一種纖維纏繞玻璃鋼管件的制成設(shè)備及制造工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種石油化工、市政等領(lǐng)域用玻璃鋼管道配套使用的纖維纏繞玻璃鋼管件制造設(shè)備及工藝，特別涉及一種纖維纏繞玻璃鋼管件的制成設(shè)備及制造工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]管件作為管道的一種必備的配套組件，其質(zhì)量好壞直接關(guān)系到整個管網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行安全，而目前玻璃鋼管道領(lǐng)域所應(yīng)用的管件產(chǎn)品，均為手工纏繞成型，普遍存在生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)工藝落后、質(zhì)量不穩(wěn)定等問題，尤其是高壓力等級的環(huán)氧管件產(chǎn)品，對產(chǎn)品質(zhì)量要求很高，但存在的質(zhì)量隱患問題也比較突出。主要表現(xiàn)在:
1、生產(chǎn)效率低。人工纏繞成型工藝制作管件，需要多個工序相互協(xié)調(diào)，鋪層工藝復(fù)雜造成準(zhǔn)備工序所需時間很長;同時，由于人工操作體能方面的局限性，無法實(shí)現(xiàn)高水平的快速纏繞，生產(chǎn)效率較低，所需人工較多，尤其大批量連續(xù)生產(chǎn)時該方面的限制性比較大。
[0003]2、質(zhì)量不穩(wěn)定。人工纏繞成型工藝制作管件全靠手感來保證產(chǎn)品質(zhì)量，纏繞過程中的張力控制、線形控制等因素變動很大，員工之間的操作手法、熟練程度等均會對產(chǎn)品質(zhì)量造成很大的影響，無法實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格意義上的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，質(zhì)量穩(wěn)定性差。
[0004]3、產(chǎn)品鋪層結(jié)構(gòu)不合理，力學(xué)性能差。人工纏繞成型工藝制作管件，由于設(shè)備、模具和工藝的局限性，為使纏繞過程中纖維紗不滑紗、保證產(chǎn)品軸向強(qiáng)度，產(chǎn)品采用“玻璃纖維紗+玻璃纖維多軸向布”的夾心結(jié)構(gòu)進(jìn)行交替纏繞，兩種不同的材料之間張力不同，層間剪切強(qiáng)度低，很容易產(chǎn)生分層、架空等質(zhì)量缺陷，也是人工纏繞成型工藝制作的管件經(jīng)常出現(xiàn)的質(zhì)量問題。
[0005]4、外觀質(zhì)量差。人工纏繞成型工藝制作的管件由于張力控制不均、線形紊亂等因素，產(chǎn)品固化成型過程中材料發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)會膨脹，造成產(chǎn)品表面不平整光滑，后續(xù)需要經(jīng)過大量的人工打磨來修整產(chǎn)品表面。
[0006]5、生產(chǎn)成本高。隨著人工成本的越來越高，人工纏繞成型工藝制作管件所需的人工成本越來越高，尤其是熟練的操作工，而且由于技術(shù)門檻比較高，人員培訓(xùn)和技能培訓(xùn)時間比較長;大批量連續(xù)生產(chǎn)時，管件產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和人工成本已成為最大的阻礙。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種纖維纏繞玻璃鋼管件的制成設(shè)備及制造工藝，同時采用先進(jìn)的成型工藝、科學(xué)的鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料配方設(shè)計(jì)，解決人工纏繞環(huán)氧類高壓管件生產(chǎn)過程中的系列難題。
[0008]本發(fā)明提到的一種纖維纏繞玻璃鋼管件的制成設(shè)備，包括主機(jī)箱(1)、機(jī)械手(2)、機(jī)架(3)、尾座(4)、纏繞模具(5)、纏繞夾具(6)、轉(zhuǎn)臂(7)、張緊機(jī)構(gòu)(8)、浸膠槽(9)、底座
(10)和浸膠槽支架，底座(10)的一側(cè)安裝主機(jī)箱(1)，另一側(cè)安裝尾座(4)，在尾座(4)的旁邊安裝機(jī)架(3)，機(jī)架(3)上安裝機(jī)械手(2)，在機(jī)械手(2)的末端設(shè)有纏繞夾具(6)，且作為纖維紗的導(dǎo)向裝置;所述的主機(jī)箱(1)連接轉(zhuǎn)臂(7)和主轉(zhuǎn)軸(13)，主轉(zhuǎn)軸(13)的一端與主機(jī)箱(1)連接，另一端與尾座(4)頂部連接，纏繞模具主軸的中間固定有纏繞模具(5);所述的轉(zhuǎn)臂(7)為L型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)臂(7)，且轉(zhuǎn)臂(7)通過主機(jī)箱(1)帶動旋轉(zhuǎn)；
在底座(10)的旁邊設(shè)有浸膠槽支架，浸膠槽支架上設(shè)有浸膠槽(9)和張緊機(jī)構(gòu)(8)，玻璃纖維通過張緊機(jī)構(gòu)(8)后穿過纏繞夾具(6)，一端夾持在轉(zhuǎn)臂(7)上的氣動夾頭上。
[0009]上述的纏繞夾具(6)包括夾具主軸(6.1)、彈簧(6.3)、支撐桿(6.4)、夾具外套(6.5)、壓緊塊(6.6)、施膠管(6.7)、引導(dǎo)塊(6.8)，夾具主軸(6.1)上套有彈簧(6.3)，彈簧(6.3)下部為夾具外套(6.5)，夾具外套(6.5)的上部安設(shè)支撐桿(6.4)，下部設(shè)有壓緊塊
(6.6)，通過壓緊塊(6.6)對纖維紗壓緊，所述的支撐桿(6.4)連接引導(dǎo)塊(6.8)，且在引導(dǎo)塊(6.8)與壓緊塊(6.6)之間設(shè)有施膠管(6.7)，纖維紗通過引導(dǎo)塊(6.8)實(shí)現(xiàn)纖維紗按照鋪層設(shè)計(jì)要求進(jìn)行軌跡纏繞，并通過壓緊塊(6.6)將纖維紗壓緊在模具(5)。
[0010]上述的夾具主軸(6.1)的下側(cè)通過百分表座(6.12)連接百分表(6.11)，且夾具主軸(6.1)的底部設(shè)有校準(zhǔn)尖點(diǎn)(6.10)。
[0011 ] 上述的彈簧(6.3)的上側(cè)設(shè)有調(diào)節(jié)螺母(6.2)，通過調(diào)節(jié)螺母(6.2)來調(diào)整彈簧
(6.3)的松緊度。
[0012]上述的主機(jī)箱(1)內(nèi)安設(shè)減速機(jī)(14)、主軸伺服電機(jī)(15)和轉(zhuǎn)臂伺服電機(jī)(16)、減速機(jī)(17)、聯(lián)軸器(18)，所述的主軸伺服電機(jī)(15 )連接減速機(jī)(14)，減速機(jī)(14)連接主轉(zhuǎn)軸
(13)的一端，主轉(zhuǎn)軸(13)的另一端通過軸承(12)安裝在旋轉(zhuǎn)支撐(11)中心，主轉(zhuǎn)軸(13)的外側(cè)部分安裝纏繞模具(5);所述的聯(lián)軸器(18)通過副轉(zhuǎn)軸(19)、小齒輪(20)、離合氣缸
(21)連接到轉(zhuǎn)臂(7)，所述的轉(zhuǎn)臂(7)的最外端裝有氣動夾頭(22)。
[0013]上述的旋轉(zhuǎn)支撐(11)上設(shè)有三爪卡盤(23)。
[0014]上述的浸膠槽(9)用于實(shí)現(xiàn)纏繞紗和樹脂糊的浸潤，并帶有加溫功能，可實(shí)現(xiàn)不同環(huán)境溫度條件下對樹脂糊溫度的控制;所述的樹脂糊主要由以下重量份的各組分混合后制備而成:23-28份環(huán)氧樹脂、55-60份增強(qiáng)玻璃纖維、5_10份填料、1_2份低收縮劑、2_5份固化劑、0.3-0.5份分散劑、1-3份抗紫外線吸收劑。
[0015]上述的環(huán)氧樹脂粘度為5000mPa.s，所述增強(qiáng)玻璃纖維為2000TEX以下規(guī)格的合股無捻粗紗，所述填料為粒徑5-10um的氣相二氧化娃粉末，所述低收縮劑為99%以上濃度聚苯乙烯，所述固化劑為99%以上濃度的改性芳香胺，所述分散劑為高純度乙烯基雙硬脂酰胺，所述抗紫外線吸收劑為改性苯并三氮唑助劑。
[0016]本發(fā)明提到的一種纖維纏繞玻璃鋼管件的制成工藝，包括以下步驟:
(1)所述環(huán)氧樹脂與填料、低收縮劑、分散劑均勻混合并充分分散均勻，制備成樹脂糊；離心攪拌機(jī)速度不低于30r/min，沿同一方向攪拌時間不低于5min，制成后靜置備用；
(2)管件生產(chǎn)時，先將設(shè)備、纏繞紗及控制程序準(zhǔn)備就緒，調(diào)整纏繞紗張力至設(shè)計(jì)范圍內(nèi)；按設(shè)計(jì)用量準(zhǔn)備樹脂糊，根據(jù)設(shè)計(jì)比例添加固化劑，并進(jìn)行勻速攪拌，交聯(lián)反應(yīng)時間控制在1-1.5h之內(nèi)，生產(chǎn)前l(fā)Omin之內(nèi)完成樹脂糊制備即可；
(3)將纏繞模具進(jìn)行加溫預(yù)熱，60°C烘箱內(nèi)預(yù)熱20-30min，取出后于lOmin內(nèi)裝配到設(shè)備上，進(jìn)行定位及校準(zhǔn)，準(zhǔn)備就緒；
(4)手動接紗時進(jìn)行定向纏繞3-5圈至纏繞紗不滑紗脫落即可，啟動自動纏繞模式，按照鋪層設(shè)計(jì)要求進(jìn)行全自動纏繞；
(5)管件制作完成后，將模具及產(chǎn)品整體放入烘箱內(nèi)進(jìn)行加溫固化，加熱溫度控制在120-150°C，固化時間不低于lh，根據(jù)制品厚度而定；
(6)固化完成后進(jìn)行冷卻，冷卻至50°C以下時進(jìn)行修整脫模，并完成模具的清理和組裝以備用。
[0017]另外，需要進(jìn)一步描述的是:轉(zhuǎn)臂(7)、機(jī)械手(2)和纏繞模具(5)的工作過程如下:
(a)經(jīng)過整理的玻璃纖維紗和玻璃纖維布通過張緊機(jī)構(gòu)(8)后穿過纏繞夾具(6)的引導(dǎo)塊