一种拉缠同步制造纤维复合箭杆的方法与流程

本发明涉及箭杆制造的技术领域，尤其涉及一种拉缠同步制造纤维复合箭杆的方法。

背景技术：

箭杆属于射箭运动中的易耗品，箭杆产品物理性能影响射准效果及用户射箭体验。例如，箭杆挠度、直度与重量影响射准程度，箭杆重量还会影响箭速与射击动能，箭杆抗扭曲与抗剪切能力影响箭杆的抗劈裂性能与重复使用次数。

箭杆的性能与箭杆材料选择及加工成型方法有很大关系。箭杆材料有木质、铝合金以及复合材料等，而复合材料箭杆因其质轻、成本低、直度好等优点逐渐成为用量最多的一类材料。复合材料箭杆以玻纤或者碳纤为增强体，树脂为基体，其成型工艺有拉挤成型：工艺简单，只有单向纤维增强的箭杆抗撕裂程度低，在弯曲，扭转，压缩等应力作用下易发生爆箭；卷制成型：采用纤维预浸布进行双向卷制成型得到，箭杆具有较好的抗撕裂程度，但产量效率低，成本高。

技术实现要素：

针对传统的箭杆成型方法的不足，本发明提供一种拉缠同步制造纤维复合箭杆的方法，可连续生产、工序流程短、产品结构设计灵活，生产效率高。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种拉缠同步制造纤维复合箭杆的方法，包括以下步骤:

一、将纱架、拉缠同步一体机、牵引机、切割机顺序排列形成生产线；

二、玻璃纤维或碳纤维经过纱架的分纱板后，一部分纤维穿过所述拉缠同步一体机中心部位的第一树脂槽及第一预成型器；

三、纤维在所述第一树脂槽内浸泡树脂胶液后把圆柱形模芯包裹均匀的同时，再通过缠绕盘与成型模具之间的第二预成型器后进入成型模具，从成型模具穿过后连到牵引机中进行牵引；

四、另一部分纤维进入所述拉缠同步一体机上方的第二树脂槽，纤维在所述第二树脂槽内浸泡树脂胶液后通过第二预成型器后进入成型模具，从成型模具穿过后连到牵引机中进行牵引；

五、两部分横向牵引纤维之间，利用缠绕盘添加纤维纵向缠绕；

六、一次性固化成型后的箭杆通过位于所述拉缠同步一体机末端的定位架微调直线度；

七、经过牵引机后，根据所需箭杆长度，通过切割机进行定位切割。

可选的，所述成型模具采用三段式控温，靠近所述缠绕盘的一段温度控制于140℃-170℃，中段温度控制于150℃-190℃，靠近所述定位架的末段温度控制于160℃-200℃，待三段温度分别稳定于目标温度后，从成型模具穿过后的纤维通过牵引机开始进行牵引。

优选的，浸泡纤维的树脂胶液由树脂：固化剂：内脱模剂以100:80:2比例混合，搅拌均匀后得到树脂胶液倒入所述拉缠一体机上方的第二树脂槽内。

进一步的，所述第二树脂槽的分纱板下降到第二树脂槽的底部，关闭所述第一树脂槽底部的第一出料阀门，打开第二树脂槽底部的第二出料阀门，上方的第二树脂槽内的树脂胶液在重力的作用沿软管自然流下；随着牵引机运转牵引，第二预成型器内的内脱模剂进入成型模具，浸泡完树脂胶液的纵向纤维包裹着圆柱形模芯的同时，也接着进入成型模具进行固化。

所述步骤五中，缠绕盘上纱锭上的纤维缠绕包裹在圆柱形模芯的纤维外壁后穿过所述第二预成型器中心的圆孔，与树脂胶液连接进入成型模具后，所述纱锭上纤维随牵引机牵引，缠绕盘的缠绕速度为100r/min-300r/min。

优选的，所述牵引机为履带式牵引机，其牵引速度为400mm/min-800mm/min。

进一步的，所述缠绕盘包括转盘，所述转盘中心设有通孔，该通孔放置有所述第一预成型器，纤维从第一预成型器穿过，在转盘上安装有两个以上的可旋转纱锭，所述纱锭上的纤维缠绕包裹在圆柱形模芯的纤维外壁上，所述转盘由收置于拉缠同步一体机内部的可调速电机带动。

可选的，所述定位架的两端由支撑架组成，所述支撑架镂空放置两个横杆，所述横杆两端设置卡块进行上下调节，两个横杆上分别安装有滚轮，所述滚轮根据箭杆外径加工半圆形凹槽，所述滚轮的两端设置定位块进行定位。

进一步的，所述第一预成型器的圆心、成型模具的进出两端的圆心、定位架的滚轮的两半圆形凹槽形成的圆心、牵引机的进出两端保持在同一直线上。

由上，本发明的拉缠同步制造纤维复合箭杆的方法至少具有如下效果：

本发明的圆柱形模芯、成型模具及定位架上的滚轮都可简易拆卸更换，可制不同内径及外径的箭杆。

本发明中，箭杆纤维可随意搭配，内层纵向纤维为通过缠绕盘中心的纤维，中层横向纤维为放置在纱锭上的纤维，表层纵向纤维为通过拉缠同步一体机上方树脂槽的纤维，一般地表层为碳纤维的箭杆刚度高的同时更加美观高级，可搭配成玻璃纤维-玻璃纤维-碳纤维箭杆、玻璃纤维-碳纤维-碳纤维箭杆、碳纤维-玻璃纤维-碳纤维箭杆及碳纤维-碳纤维-碳纤维箭杆。

本发明中，纤维所占箭杆比例可调节，可选择减少纤维束数量或更换不同tex的玻璃纤维或者不同k级的碳纤维，与此同时需更换预成型器的通孔数量或通孔直径；另一选择为一定的拉挤速度下，改变缠绕盘转速，增快以增加纤维含量，减慢即减少纤维所占箭杆含量。

本发明中，箭杆可使用不同树脂体系，包括环氧树脂体系、乙烯基酯树脂体系等，使用运行反应速度快的树脂体系，牵引速度及缠绕速度增快，生产效率更高。

本发明采用拉缠成型生产的箭杆除了具有良好的轴向抗扭曲强度和直线度外，缠绕层纤维也更有利于箭杆承受横向载荷，在一定程度上减少爆箭的可能。此外，拉缠成型工艺本身具有可以连续生产、工序流程短、产品结构设计灵活，生产效率高等优点。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

图1是本发明的拉缠同步制造纤维复合箭杆的方法的生产设备的主视图；

图2是本发明的拉缠同步制造纤维复合箭杆的方法的生产设备的立体图一；

图3是本发明的拉缠同步制造纤维复合箭杆的方法的生产设备的立体图二；

图4是本发明的拉缠同步制造纤维复合箭杆的方法的拉缠同步一体机的结构示意图；

图5是本发明的拉缠同步制造纤维复合箭杆的方法的第二树脂槽的结构示意图；

图6是本发明的拉缠同步制造纤维复合箭杆的方法的第一预成型器和第二树脂槽的连接结构示意图；

图7是本发明的拉缠同步制造纤维复合箭杆的方法的定位架的结构示意图；

图8是本发明的拉缠同步制造纤维复合箭杆的方法的第二预成型器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。

如图1-图8所示，本发明的拉缠同步制造纤维复合箭杆的方法可将箭杆拉缠同步且一次固化成型，包括以下步骤:

前期设备调节：保证拉缠同步一体机2中心部位的第一预成型器5的圆心(即圆柱形模芯8圆心)、成型模具10进出两端圆心、拉缠同步一体机2末端的定位架11的滑轮的两半圆形凹槽形成的圆心、牵引机3的进出两端，共六处保持在同一直线上。

穿纱：以内层纵向碳纤维-中层横向玻璃纤维-表层纵向碳纤维箭杆为例，碳纤维经过纱架1的分纱板排纱后，一部分穿过拉缠同步一体机2中心部位(缠绕盘7的圆心)的第一树脂槽及第一预成型器5，碳纤维在所述第一树脂槽内浸泡树脂胶液后把圆柱形模芯8包裹均匀的同时，再通过缠绕盘7与成型模具10间的第二预成型器9后进入成型模具10，从成型模具10穿过后连到牵引机3中进行牵引；另一部分碳纤维进入拉缠同步一体机2上方的第二树脂槽6，碳纤维在所述第二树脂槽6内浸泡树脂胶液后通过第二预成型器9后进入成型模具10，也从成型模具10穿过后连到牵引机3中进行牵引；两部分横向牵引纤维之间，利用缠绕盘7添加玻璃纤维纵向缠绕。

其中，本发明的缠绕盘7包括转盘，所述转盘中心设有通孔，该通孔放置有所述第一预成型器5，纤维从第一预成型器5穿过，在转盘上安装有两个以上的可旋转纱锭，所述纱锭上的纤维缠绕包裹在圆柱形模芯8的纤维外壁上，所述转盘由收置于拉缠同步一体机2内部的可调速电机16带动。

本发明的箭杆纤维可随意搭配，内层纵向纤维为通过缠绕盘中心的纤维，中层横向纤维为放置在缠绕盘纱锭上的纤维，表层纵向纤维为通过拉缠同步一体机上方第二树脂槽的纤维，一般地，表层为碳纤维的箭杆刚度高的同时更加美观高级，可搭配成玻璃纤维-玻璃纤维-碳纤维箭杆、玻璃纤维-碳纤维-碳纤维箭杆、碳纤维-玻璃纤维-碳纤维箭杆及碳纤维-碳纤维-碳纤维箭杆。

树脂胶液配制：以环氧树脂复合箭杆为例，树脂胶液：固化剂：内脱模剂以100:80:2混合，搅拌均匀后得到树脂胶液倒入拉缠一体机2上方第二树脂槽6。

成型模具10升温：成型模具10为三段式控温，不同厂家树脂成型温度不同，靠近缠绕盘7的一段温度控制于140℃-170℃，中段温度控制于150℃-190℃，靠近定位架11的末段温度控制于160℃-200℃。待三段温度分别稳定于目标温度后，方可开始牵引。

运行制造：履带式牵引机3开启，调节牵引速度为400mm/min-800mm/min，往成型模具10靠近缠绕盘7的一端，第二预成型器9中纤维添加外脱模剂，第二树脂槽6的分纱板12下降到第二树脂槽6的底部，关闭拉缠同步一体机2中心部位的第一树脂槽底部的第一出料阀门15，打开上方的第二树脂槽6底部的第二出料阀门13，上方的第二树脂槽6内的树脂胶液在重力的作用沿软管14自然流下。随着牵引机3运转牵引，第二预成型器9内的内脱模剂进入成型模具10，浸泡完树脂胶液的纵向纤维包裹着圆柱形模芯8的同时，也接着进入成型模具10固化，缠绕盘7上纱锭上的玻璃纤维束缠绕包裹在圆柱形模芯8的纤维外壁后，穿过第二预成型器9中心的圆孔，与树脂胶液连接进入成型模具10后，纱锭上纤维随牵引机3牵引，缠绕盘7开启，缠绕速度为100r/min-300r/min，一次性固化成型后的箭杆通过拉缠同步一体机2末端的定位架11微调直线度。

本发明的纤维所占箭杆比例可调节，可选择减少纤维束数量或更换不同tex的玻璃纤维或者不同k级的碳纤维，与此同时需更换预成型器的通孔数量或通孔直径；另一选择为一定的牵引速度下，改变缠绕盘的转速，增快以增加纤维含量，减慢即减少纤维所占箭杆含量。

切割及检测：经过牵引机3后，根据所需箭杆长度，切割机4进行定位切割，切割后进行：

①、外观检查：表面光滑、无色粉、颜色均匀；②、基础检测：重量、外径、长度、壁厚、同心度、挠度、直线度；③抽样检测：实射测试、弯曲强度、冲击强度，燃烧测试。

如图7所示，本发明的定位架11的两端由支撑架21组成，所述支撑架21镂空放置两个横杆22，所述横杆22两端设置卡块23进行上下调节，两个横杆22上分别安装有滚轮24，所述滚轮24根据箭杆外径加工半圆形凹槽，所述滚轮的两端设置定位块25进行定位。

本发明的拉缠同步制造纤维复合箭杆的方法和传统复合箭杆制造方法比较，所制箭杆承受横向载荷高，在一定程度上减少了爆箭的可能，拉缠成型工艺本身具有可以连续生产、工序流程短、产品结构设计灵活的优点。

以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。