数控纤维缠绕机是一种采用计算机数字控制技术，将连续纤维或布带按照预设路径..缠绕到芯模表面，制造高性能复合材料制品的专用设备。该技术通过多轴联动控制与张力..调控，实现了纤维增强复合材料制品的..率、高质量生产。

一、技术原理与系统组成

数控纤维缠绕机的核心技术基于多坐标联动控制与纤维张力..管理。设备通过计算机数控系统控制主轴旋转与导丝头移动之间的联动关系，使纤维按测地线或非测地线轨迹..缠绕在芯模表面。

系统主要由四大模块构成：

机械本体系统：包括床头箱、尾架、环绕回转机构和伸臂机构等核心部件。如早期数控布带缠绕机已实现模芯随主轴旋转，缠绕小车可纵、横向连续进给。

CNC数控系统：采用德国西门子等品牌的数控平台，实现二至六轴联动控制，部分高端设备可达九轴控制。系统具有手动、半自动和自动功能，可执行螺旋、环向、平面及零度缠绕等多种工艺路径。

张力控制系统：通过微机实现多股纱缠绕的总张力和纱间均匀度自动控制。..系统的总张力控制精度可达±5%，各股纱之间张力不均匀系数控制在±3%以内。

工艺软件系统：负责线型设计、路径规划和工艺参数设定。现代设备可实现缠绕层张力自动设定，并具备..的前后处理功能。

二、设备性能与技术演进

自20世纪90年代以来，数控纤维缠绕机技术持续升级。1993年的早期设备.大缠绕直径已达4000mm，.大缠绕长度12000mm，排纱精度误差<1mm-3。到2007年，国产设备实现了功能齐全、使用可靠、软件丰富的特点，可进行测地线或非测地线近似缠绕，线型、带宽及切点数等可通过计算机方便设定。

近年来，技术创新主要集中在多纤维束独立控制与模块化可重构设计。北京协同创新研究院研发的双工位七坐标五轴联动控制高性能数控缠绕装备，可实现测地线/非测地线缠绕、90°缠绕/螺旋缠绕、纵环向交替缠绕等多种工艺方法-7。西北工业大学开发的多功能数控布带缠绕机，缠绕直径范围0-1700mm，缠绕长度0-4000mm，同时具备张力控制(0-400N)与压力控制(0-3000N)能力，支持多种缠绕方式。

三、应用领域与市场需求

数控纤维缠绕机制造的复合材料制品具有强度高、重量轻、抗疲劳、耐腐蚀、寿命长等突出优点，广泛应用于：

航空航天与国防：用于航天结构件、运载火箭发动机壳体、车载发射筒等关键部件。这些领域对缠绕机的精度和可靠性要求极高，国外将高性能复合材料缠绕机设计作为核心技术而严格保密，高端缠绕机装备对我国禁运。

能源与交通：在氢能源领域，用于重型卡车用的高压气瓶;在汽车领域，用于液化石油气汽车燃料气瓶，据哈尔滨工业大学估算，近几年每年仅气瓶需求达200-400万只，产值可达数亿元-10。

工业与民用领域：水处理、电力、石油、化工、水利、环保等使用的各类贮罐、管道及异形件。西北工业大学开发的设备还可用于航天发动机喷管等关键零部件，以及石油化工、建材等民用工业。

根据市场研究，2024年中国工业纤维缠绕设备市场销售收入已达到相当规模，预计2025-2031期间年复合增长率保持稳定增长。

四、技术挑战与发展趋势

当前数控纤维缠绕机面临的主要挑战包括：

技术封锁：国外高性能复合材料缠绕机设计作为核心技术而严格保密，高端缠绕机装备对我国禁运。

张力控制：多纤维束缠绕张力..控制仍是技术难点。

未来发展趋势集中在：

智能化升级：随着机器人技术和计算机数控系统进一步集成，纤维缠绕设备变得更加自动化，提高了绕线工艺的精度和效率，降低劳动力成本并提高产品一致性。

模块化设计：面向航天产品缠绕成型工艺性能要求的模块化可重构设计方法成为发展方向。

多功能集成：如西北工业大学设备可采普通直裁布带、斜裁布带等多种材料，实现多种缠绕方式，并集成在线车削、尺寸测量功能。

结语

数控纤维缠绕机作为复合材料制造的核心装备，其技术水平直接决定高性能复合材料制品的质量与性能。随着多轴联动控制、张力..调控等关键技术的持续突破，以及自动化、智能化程度的不断提升，数控纤维缠绕机将在航空航天、新能源、交通运输等更多领域发挥不可替代的作用，为中国高端装备制造业发展提供坚实的技术支撑。