CN108160880A - 一种可变参数的空间飞行器用平面涡卷弹簧成型结构 - Google Patents

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Abstract

一种可变参数的空间飞行器用平面涡卷弹簧成型结构，涉及深空探测技术领域；包括压紧块、定位块、缠绕定型模、芯轴、压盖、角度调节块和平面涡卷弹簧；缠绕定型模中部设置有圆柱形凹槽；平面涡卷弹簧固定安装在缠绕定型模凹槽的中部；定位块固定安装在缠绕定型模凹槽内，且位于平面涡卷弹簧最外圈的切线方向；定位块的顶部设置有梯形凹槽；压紧块设置在定位块的凹槽内；角度调节块固定安装在缠绕定型模的下表面；压盖固定安装在缠绕定型模的上方；芯轴沿轴向从下至上依次穿过角度调节块、缠绕定型模和平面涡卷弹簧；本发明不但适用于钻取采样装置平面涡卷弹簧的成型，还适用于不同参数的其他军用或民用平面涡卷弹簧。

Description

一种可变参数的空间飞行器用平面涡卷弹簧成型结构
技术领域
本发明涉及一种深空探测技术领域，特别是一种可变参数的空间飞行器用平面涡卷弹簧成型结构。
背景技术
探月三期钻取采样装置在月球钻取采样过程中，整形机构完成月壤样品的提芯整形及初级封装后，展开机构带动整形机构展开进行避让，为取芯软袋和上升器的上升提供通道。平面涡卷弹簧是展开机构中的储能元件，当展开负载被释放时，为展开初始状态，平面涡卷弹簧释放其所储存的弹性势能，驱动卷筒旋转。卷筒卷绕拉绳，拉绳拉动展开臂展开。平面涡卷弹簧关系着展开机构是否能成功展开，是钻取采样器的关键零件和单点失效环节。
卫星用平面涡卷弹簧材料一般选用TB2钛合金，因其强度和弹性模量高。钻取采样装置中展开机构的平面涡卷弹簧也采用TB2钛合金，但材料厚度、宽度、圈间距、刚度均大大超过卫星常用平面涡卷弹簧，因此，卫星常用平面涡卷弹簧的成型结构无法满足钻取采样装置大刚度大圈间距的成型，需设计新的平面涡卷弹簧成型结构。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种可变参数的空间飞行器用平面涡卷弹簧成型结构，不但适用于钻取采样装置平面涡卷弹簧的成型，还适用于不同参数的其他军用或民用平面涡卷弹簧。
本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：
一种可变参数的空间飞行器用平面涡卷弹簧成型结构，包括压紧块、定位块、缠绕定型模、芯轴、压盖、角度调节块和平面涡卷弹簧；其中，缠绕定型模为圆盘状结构；中部设置有圆柱形凹槽；平面涡卷弹簧固定安装在缠绕定型模凹槽的中部；定位块固定安装在缠绕定型模凹槽内，且位于平面涡卷弹簧最外圈的切线方向；定位块的顶部设置有梯形凹槽；压紧块设置在定位块的凹槽内；角度调节块固定安装在缠绕定型模的下表面；压盖固定安装在缠绕定型模的上方；芯轴沿轴向从下至上依次穿过角度调节块、缠绕定型模和平面涡卷弹簧。
在上述的一种可变参数的空间飞行器用平面涡卷弹簧成型结构，所述的芯轴为柱状结构；芯轴对应设置在缠绕定型模的中心；芯轴顶部伸出缠绕定型模的部分沿轴向分为两半式结构。
在上述的一种可变参数的空间飞行器用平面涡卷弹簧成型结构，所述的平面涡卷弹簧与外部铜条叠成两层在缠绕定型模中缠绕；平面涡卷弹簧与外部铜条的缠绕头端固定在角度调节块顶部两半式结构的夹缝中；以环形方式反复环绕。
在上述的一种可变参数的空间飞行器用平面涡卷弹簧成型结构，所述的平面涡卷弹簧与外部铜条的缠绕尾端放置在定位块的凹槽内，且与凹槽的竖直边贴合；从凹槽上方压入压紧块，实现对平面涡卷弹簧与外部铜条缠绕尾端的加紧；定型后，将外部铜条去除。
在上述的一种可变参数的空间飞行器用平面涡卷弹簧成型结构，通过旋转角度调节块实现对缠绕尾端角度的调整，调整角度范围为30°-360°。
在上述的一种可变参数的空间飞行器用平面涡卷弹簧成型结构，所述芯轴顶部伸出缠绕定型模的部分为阿基米德螺旋线形状。
在上述的一种可变参数的空间飞行器用平面涡卷弹簧成型结构，所述芯轴顶部伸出缠绕定型模部分，沿轴向实现轴向长度的调整。
述的一种可变参数的空间飞行器用平面涡卷弹簧成型结构，所述芯轴顶部伸出缠绕定型模的轴向长度与平面涡卷弹簧的宽度相同。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明创新的利用可调式芯轴实现平面涡卷弹簧尾部角度的调节，不再需要重复投产模具进行回弹控制；
(2)本发明采用一套模具兼具成型和定型的作用，使成型过程简化，整体生产流程也变得简单，操作和转运方便；
(3)本发明根据不同的弹簧宽度或弹簧尾部角度，通过调整芯轴高度或角度调节块与缠绕定型模的相对角度等参数，可实现工装结构的柔性设计，具有广泛的适应性和重复使用性。
附图说明
图1为本发明平面涡卷弹簧成型结构侧视图；
图2为本发明平面涡卷弹簧成型结构仰视图；
图3为本发明平面涡卷弹簧成型结构俯视图；
图4为本发明平面涡卷弹簧成型结构去掉压盖后俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
如图1所示为平面涡卷弹簧成型结构侧视图，如图2所示为平面涡卷弹簧成型结构仰视图，如图3所示为本发明平面涡卷弹簧成型结构俯视图，如图4所示为平面涡卷弹簧成型结构去掉压盖后俯视图，由图可知，一种可变参数的空间飞行器用平面涡卷弹簧成型结构，包括压紧块1、定位块2、缠绕定型模3、芯轴4、压盖5、角度调节块6和平面涡卷弹簧7；其中，缠绕定型模3为圆盘状结构；中部设置有圆柱形凹槽；平面涡卷弹簧7固定安装在缠绕定型模3凹槽的中部；定位块2固定安装在缠绕定型模3凹槽内，且位于平面涡卷弹簧7最外圈的切线方向；定位块2的顶部设置有梯形凹槽；压紧块1设置在定位块2的凹槽内；角度调节块6固定安装在缠绕定型模3的下表面；压盖5固定安装在缠绕定型模3的上方；芯轴4沿轴向从下至上依次穿过角度调节块6、缠绕定型模3和平面涡卷弹簧7。
其中，芯轴4为柱状结构；芯轴4对应设置在缠绕定型模3的中心；芯轴4顶部伸出缠绕定型模3的部分沿轴向分为两半式结构。平面涡卷弹簧7与外部铜条叠成两层在缠绕定型模3中缠绕；平面涡卷弹簧7与外部铜条的缠绕头端固定在角度调节块6顶部两半式结构的夹缝中；以环形方式反复环绕。
平面涡卷弹簧7与外部铜条的缠绕尾端放置在定位块2的凹槽内，且与凹槽的竖直边贴合；从凹槽上方压入压紧块1，实现对平面涡卷弹簧7与外部铜条缠绕尾端的加紧；定型后，将外部铜条去除。
通过旋转角度调节块6实现对缠绕尾端角度的调整，调整角度范围为30°-360°。
芯轴4顶部伸出缠绕定型模3的部分为阿基米德螺旋线形状。芯轴4顶部伸出缠绕定型模3部分，沿轴向实现轴向长度的调整。述的一种可变参数的空间飞行器用平面涡卷弹簧成型结构，所述芯轴4顶部伸出缠绕定型模3的轴向长度与平面涡卷弹簧7的宽度相同。
若平面涡卷弹簧7宽度变短，可将上部芯轴4向下旋出适当长度，下端将外六方螺母重新拧紧，以适应不同宽度的平面涡卷弹簧。
下面通过阐述本发明装置的使用过程，对本发明装置的工作原理和工作过程做进一步的解释和说明：
步骤1：把缠绕定型模3装于车床夹头上，调整刀架位置，用钢销穿过平面涡卷弹簧7和铜条上对应孔位，并一起置于芯轴4两半式凸台凹槽中，保证钛条水平，并适当压紧钛条；
步骤2：手动转动车床夹头，预成型头部圆角，要求铜条与平面涡卷弹簧7、缠绕模完全贴合；
步骤3：成形平面涡卷弹簧7，车床转速均匀；
步骤4：缠绕到适当圈数时，停止车床，并拧紧固定螺钉，将定位块2安装到缠绕定型模上，成型尾部圆角；成型后用压紧块1将钛条固定在定位块2上，铜条自然甩出；
步骤5：将平面涡卷弹簧7及工装整体拆下，进行热处理定型；
步骤6：拆模时先将铜条褪出，之后将角度调节块与缠绕定型模连接的螺钉松开，轻微敲击芯轴4上部，芯轴4褪出，平面涡卷弹簧7脱模。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (8)

1.一种可变参数的空间飞行器用平面涡卷弹簧成型结构，其特征在于：包括压紧块(1)、定位块(2)、缠绕定型模(3)、芯轴(4)、压盖(5)、角度调节块(6)和平面涡卷弹簧(7)；其中，缠绕定型模(3)为圆盘状结构；中部设置有圆柱形凹槽；平面涡卷弹簧(7)固定安装在缠绕定型模(3)凹槽的中部；定位块(2)固定安装在缠绕定型模(3)凹槽内，且位于平面涡卷弹簧(7)最外圈的切线方向；定位块(2)的顶部设置有梯形凹槽；压紧块(1)设置在定位块(2)的凹槽内；角度调节块(6)固定安装在缠绕定型模(3)的下表面；压盖(5)固定安装在缠绕定型模(3)的上方；芯轴(4)沿轴向从下至上依次穿过角度调节块(6)、缠绕定型模(3)和平面涡卷弹簧(7)。
2.根据权利要求1所述的一种可变参数的空间飞行器用平面涡卷弹簧成型结构，其特征在于：所述的芯轴(4)为柱状结构；芯轴(4)对应设置在缠绕定型模(3)的中心；芯轴(4)顶部伸出缠绕定型模(3)的部分沿轴向分为两半式结构。
3.根据权利要求2所述的一种可变参数的空间飞行器用平面涡卷弹簧成型结构，其特征在于：所述的平面涡卷弹簧(7)与外部铜条叠成两层在缠绕定型模(3)中缠绕；平面涡卷弹簧(7)与外部铜条的缠绕头端固定在角度调节块(6)顶部两半式结构的夹缝中；以环形方式反复环绕。
4.根据权利要求3所述的一种可变参数的空间飞行器用平面涡卷弹簧成型结构，其特征在于：所述的平面涡卷弹簧(7)与外部铜条的缠绕尾端放置在定位块(2)的凹槽内，且与凹槽的竖直边贴合；从凹槽上方压入压紧块(1)，实现对平面涡卷弹簧(7)与外部铜条缠绕尾端的加紧；定型后，将外部铜条去除。
5.根据权利要求4所述的一种可变参数的空间飞行器用平面涡卷弹簧成型结构，其特征在于：通过旋转角度调节块(6)实现对缠绕尾端角度的调整，调整角度范围为30°-360°。
6.根据权利要求5所述的一种可变参数的空间飞行器用平面涡卷弹簧成型结构，其特征在于：所述芯轴(4)顶部伸出缠绕定型模(3)的部分为阿基米德螺旋线形状。
7.根据权利要求6所述的一种可变参数的空间飞行器用平面涡卷弹簧成型结构，其特征在于：所述芯轴(4)顶部伸出缠绕定型模(3)部分，沿轴向实现轴向长度的调整。
8.根据权利要求7所述的一种可变参数的空间飞行器用平面涡卷弹簧成型结构，其特征在于：所述芯轴(4)顶部伸出缠绕定型模(3)的轴向长度与平面涡卷弹簧(7)的宽度相同。
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