制在
120-150℃，固化时间不低于1h，根据制品厚度而定；
（6）固化完成后进行冷却，冷却至50℃以下时进行修整脱模，并完成模具的清理和组装
以备用。

[0030] 另外，需要进一步描述的是：转臂（7）、机械手（2）和缠绕模具（5）的工作过程如下：（a）经过整理的玻璃纤维纱和玻璃纤维布通过张紧机构（8）后穿过缠绕夹具（6）的引导块（6.8），一端夹持在转臂（7）上的气动夹头（22）上；气动夹头（22）采用自锁气缸进行开合控制，转臂（7）旋转到固定位置时离合气缸（21）推动离合块接通气动回路，驱动自锁气缸从而使气动夹头（22）张合；气动回路中安装气压检测装置，检测离合回路和自锁气缸张合状态；转臂（7）回转半径可根据缠绕模具（5）的回转半径进行调节；
（b）缠绕开始时，转臂伺服电机（16）驱动转臂（7）逆时针旋转90度；转臂（7）由水平状态逆时针旋转90度至垂直状态时，主轴伺服电机（15）驱动主轴（13）带动模具（5）与转臂同步旋转；转臂（7）和模具（5）同步继续旋转，当转臂（7）与纤维材料出现干涩时，缠绕夹具（6）通过机械手的驱动带动纤维材料进行避让；机械手（2）配合转臂（7）和模具（5）同步旋转2周后，并在转臂（7）停止位置停止转动，此时纤维材料已缠绕至模具（5）上，离合气缸（21）动作气动夹头（22）打开放开纤维材料后转臂（7）旋转至等待位，起头工序完成；
（c）正式缠绕开始主轴伺服电机（15）驱动主轴（13）带动模具（5）开始旋转，同时缠绕夹具（6）在机械手（2）的带动下慢慢靠近模具（5），直到压紧块（6.6）将纤维纱压紧在模具（5）：
机械手（2）与主轴伺服电机（15）进入循环同步程序，驱动模具（5）旋转同时缠绕夹具（6）压紧纤维纱，并保持与模具法向面垂直，纤维纱递进式的一层层缠绕至模具（5）表面；缠绕的同时，调节张力机构（8）的限位销，使纤维纱张力处于合适范围内；并通过调节螺母（6.2）调整压紧块（6.6）在模具上的压紧力，进行纤维纱张力的二次调整；压紧块（6.8）和引导块（6.8）可因缠绕工艺不同进行更换，缠绕完成后可快速拆下进行清理，与备用件交替使用；
（d）将缠绕夹具（6）的夹具外套（6.5）拆下，夹具主轴（6.1）前段部位加工有校准顶针（6.10）和可拆卸的百分表座（6.9）和百分表（6.11），用于机械手编程的校准使用。

[0031] 本发明提供的玻璃钢管件制造工艺是以环氧树脂和玻璃纤维为主要原材料，经缠绕成型后高温固化而成。本发明通过专用设备、模具和缠绕夹具的开发，配套特别开发的配方，解决了产品高强度、高效率、外观精美、质量稳定、全自动化控制等方面的问题，可完全替代该领域传统的手工缠绕成型工艺。

[0032] 本发明相对于传统的手工缠绕成型工艺，本发明将制备设备、模具和缠绕夹具进行了全新设计，模具挡纱环结构的设计可实现缠绕纱的小角度缠绕，实现产品的铺层结构
全纤维化，替代了传统工艺为保证产品轴向强度采用“玻璃纤维纤维纱+玻璃纤维布”交替缠绕的铺层设计，生产效率大幅度提升，产品质量稳定。

[0033] 缠绕纱纱梳的缠绕夹具采用全新结构设计，可实现产品制备过程中缠绕纱纱梳沿模具轨迹平行移动，自动调整方向，保证缠绕纱和模具表面的垂直度，保证张力稳定。

[0034] 机械手装置的引用，可实现管件缠绕过程中的无级调速，根据管件模具的轮廓变化和缠绕轨迹的不同进行移动速度调整，保证相对线速度的稳定，从而保证产品质量的稳
定。

[0035] 在管件产品的材料配方中添加了一定量的抗紫外线吸收剂，其耐老化性能大幅度提高，模拟实验测得的设计使用寿命可达20年以上；
以上材料配方的实验研究，使得本发明所制备的管件力学性能提升20%以上，单台设备
生产效率提高20%以上，两台以上设备并联同时生产，生产效率提高40%以上。

[0036] 综上所述，本发明以及采用本发明所制备的管件产品各方面优势显著，相对于旧有的手工缠绕成型工艺制备的电缆槽，在保证产品质量的前提下，综合成本可降低15%以
上。

[0037] 以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术
方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。

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一种纤维缠绕玻璃钢管件的制成设备及制造工艺

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