一种纤维缠绕玻璃钢管件的制成设备及制造工艺的制作方法
【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的气相二氧化娃粉末，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lOmin之内完成树脂糊制备即可；
(3)将缠绕模具进行加温预热，60°C烘箱内预热20-30min，取出后于lOmin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°C，固化时间不低于lh，根据制品厚度而定；
(6)固化完成后进行冷却，冷却至50°C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