[发明专利]轻量化球铰用复合芯轴的制作方法、轻量化球铰

权利要求书

1.轻量化球铰用复合芯轴的制作方法，轻量化球铰用复合芯轴包括金属芯轴（1）和固化在金属芯轴（1）中间段上的缠绕段（2），缠绕段（2）的外壁为从两端到中间直径逐渐增大的外凸球面，其特征在于制造步骤如下：

S1:根据轻量化球铰的轻量化需求，设计金属芯轴（1）和缠绕段（2）的重量比例，并根据轻量化球铰的重量及尺寸需求设计出金属芯轴（1）和缠绕段（2）的尺寸；

S2:制造金属芯轴（1），并在金属芯轴（1）的中间段中加工出用于对缠绕段（2）轴向定位的定位结构；

S3:采用缠绕工艺将浸润树脂胶液的玻璃纤维缠绕至金属芯轴（1）中间段，缠绕后进行树脂凝胶及固化成型，然后通过机加工形成符合尺寸设计需求的缠绕段（2）；

步骤S3具体是指：

S31.准备玻璃纤维布，玻璃纤维布的宽度尺寸与缠绕段（2）的轴向宽度相同，并将树脂和固化剂混合后注入浸胶槽混合，开启恒温设备控制树脂温度；

S32:将金属芯轴装入缠绕机，再将玻璃纤维布一端穿过缠绕机的张力控制器、浸胶槽和挤胶辊，之后贴在金属芯轴（1）中间段；

S33.绕中轴线转动金属芯轴，玻璃纤维布缠绕至金属芯轴（1）中间段，当缠绕后的尺寸大于缠绕段（2）最大直径1mm~2mm，剪断玻璃纤维布停止缠绕，在金属芯轴（1）中间段形成内凹形的缠绕段毛坯；

S34.缠绕完成后取下芯轴，依次进行室温凝胶、加热保温固化和固化后的冷却，得到缠绕段半成品；

S35.根据设计的缠绕段（2）尺寸，机械加工缠绕段半成品得到缠绕段（2）；

步骤S2中将金属芯轴（1）中间段加工成从端部至中间直径逐渐减小且表面平滑的内凹形，通过内凹形的金属芯轴（1）中间段对缠绕段（2）进行轴向定位，金属芯轴（1）中间段的最小直径小于最大直径2~4mm。

2.根据权利要求1所述的轻量化球铰用复合芯轴制作方法，其特征在于步骤S2中将金属芯轴（1）中间段分为位于端部的直筒段（11）、位于两个直筒段（11）之间的凸起段（12）和位于直筒段（11）与凸起段（12）之间的定位段（13），直筒段（11）为直筒形状，凸起段（12）为从两端到中间直径逐渐增大且表面平滑的外凸形状，定位段（13）为直径均小于直筒段（11）和凸起段（12）的内凹环槽，通过定位段（12）对缠绕段（2）轴向定位；

步骤S3具体是指：

a.准备玻璃纤维纱，并将树脂和固化剂混合后注入浸胶槽混合，开启恒温设备控制树脂温度，再将金属芯轴装入缠绕机；

b.以金属芯轴（1）上的一个定位段（13）作为起始端进行缠绕，将两个定位段（13）缠绕至与直筒段（12）齐平，完成初始绑定；

c.初始绑定后将玻璃纤维所在的定位段（13）的外边缘设为缠绕起始位置，以另一个定位段（13）的外边缘设为缠绕终止位置进行缠绕，并通过依次向内调整缠绕起始位置和缠绕终止位置，将缠绕起始位置和缠绕终止位置逐步向凸起段（12）中心靠拢，形成从两端到中间直径逐渐增大的缠绕段毛坯，缠绕段毛坏的尺寸大于缠绕段（2）的尺寸1mm~2mm；

d.缠绕完成后取下芯轴，依次进行室温凝胶、加热保温固化和固化后的冷却，得到缠绕段半成品；

e.根据缠绕段（2）的设计尺寸，机械加工缠绕段半成品得到缠绕段（2）。

3.根据权利要求2所述的轻量化球铰用复合芯轴制作方法，其特征在于定位段（13）直径比直筒段（11）直径小3mm~5mm，凸起段（12）直径比直筒段（11）直径大2mm~4mm。

4.根据权利要求2所述的轻量化球铰用复合芯轴制作方法，其特征在于步骤b的具体过程是：将多股玻璃纤维纱穿过缠绕机的张力控制器、浸胶槽、挤胶辊后捆绑在金属芯轴（1）的一个定位段（13）上作为起始端，绕中轴线转动金属芯轴，以90度缠绕角围绕定位段（13）缠绕若干圈直至与直筒段（11）平齐，再以小于90度缠绕角将维纤纱线绕至金属芯轴（1）的另一定位段（13）上，然后以90度缠绕角围绕定位段（13）缠绕若干圈直至与直筒段（11）平齐，完成初始绑定。

5.根据权利要求2所述的轻量化球铰用复合芯轴制作方法，其特征在于步骤c中的缠绕角度在60度至90度之间。