[发明专利]一种应用于卫星太阳翼的钛合金高精度涡簧卷绕成型结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于卫星太阳翼的钛合金高精度涡簧卷绕成型结构，属于空间飞行器高精度制造领域。

背景技术

弹簧是工业产品的三大基础元件之一，用途十分广泛。随着我国航天事业的持续发展，航天领域的不断扩展，未来航天器型号种类和数量将大幅度增加，所需弹簧的要求也越来越高。作为卫星用特种弹簧，平面涡卷弹簧均为成组使用，力学性能要求高，扭矩与变形关系十分严格。卷簧则是弹簧制造过程中最重要的一道工序，它不但直接决定着弹簧的几何精度，而且还关系到弹簧的特性以及弹簧材料的利用率，是提升弹簧质量的关键一步。

作为卫星用的平面涡卷弹簧，材料多采用TB2钛合金，属于亚稳定β型高强钛合金，其屈强比高，因而成形比较困难，而且弹性模量比较高，所以它的回弹量不易控制。

目前普遍采用的涡簧成型技术为无工装，手动矫形的方法保证零件的精度，此种方法人为干预较多，容易造成零件表面划伤，且无工装配合生产，无法保证零件的成品率，往往成品率低于30％，造成极大的材料浪费，经济效益低。

因此，就需要引入一种能够精确制作平面涡卷弹簧的装置。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种应用于卫星太阳翼的钛合金高精度涡簧卷绕成型结构，实现了卷绕成形和定型热处理的多功能性，满足了该类钛合金平面涡卷弹簧的各项几何指标。

本发明的技术解决方案：

一种应用于卫星太阳翼的钛合金高精度涡簧卷绕成型结构，包括：涡簧缠绕和涡簧压紧；其中涡簧缠绕又包括缠绕定型模、定位块、压紧块、压盖；涡簧压紧又包括送条压紧块、垫块、上压板、下压板；

缠绕定型模为一侧有半圆形凹陷的圆台，安装于加工车床的夹头上，圆台顶部中心突起芯轴，芯轴为中间开有通槽，芯轴整体依据阿基米德螺旋线成型，芯轴表面开有通孔用于固定制作涡簧的钛条和铜条；

定位块为长方体结构，上边面开有放置压紧块的梯形凹槽，定位块为长方体结构安装于缠绕定型模一侧凹陷的圆台上；

压紧块为梯形结构，尺寸小于定位块的梯形凹槽，压紧块的钝角顶角与定位块梯形凹槽的钝角相吻合；压紧块与定位块之间有一定的间隙用于保证钛条和铜条进入缠绕定型模；

压盖压紧于缠绕定型模上；

送条压紧块为长方体结构，上下开有两个长方体方通孔；上方通孔用于将铜条送入涡簧缠绕结构；下方通孔用于安装垫块、上压板、下压板，使得钛条能够进入涡簧缠绕结构；

垫块为宽度和长度与送条压紧块下方通孔相同的长方体结构，垫块安装于送条压紧块下方通孔的上表面，垫块的下表面开有与钛条宽度相同的凹槽；

上压板为宽度和长度与送条压紧块下方孔相同的长方体结构，上压板的下表面开有凹槽；

下压板为宽度和长度与送条压紧块下方孔相同的长方体结构，下压板安装于送条压紧块下方孔的下表面，下压板的上表面开有与上压板相同的凹槽，下压板的凹槽与上压板凹槽的凸台相啮合。

所述垫块采用聚酰亚胺材料。

所述上压板采用不锈钢结构、所述下压板采用聚酰亚胺材料。

所述芯轴的形状依据阿基米德螺旋线成型，通过该芯轴形状，保证缠绕后零件未阿基米德螺旋线；芯轴通槽内表面上有与钛条相对应的刻度，通过一侧的螺钉定位，保证涡簧相应尺寸；压紧块和定位块采用楔形定位原理，保证整个压紧过程压紧精度。

本发明与现有技术相比取得的技术效果在于：

(1)本发明通过设计平面涡卷弹簧的工装制作结构，解决了平面涡卷弹簧由于规格尺寸大和钛合金材料硬度强等带来的卷绕成形困难，同时实现了高精度平面涡卷弹簧加工，效率大大提高，节省了成本。

(2)本发明实现卷绕成形和定型热处理的多功能工装设计，填补了国内外的空白。

(3)本发明的送条压紧块采用上下方孔使得钛条和铜条分别进入涡簧缠绕，使得铜条不能够对钛条造成划伤，有效解决产品表面划伤问题，提升产品成品率。

附图说明

图1为本发明涡卷弹簧成形缠绕装置示意图；

图2为本发明涡卷弹簧成形缠绕装置实物示意图；

图3为本本发明涡卷弹簧成形缠绕装置俯视示意图

图4为本发明定位块结构示意图；

图5为本发明压紧块结构示意图；

图6为本发明涡卷弹簧成形压紧装置示意图；

图7为本发明垫块结构示意图；

图8为本发明上压板结构示意图；

图9为本发明下压板结构示意图。

具体实施方式