，工程实践·
纤维缠绕低损伤退绕跟随系统
王雪亮’
肖军’齐俊伟’徐为’张建宝
(1南京航空航天大学材料科学与技术学院，南京210016)（2核T"业第八研究所复合材料研究室，上海201800）
文摘为降低纤维缠绕过程中纱简退绕的纤维磨损，研制了低损伤退绕跟随系统。通过分析纱简卷绕特点及退绕运动过程，提出了角度替代的控制思想和导纱器自适应跟随控制策略；通过计算机控制伺服电机驱动导纱器运动，可实现对任意卷绕线型的自动跟随。实际应用表明：该方法可行，研制的系统跟随效果理想，有效消除了纤维的摩擦损伤，提高了缠绕复合材料制品的质量。
关键词纤维磨损，低损伤退绕，自适应跟随，计算机控制，导纱器
Following System for Low Damage Unwinding
inFilamentWinding
Qi Junwei'XuWei?Zhang Jianbao
WangXueliangXiaoJun'
College of Materials Science and Technology,Nanjing University of Aeronauties and Astronautics,Nanjing 210016)(1
(2Composite Materials Research Ofice,Eighth Research Institute of Nuclear Industry ,Shanghai 201800)
AbstractA low-damage unwinding following system was designed to reduce the damage of fibers wear in reeling off procedure during filament winding. By analyzing the characteristics of the winding bobbin and unwinding movement, a no-vel method of angle replacement control and a strategy of thread-guide adaptive following were proposed. This thread-guide movement realiazed automatic following for arbitrary winding linear by computer-controlled servo motor driving. Practical ap-plication shows that the forth method is feasible,the results of the following system are satisfactory ,the damage of fibers wear is eliminated effectively and the quality of wound composite products is improved.
Key wordsDamage of fihers wear,Low-damage unwinxding,Adaptive following,Computer-controlled,Thread-guide
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引言
以纤维直接成型的复合材料工艺流程中均涉及纱团退绕，固定导丝头在退绕过程中的出纱方向与纤维卷绕线型确定的出纱点纤维方向会形成一定夹角；对于缠绕过程中，纤维在张力的作用下产生侧滑趋势，当侧向滑移力大于最大静摩擦力时，纤维在纱简上侧向滑动导致纤维间的摩擦损伤，夹角越大磨损越严重；尤其纱筒末端卷绕角交变，纤维磨损尤为严重。对用于高性能复合材料的碳纤维等，由于其模量高、脆性大，抗磨性差、纤维损伤尤其。如核燃料分离机的缠绕离心筒、固体火箭发动机缠绕壳体，均采用碳纤维大张力薄绕成型，减少纤维摩擦损伤至关重要。
目前普遍采用的降低纤维损伤方法是增大导丝头与纱筒间的距离或采用尽可能小的纤维张力，但不
能从根本上解决问题，特别是到纱简两端时纤维磨损问题无法消除。实用新型专利ZL200420013259.1 提出了一种无摩擦损伤退绕装置：将旋转编码器与纱简相连，利用编码器测量纱简的转角，计算机控制导纱轮运动保持出纱方向与纱筒纤维方向一致实现无摩擦退绕，从而消除摩擦损伤"。该专利的核心思想是控制导纱轮和出纱点的横动速度值一致，但实施困难：（1）系统运行前，需人工介人调整出纱方向，否则运行时不能保证其与纱筒的卷绕线型一致；（2）系统运行时，出纱方向与卷绕线型产生的误差不能及时消除，误差积累最终会导致纤维磨损：(3）退绕到两端时，纱简卷绕角突变，开始由一个卷绕线型向另一个卷绕线型的过渡，该专利未能彻底解决此问题。
本文旨在针对大张力缠绕成型过程中纤维磨损
收稿日期：2009-11-20
基会项目；本文系统及方法已经申请国家发明专利，专利受理号200910181564.9
作者简介：王需亮.1982年出生，硕士，主要从事复合材料成型白动化及装备研究。E-mail：wangxueliangenuaa.edu.cn
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万方数据
http://www.yhclgy.com字航材料工艺2010年第4期