[发明专利]一种复合材料弹簧及其制作方法

说明书

本发明关于一种复合材料弹簧，具体涉及一种超轻复合材料弯杆结构弹簧及其制作方法，其特征在于该弹簧结构上包括上下面板及簧丝，面板面向簧丝的那一侧具有可令簧丝插入从而起到固定作用的孔或槽；簧丝材料为连续纤维复合材料，簧丝呈“C”型细杆结构，沿长度方向包括平直段和弯曲段，两端为平直段，中部为弯曲段，弯曲段作用是变形并提供反作用力，两端平直段的伸展方向与簧丝的纤维长度方向相同，簧丝在弹簧内的数量大于3。本发明复合材料弹簧其承载方向与簧丝的纤维方向基本相同，充分利用了纤维的承载力，提高了材料的载荷利用率，可以较大程度的降低弹簧的重量。

技术领域

本发明涉及复合材料弹簧及其制造领域，具体涉及一种超轻非螺旋结构呈弯杆形态的复合材料弹簧及其制作方法。

背景技术

目前，新能源、国防、化工、航空航天、半导体等尖端特殊领域对弹簧的使用性能要求日趋苛刻。金属弹簧抗腐蚀性能差，需要进行防腐处理并定期维护，使用时间严重受到影响，相比于金属弹簧，复合材料弹簧具有比重轻、模量高、比强度大、耐腐蚀等优点，但市面上已出现的复合材料弹簧多为螺旋形弹簧或板簧，这些种类的弹簧其纤维方向与受力方向并不相同或相近，未能充分利用复合材料纤维方向上较高的承载能力，从而导致自重重量较重，无法满足航空航天领域日益增长的对超轻零部件的需求。

发明内容

针对上述问题，本发明目的在于提供一种超轻复合材料弯杆结构弹簧及其制作方法，其特征在于该弹簧结构上包括上下面板及簧丝，面板面向簧丝的那一侧具有可令簧丝插入从而起到固定作用的孔或槽；簧丝材料为连续纤维复合材料，簧丝呈“C”型细杆结构，沿长度方向包括平直段和弯曲段，两端为平直段，中部为弯曲段，弯曲段作用是变形并提供反作用力，两端平直段的伸展方向与簧丝的纤维长度方向相同，簧丝在弹簧内的数量大于3。弹簧簧丝的纤维方向与弹簧的变形方向相同，提高了材料的载荷利用率，可以较大程度的降低弹簧的重量。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案来实现：一种复合材料弹簧的制作方法，其特征在于：该方法包含以下步骤：

首先，成型上下面板，面板上的固定孔或固定槽可直接通过模具成型出来，也可在面板上通过机械加工的形式打孔；

第二，成型簧丝，可通过拉挤、模压或RTM等成型方法，成型出具有平直段和弯曲段的“C”型细杆结构簧丝；

第三，将成型好的簧丝放入组装夹具内；

组装夹具由若干个组装单元及定位装置组成，组装单元的数量与设计的弹簧的内部簧丝的行数相同，每个组装单元由前压板、后压板及垫板组成，前压板、后压板及垫板厚度总和与所设计弹簧内簧丝的行距相同；

组装单元的前压板或后压板具有与簧丝中部尺寸相同的槽位，使簧丝放入槽位后能够将簧丝两端的直段露出，便于后期粘结，槽位数量与设计的弹簧同一行簧丝数目相同，槽位间距为弹簧簧丝的设计间距；

所有组装单元均涂抹脱模剂，防止后期簧丝或面板与组装夹具相粘结；

将组装单元通过定位装置组装在一起，以确定簧丝之间的相对位置；

第四，粘结面板，将弹簧的上下面板的孔位涂上胶粘剂，将孔位与组装上露出的簧丝端头对正，加压进行粘结；

第五，取出组装夹具，具体步骤为粘结牢固后将组装单元从外至内的顺序取出，取出步骤为：先取出组装夹具外侧的压板，再取出中间的垫板，最后取出组装夹具内的压板。

本发明所述的簧丝的截面可以是圆形也可以是矩形或椭圆形等形状。

本发明所述的簧丝可以是实心细杆也可以是空心细杆。

本发明所述的簧丝类似呈“C”型结构，其两端直段是插入上下面板的固定端，中间带有曲度，为变形区域。