缠绕机工作时，丝嘴与芯模表面产生相对位移，使纤维缠绕在芯模表面。纤维每一个可移动的方向称为一个自由度或一个轴，自由度越多可实现的缠绕方式就越复杂。机械式缠绕机一般只能实现两自由度运动，即在主轴转动的同时小车沿轴向移动，称之为两轴缠绕机。
缠绕机是缠绕成型工艺的主要设备，缠绕制品的设计意图和性能都要通过它来实现。
缠绕机工作时，丝嘴与芯模表面产生相对位移，使纤维缠绕在芯模表面。纤维每一个可移动的方向称为一个自由度或一个轴，自由度越多可实现的缠绕方式就越复杂。机械式缠绕机一般只能实现两自由度运动，即在主轴转动的同时小车沿轴向移动，称之为两轴缠绕机。微机控制缠绕机出现后，使实现多自由度运动变得简单，目前国际市场商品化的缠绕机达到了六轴，如图7-21所示，其划分如下：
2．小车水平轴（Y），使丝嘴沿芯模轴向作往复运动；
5．降轴（V），使丝嘴作垂直于伸臂轴和主轴方向的运动；
缠绕机按控制形式不同可分为机械式、数字控制、微机控制及计算机数控缠绕机四大类，这也是缠绕机发展的四个阶段。目前常用的是机械式和计算机数控缠绕机。
机械式缠绕机具有结构简单、传动可靠、维修方便、容易制造及投资较少等优点，适用于形状比较简单的制品缠绕，目前乃至将来仍然会有大量应用。根据芯模和纤维供给机构（绕丝嘴）结构特点和运动形式的不同，机械式缠绕机可分为以下几种：
1－纵向层纱盘；2－转环；3－芯模；4－小车；5－小车丝杆；6一小车导轨；7－转环旋转传动机构；8－环向缠绕纱架。
其中，小车环链式缠绕机包括卧式和立式两种，它的芯模水平放置，以环链和丝杆带动小车运动。进行螺旋缠绕时，芯模绕自身轴匀速转动，小车在平行于芯模轴线方向往复运动，调整相对运动的速度可以改变螺旋角，一般为12°～70°。进行环向缠绕时，只在筒身段上进行，小车移动速率变慢，芯模转速变快，缠绕角控制范围通常在85°～90°之间。小车环链式缠绕机适合于纵向只有单一角度的管、罐形制品生产。
绕臂式缠绕机又称立式缠绕机，它的绕臂以小角度倾斜，位于绕臂端部的丝嘴则随绕臂的旋转在一固定平面内做匀速圆周运动。芯模绕自身轴线慢速移动，绕臂（丝嘴）每转一周，芯模转动一微小角度，反映在芯模表面上是一个纱片宽度。纱片与两端孔相切，依次连续缠绕到芯模上。改变绕臂倾斜角度可以调整缠绕角，通过丝杆驱动丝嘴上下往复运动来完成环向缠绕。
球形容器缠绕机的球形芯模悬臂连接在摆臂上，芯模既能随摆臂摆动，又能在摆臂上绕自轴转动。绕丝嘴与浸胶装置都固定在转台上，转台内装置纱架，胶量由计量泵进行控制。
现代纤维缠绕工艺技术的发展要求缠绕设备具有较高的精度、较大的灵活性和通用性，以适应不同结构形式缠绕制品的成型要求。为实现一些特殊异形形状制品（如三通、弯头等）的缠绕，绕丝头的运动坐标（自由度）已由一个发展到多个，再加上芯模主轴的旋转（或摆动），就能使纤维不产生滑移地按初始线型设计进行精密排布。机械式缠绕机要改变产品规格和线型、即调整绕丝嘴与芯模运动关系相对困难，且无法实现复杂形体和复杂线型的缠绕。随着电子技术的发展，计算机控制缠绕机应运而生。
计算机控制缠绕机与机械式缠绕机的根本差别在于执行机构动力源均采用独立的伺服电动机，各个机构（运动轴）间的运动关系不是由机械传动链确定，而是由计算机控制的伺服系统实现，因此可以实现多轴缠绕，如图7-29所示。计算机控制缠绕机的执行机构多采用精密传动器件，落纱准确、张力控制稳定。
计算机控制缠绕机除缠绕机主体外，尚有控制和伺服传动两个系统。控制系统由控制介质及控制装置组成。控制介质用于记载整个加工工艺过程，以便为控制装置所接受。控制机构也就是整个设备的计算部分。伺服传动系统主要是经伺服机构（包括伺服放大及功率放大）后驱动执行机构，往往还有传动机构，并有检测装置。
计算机控制缠绕机和机械式缠绕机相比，具有无可比拟的优点：它可以使缠绕工作变得更加科学化。如对工艺参数的优化组合，不需要再进行常规的实验，借助计算机就可直接完成。这就保证了整个缠绕工艺过程中，每一个对产品质量有影响的因素，都视为工艺参数。工艺参数可以在计算机上用示数法进行优化组合。被优化组合的工艺参数被作为指令输入到计算机控制系统中付诸实施，这不仅减轻了过去的繁琐试验、数据归纳、分析计算，也扩大了缠绕制品的应用领域。目前，已有机械手操纵缠绕机，大大减轻了人的劳动程度，并向高层次的机械化、自动化、机器人操作等方面发展。
缠绕机通常由机身、传动系统和控制系统等几部分组成，此外还包括浸胶装置、张力测控系统、纱架、芯模和加热器、预浸纱加热器及固化设备等辅助设备。
无论是机械式缠绕机还是计算机控制缠绕机，机械系统是相同的。包括机架、动力系统、传动系统、运动系统和芯模夹持系统等。
机架是缠绕机的主体和各个系统安装的基础，按主轴位置可以分为立式和卧式。卧式结构是常见的结构形式，门架式和支座式是卧式结构的两种主要形式。
门架式系统是中、小型缠绕机常用的结构形式，又可分为单工位和多工位，其中多工位有并联和串联两种形式。如图7-30所示的门架式缠绕机具有以下优点：
a.机架整体好，刚性大，运输安装方便，可以有效的利用空间；
支座式系统主要适于大型缠绕机，由于芯模尺寸大、重量重，采用支座式结构、配以天车便捷地完成装卸芯模。由于主轴与小车系统分列，安装调试难度较大。
缠绕机动力系统主要有两种方案，一种方案是主轴与其他系统均采用伺服电动机，可以实现0°缠绕，但成本较高，尤其是主轴系统功率较大时更为突出：另一种方案是主轴采用普通调速电机、其他系统均采用交流伺服电动机，以主轴运动参数为基准实施控制。
缠绕机的传动系统主要有齿轮－链条传动、齿轮－齿条传动、滚珠－丝杠传动和齿轮传动等。缠绕机传动系统的精度主要由传动精度控制，因此选择合适的传动系统相当重要。
由于缠绕机运动系统速度较高，运用目前普遍采用滚动导轨和直线轴承，以提高精度，对于精度要求不高的系统，如普通管道缠绕机，考虑成本，也可以常用普通导轨道导轮系统。
芯模夹持主要有卡盘－顶针式、卡盘－卡盘式、法兰－轴承支架式。卡盘－顶针式适于中等尺寸的芯模，单端驱动，安装方便，为提高自动化程度，可以采用气动顶针。卡盘－卡盘式主要适于细长杆缠绕，一方面可以采用双端驱动，降低由于扭矩使芯模产生的扭角，另一方面可以安装气功/液压拉伸芯轴，缠绕时芯轴受拉，降低由于芯模重力引起的挠度。轴承支架式主要适于大型芯模，驱动力矩大。
机械式缠绕机的运动控制系统简单，运动关系是由机械系统确定的。数控缠绕机中运动控制系统是缠绕机的核心，靠其完成各轴间的运动关系，从而实现各种线型的缠绕。主要有两种方案：
a.采用通用数控系统，如：SIEMENS810（3轴联动）、SIEMENS840D（4轴联动等）；采用通用数控系统的缠绕机，集成程度较高，维护方便，但成本高、运动轴数少、缠绕编程灵活性和机器拓展性差。
b.采用分布式数控系统，即依据缠绕机的特点与具体需求，将多轴运动控制卡等集成为一个缠绕数控系统，如南京航空航天大学和万格复合材料技术公司共同开发的FWP2000系统（7轴联动）等，具有成本低、运动轴数多、缠绕编程灵活等优点，但应用尚不够广泛。
纤维缠绕工艺中常见的浸胶形式有三种：浸胶法、擦胶法和计量浸胶法（如图7-31所示）。
简单的浸胶槽通常没有运动的部件，它们由浸胶辊、胶槽和压胶辊组成。多根纤维纱通过浸胶辊浸上树脂，然后通过第二浸胶辊和压胶辊及分纱孔，后缠绕到芯模上。在高速缠绕时，纤维束的浸润可以通过一个转动的辊使纤维束铺开以改善其浸透性，在这基础上加装限胶孔有助于控制缠绕制件的树脂含量。
擦胶法适合于玻璃纤维和芳纶纤维缠绕，因为玻璃纤维和芳纶纤维损伤容限较大。在擦胶法浸渍装置中，一个转动的圆筒和树脂槽内的树脂接触带起树脂，经过刮刀后在圆筒表面形成树脂薄层，纤维在圆筒上部经树脂薄层浸胶，纤维在低应力水平下浸渍，因此纤维不易损伤。擦胶法的缺点主要是纤维如有损伤，断裂的纤维会粘在转动圆筒的表面，越积越多，从而影响树脂的含量以及增加纤维损伤，须随时注意并加以清洗。
第三种树脂浸渍形式为计量浸胶法，即限胶法浸渍。将纤维和树脂引入一个一端大开口的通道，通道的另一端是一定宽度的机加孔，在通道内树脂充分浸渍纤维，经过机加孔时多余的树脂被挤出。这一方法的优点是树脂含量可严格控制。缺点是纤维的接头不能通过，对于不同的树脂体系和含胶量都必须更换限胶孔。
在纤维缠绕中纤维张力控制是获得具有优良性能复合材料的关键，缠绕张力的控制精度很大程度上决定了缠绕制品的质量。张力控制系统有机械式和电子式两种，均由张力传感器、张力控制器和张力测控系统组成。张力装置应具有下列功能：缠绕张力可变、可控；缠绕张力便于调整；张力器具有绕紧功能，避免纤维松弛；随着纱管尺寸的变化张力可自动补偿。大多数增强材料多用纱管形式包装，因此张力器常常安装在纱管上，这样便于远距离控制张力。同时，又便于在绕丝嘴运动中控制供纱系统的张力。新一代张力器装有传感装置。通过监控器监控纱束上的实际张力。实时调整缠绕张力，使其保持均衡。
对于不同的树脂/纤维体系选用纤维铺展装置时应考虑到尽量减小对纤维的损伤和浸胶纱带在芯模上的合理展开与铺叠。利用大而光滑的弧形绕丝嘴和导向环能减少纤维损伤，使用陶瓷和表面镀铬能减少纤维和导向环相互之磨损。缠绕中纤维的覆盖状况取决于纤维束宽度，在纤维束宽度方面的变化能导致缠绕缝隙或不希望的纤维重叠。事实上，纤维宽度是利用不同的绕丝嘴来控制的，图7-32为几种常用的绕丝嘴形式。
纱架是贮存纤维、安装后置张力器的部件，重量较大。主要有三种类型：a)纱团较少时纱架直接安在小车上，张力波动小；b)纱团较多时（6团以上），纱架重量很大，直接装在小车上稳定性不好，因此纱架固定，但由于小车运动，会使张力波动；c)为减少由于 纱架固定引起的张力波动，采用随动纱架，即纱架由另一套系统驱动，与小车同步。
电加热或气加热烘箱是传统的固化设备，投资少可做成不同的尺寸形状。采用烘箱固化，所需固化压力由收缩带或空气袋提供。在许多情况下，例如对于缠绕管和另外一些圆形制件，固化过程中制件应保持转动以减少下垂和树脂滴落。因为不仅要加热制件，而且包括周围的空气以及辅助设备如芯模和支撑体。烘箱的能耗花费较多，大的烘房也要占用较大的空间。
加热灯也可提供一个为170℃左右的固化温度。在使用加热灯作为热源时，应注意尽量使制件各部分受热均匀。加热灯固化的缺点是树脂外首先形成一层表皮，而这层表皮阻止在固化过程中的进一步热传递。红外灯是复合材料固化常用的加热灯，常在使树脂从A阶段转变为B阶段过程中使用。
而对于航空航天用高质量制件而言，树脂基体往往采用高性能环氧树脂、双马来酰亚胺或聚酰亚胺，有必要采用真空袋/热压罐固化纤维缠绕件。热压罐固化能提供400℃的固化温度和3.5MPa的固化压力。热压罐固化的主要缺点是长的固化周期以及尺寸等方面的限制。
许多缠绕管材的厂家还使用蒸汽作为树脂固化的热源。当管道缠绕完毕后，热蒸汽经金属芯模端部接头通过管状芯模，缠绕件快速固化。完全固化后，利用冷却水快速冷却。这样做既能方便操作，提率，也能提供足够的收缩以使脱模更为容易。
此外，电子束、激光、射频、超声、微波和诱导固化方法都在纤维缠绕工艺中试用且有不同程度的成功。超声可使树脂体系快速固化但这种固化不均匀。射频固化已得到许多研究并被认为是一个有希望的加热固化方式。针对射频固化所开展的初步研究工作证明它是一个有应用前景的加热固化方式。激光加热已基本被否定。微波固化炉初始投资高，但固化效率高，能源利用率也高，具有显著的节能效果，但是对于导电的碳纤维不能使用。
