一种仿生复合材料碟簧零件及其制备方法

摘要

本发明提供了一种仿生复合材料碟簧零件及其制备方法，所述碟簧零件由纤维增强体层结构经树脂充分浸润固化而成；所述纤维增强体层结构由多个单层纤维增强体叠加铺排组成，其中，所述纤维增强体层，可以通过树脂在线浸润完成固化，也可以通过树脂离线浸润制成纤维增强体预浸料，之后通过特殊结构的模具加热完成固化。所述制备方法创造性地采用树脂传递模塑工艺和热压工艺，制成轻量化复合材料碟簧零件。本发明满足了航空航天、核电、海洋工程、重型机械、汽车、装甲车、大炮等领域对高性能、轻量化复合材料碟簧零件的迫切需求，解决了相关领域现普遍使用的金属碟簧零件存在的质量大、不耐腐蚀、疲劳特性差等问题。

权利要求

1.一种仿生复合材料碟簧零件的制备方法，所述碟簧零件由类贝壳状的纤维增强体层结构，经带填料的树脂充分浸润固化而成；所述纤维增强体层结构由多个单层的纤维增强体叠加铺排组成，其中，所述纤维增强体层，可以通过树脂在线浸润完成固化，也可以通过树脂离线浸润制成纤维增强体预浸料，之后通过模具加热完成固化；所述纤维增强体中的纤维结构为短纤维、长纤维、连续纤维丝或连续纤维织物；所述连续纤维丝为单一方向或混杂方向排列的连续纤维丝；所述纤维增强体中纤维的材质为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、凯夫拉纤维、麻纤维或木纤维中的一种或多种；所述填料为钙粉、氧化镁、碳化硅、金刚石或氮化硼中的一种或多种；所述树脂为热固性树脂或热塑性树脂；

其特征在于：

所述通过树脂在线浸润完成固化的制备方法为：根据预制成碟簧零件的形状尺寸裁剪纤维增强体，并多层铺叠形成层结构；在浸润模具中经树脂充分在线浸润、固化，制成复合材料碟簧零件；

通过树脂在线浸润完成固化的具体过程如下：

步骤一：根据预制成碟簧零件的形状尺寸裁剪纤维增强体；

步骤二：将多层裁剪后的纤维增强体在浸润模具的型面依次铺排，形成由纤多层的维增强体铺叠组成的纤维增强体层结构；

步骤三：采用树脂传递模塑工艺浸润纤维增强体层结构，具体过程为：将纤维增强体层结构铺置到浸润模具上，将浸润上模和浸润下模闭合密封，经浸润上模和浸润下模的树脂流道口，完成树脂注入或抽入模腔，实现纤维增强体层结构的在线树脂浸润及固化；

所述浸润模具分为浸润上模和浸润下模，在浸润上模和浸润下膜上分别设有树脂通道入口和树脂通道出口，在浸润上模的内槽面及浸润下膜的圆形底座表面均设有树脂浸润口，所述树脂浸润口分别与树脂通道入口和树脂通道出口通过树状或螺旋状的树脂浸润通道相联通，当进行纤维增强体层结构的在线树脂浸润时，树脂通过树脂通道入口，经树脂浸润口实现纤维增强体层结构在模具内的浸润，浸润后的多余树脂通过树脂通道出口排除模具；

步骤四：树脂浸润的纤维增强体层结构在浸润模具中固化后，进行脱模，脱模后经切割或打磨抛光处理，最终制成复合材料碟簧零件；

所述通过树脂离线浸润制成纤维增强体预浸料，之后通过模具加热完成固化的制备方法为：根据预制成碟簧零件的形状尺寸裁剪离线浸润制成的纤维增强体预浸料，然后将纤维增强体预浸料多层铺叠形成纤维增强体层结构，并在碟簧模具中经热压工艺完成固化，制成复合材料碟簧零件；

所述通过树脂离线浸润制成纤维增强体预浸料，之后通过模具加热完成固化的具体过程如下：步骤一：根据纤维树脂体积比，经树脂离线浸润制成纤维增强体预浸料；

步骤二：根据预制成碟簧零件的形状尺寸裁剪纤维增强体预浸料；

步骤三：将多层裁剪后的纤维增强体预浸料在加热模具的型面依次铺排，形成由多层的纤维增强体铺叠组成的纤维增强体层结构；

步骤四：采用热压工艺完成纤维增强体层结构固化，具体过程为：将纤维增强体层结构铺置到碟簧模具上，将碟簧模具上模和下模合模，经加热模具加热及外载设备模具加压，完成纤维增强体预浸料的固化；

所述加热模具为流体加热模具或固体加热模具，均由加热上模和加热下膜组成；

所述流体加热模具的加热上模和加热下模上分别设有流体加热入口和流体加热出口，所述流体加热入口和流体加热出口分别在加热上模或加热下模内部联通，并在加热上模或加热下模内部形成流体加热通道，所述流体加热通道为螺旋状或树状，使用的流体加热模具加热固化时，流体加热源通过流体加热入口，经流体加热通道，实现树脂浸润后的纤维增强体层结构在模具内的加热固化，传递热量后的流体加热源通过流体加热出口排除模具，并回到加热源储存罐进行二次加热，从而循环使用；

所述固体加热模具的加热上模和加热下模均设有固体加热元件实现电加热，加热上模和加热下模夹持纤维增强体层结构闭合后，实现碟簧零件加热固化；

步骤五：脱模，并经切割或打磨抛光处理，最终制成复合材料碟簧零件。

2.如权利要求1所述一种仿生复合材料碟簧零件的制备方法，其特征在于：

采用树脂传递模塑工艺浸润纤维增强体层结构时，树脂注射压力为203kPa，注射温度为60℃。

3.如权利要求1所述一种仿生复合材料碟簧零件的制备方法，其特征在于：

采用热压工艺完成纤维增强体层结构固化时，一套加热模具由多个模腔组成。

说明书

一种仿生复合材料碟簧零件及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于复合材料零件制造技术领域，具体涉及一种仿生复合材料碟簧零件及其制备方法。

背景技术

[0002] 碟形弹簧简称碟簧，通常用金属钢带、钢板或锻造坯料加工成形，是一种刚度大、具有变刚度特性的截锥形弹簧。与其他类型的弹簧比较，碟簧在载荷作用方向上尺寸较小，且能在很小变形时承受很大载荷，轴向空间紧凑；通过改变碟簧的碟片数量或组合形式，可以得到不同的承载力和特性曲线，从而适应更广泛的使用范围。碟簧作为强力缓冲和减震弹簧，可以应用于航空航天、核电、海洋工程、重型机械、以及装甲车、大炮等军工领域；作为压紧弹簧，可以应用于汽车的离合器、安全阀、减压阀；作为弹性垫圈，可以应用于螺栓连接。为适应各行业“轻量化”的发展趋势，现普遍使用的金属碟簧零件存在的质量大、不耐腐蚀、疲劳特性差等诸多“瓶颈”问题亟待解决。

[0003] 纤维增强复合材料具有较高的比强度、比刚度、以及良好的抗腐蚀性、抗疲劳性、抗冲击性和高温性能，其作为一种“轻量化材料”在航空航天、轨道交通、汽车等行业等均得到应用，但作为碟簧零件，鲜有报道。鲜有报道的原因为碟簧的截锥高度和碟片厚度对其弹簧特性的影响很大，这不仅要求制造的纤维增强复合材料碟簧的树脂与纤维增强体必须充分浸润、还要求制造的纤维增强复合材料碟簧具有较高的尺寸精度。传统的复合材料零部件成形普遍使用的手糊工艺、真空袋压、热压罐等工艺受成形压力过低等限制，均较难满足上述要求。

发明内容

[0004] 为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种仿生复合材料碟簧零件及其制备方法，以满足航空航天、核电、海洋工程、重型机械、汽车、装甲车以及大炮等各领域对“轻量化”的高尺寸精度碟簧零件的迫切需求，结合说明书附图，本发明的技术方案如下：

[0005] 一种仿生复合材料碟簧零件，所述碟簧零件由类贝壳状的纤维增强体层结构，经带填料的树脂充分浸润固化而成；所述纤维增强体层结构由多个单层的纤维增强体叠加铺排组成，其中，所述纤维增强体层，可以通过树脂在线浸润完成固化，也可以通过树脂离线浸润制成纤维增强体预浸料，之后通过模具加热完成固化。

[0006] 所述纤维增强体中的纤维结构为短纤维、长纤维、连续纤维丝或连续纤维织物；

[0007] 所述连续纤维丝为单一方向或混杂方向排列的连续纤维丝；

[0008] 所述纤维增强体中纤维的材质为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、凯夫拉纤维、麻纤维或木纤维中的一种或多种；

[0009] 所述填料为钙粉、氧化镁、碳化硅、金刚石、氮化硼等一种或多种；

[0010] 所述树脂为热固性树脂或热塑性树脂。

[0011] 一种仿生复合材料碟簧零件的制备方法，所述制备方法为：根据预制成碟簧零件的形状尺寸裁剪纤维增强体，并多层铺叠形成层结构；在浸润模具中经树脂充分在线浸润、固化，制成复合材料碟簧零件。

[0012] 所述制备方法的具体过程如下：

[0013] 步骤一：根据预制成碟簧零件的形状尺寸裁剪纤维增强体；

[0014] 步骤二：将多层裁剪后的纤维增强体在浸润模具的型面依次铺排，形成由纤多层的维增强体铺叠组成的纤维增强体层结构；

[0015] 步骤三：采用树脂传递模塑工艺浸润纤维增强体层结构；

[0016] 步骤四：树脂浸润的纤维增强体层结构在浸润模具中固化后，进行脱模，脱模后经切割或打磨抛光处理，最终制成复合材料碟簧零件。

[0017] 所述步骤二中，采用的浸润模具分为浸润上模和浸润下模，浸润上模和浸润下模均带有树脂流道口，树脂流道口均与浸润模具内部的树状或螺旋状的树脂浸润通道联接，当浸润上模和浸润下模夹持纤维增强体层结构闭合密封后，即完成碟簧零件树脂传递模塑成型。

[0018] 所述步骤三中，采用树脂传递模塑工艺浸润纤维增强体层结构的具体过程为：将裁剪好的纤维增强体逐层铺叠到浸润模具上，将浸润上模和浸润下模闭合密封，经浸润上模和浸润下模的树脂流道口，完成树脂注入或抽入模腔，实现纤维增强体层的在线树脂浸润及固化。

[0019] 一种仿生复合材料碟簧零件的制备方法，所述制备方法为：根据预制成碟簧零件的形状尺寸裁剪离线浸润制成的纤维增强体预浸料，然后将纤维增强体预浸料多层铺叠形成纤维增强体层结构，并在碟簧模具中经热压工艺完成固化，制成复合材料碟簧零件。

[0020] 所述制备方法的具体过程如下：

[0021] 步骤一：根据纤维树脂体积比，经树脂离线浸润制成纤维增强体预浸料；

[0022] 步骤二：根据预制成碟簧零件的形状尺寸裁剪纤维增强体预浸料；

[0023] 步骤三：将多层裁剪后的纤维增强体预浸料在加热模具的型面依次铺排，形成由多层的纤维增强体铺叠组成的纤维增强体层结构；

[0024] 步骤四：采用热压工艺完成纤维增强体层结构固化；

[0025] 步骤五：脱模，并经切割或打磨抛光处理，最终制成复合材料碟簧零件。

[0026] 所述步骤三中，所述加热模具为流体加热模具或固体加热模具，均由加热上模和加热下膜组成；

[0027] 所述流体加热模具的加热上模和加热下模均设有热流通道口，热流通道口均与加热模具内部的带有树状或螺旋状的流体加热通道联接，加热上模和加热下模夹持纤维增强体层结构闭合后，即完成碟簧零件热压成型；

[0028] 所述固体加热模具的加热上模和加热下模均设有固体加热元件实现电加热，加热上模和加热下模夹持纤维增强体层结构闭合后，可完成碟簧零件热压成型。

[0029] 所述步骤四中，采用热压工艺完成纤维增强体层结构固化的具体过程为：将裁剪好的纤维增强体预浸料逐层铺叠到碟簧模具上后，将碟簧模具上模和下模合模，经加热模具加热及外载设备模具加压，完成纤维增强体预浸料的固化。

[0030] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

[0031] 1、本发明所述的仿生复合材料碟簧零件，采用密度仅为1.4-1.65g/cm3左右的纤维增强复合材料代替密度为7.85g/cm3左右的金属钢带或钢板材料，其能够实现等尺寸降低重量78.98-82.16％，满足航空航天、核电、海洋工程、重型机械、汽车、装甲车、大炮等各领域对“轻量化”的碟簧零件的迫切需求。

[0032] 2、本发明所述的仿生复合材料碟簧零件的制备方法采用的树脂传递模塑工艺，是将树脂注入或抽入到闭合模具中，浸润纤维增强材料并固化的工艺方法；本发明通过树状和螺旋状树脂浸润通道等模具结构创新设计、树脂传递模塑工艺优化，能够实现树脂注入或抽入压力、模具外载压力、模具油加热或电加热温度等参数的精确控制，从而较传统的复合材料零部件成形普遍使用的手糊工艺、真空袋压、热压罐等工艺，更容易地实现纤维增强复合材料碟簧的树脂与纤维增强体充分浸润、保证纤维增强复合材料碟簧的尺寸精度。

[0033] 3、本发明所述的仿生复合材料碟簧零件的制备方法采用的热压工艺是将裁剪好的纤维增强体预浸料放入金属模具中，闭合模具并经加温、加压过程，使树脂活化并充分浸润纤维增强材料，从而完成纤维增强复合材料固化的工艺方法；本发明通过树状和螺旋状流体加热通道、固体加热元件等模具结构创新设计、热压工艺优化，能够实现模具外载压力、模具流体加热或固体加热温度等参数的精确控制，从而较传统的复合材料零部件成形普遍使用的手糊工艺、真空袋压、热压罐等工艺，更容易地实现纤维增强复合材料碟簧的树脂与纤维增强体充分浸润、保证纤维增强复合材料碟簧的尺寸精度。

[0034] 4、本发明所述的仿生复合材料碟簧零件及其制备方法，极大地拓宽了碟簧零件和纤维增强复合材料零件的应用领域。

附图说明

[0035] 图1为本发明所述的仿生复合材料碟簧零件的结构等轴示图；

[0036] 图2为本发明所述的仿生复合材料碟簧零件的结构剖示图。

[0037] 图3a为本发明所述的仿生复合材料碟簧零件的制备方法中，纤维增强体一次剪裁示意图；

[0038] 图3b为本发明所述的仿生复合材料碟簧零件的制备方法中，纤维增强体二次剪裁示意图。

[0039] 图4a为本发明所述的仿生复合材料碟簧零件的制备方法中，树脂传递模塑工艺所采用的树状树脂浸润通道的模具结构等轴示图；

[0040] 图4b为本发明所述的仿生复合材料碟簧零件的制备方法中，树脂传递模塑工艺所采用的树状树脂浸润通道的模具结构剖示图。

[0041] 图5a为本发明所述的仿生复合材料碟簧零件的制备方法中，树脂传递模塑工艺所采用的螺旋状树脂浸润通道的模具结构等轴示图；

[0042] 图5b为本发明所述的仿生复合材料碟簧零件的制备方法中，树脂传递模塑工艺所采用的螺旋状树脂浸润通道的模具结构剖示图。

[0043] 图6a为本发明所述的仿生复合材料碟簧零件的制备方法中，热压工艺所采用的流体加热模具结构等轴示图；

[0044] 图6b为本发明所述的仿生复合材料碟簧零件的制备方法中，热压工艺所采用的流体加热模具结构剖示图。

[0045] 图7a为本发明所述的仿生复合材料碟簧零件的制备方法中，热压工艺所采用的固体加热模具结构等轴示图；

[0046] 图7b为本发明所述的仿生复合材料碟簧零件的制备方法中，热压工艺所采用的固体加热模具结构剖示图。

[0047] 图8a为本发明所述的仿生复合材料碟簧零件的制备方法中，多层经树脂离线浸润制成纤维增强体预浸料组成的纤维增强体层铺排结构等轴示图；

[0048] 图8b为本发明所述的仿生复合材料碟簧零件的制备方法中，间接加热模具闭合树脂浸润、固化过程等轴示图；

[0049] 图8c为本发明所述的仿生复合材料碟簧零件的制备方法中，间接加热模具闭合树脂浸润、固化过程剖示图。

[0050] 图9a为本发明所述的仿生复合材料碟簧零件的制备方法中，一模六件仿生复合材料碟簧制造所采用的间接加热模具结构等轴示图；

[0051] 图9b为本发明所述的仿生复合材料碟簧零件的制备方法中，一模六件仿生复合材料碟簧制造所采用的间接加热模具的纤维增强体层铺排结构示意图。

[0052] 图中：

[0053] 1-纤维增强体，2-树状树脂浸润通道模具，3-树脂通道入口，4-树脂通道出口，[0054] 5-树脂浸润口，6-螺旋状树脂浸润通道模具， 7-流体加热模具，8-流体加热入口，[0055] 9-流体加热出口，10-流体加热通道，11-固体加热模具，12-固体加热元，[0056] 13-间接加热模具， 14-一模六件间接加热模具。

具体实施方式

[0057] 为进一步阐述本发明的技术方案，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：

[0058] 本发明公开了一种仿生复合材料碟簧零件，如图1所示，所述碟簧零件由纤维增强体层结构经带填料的树脂充分浸润而成；所述纤维增强体层结构为类贝壳状的多层纤维增强体层结构，由纤维增强体1逐层铺叠组成，其中，所述纤维增强体1的形状与预制成碟簧的外部形状尺寸形同，本实施例中为根据预制成碟簧的外部形状尺寸裁剪成的圆环形，如图3a和图3b所示；

[0059] 为进一步提高本发明所述仿生复合材料碟簧零件的强度及各向同性，所述纤维增强体1的纤维采用短纤维、长纤维、连续纤维丝或连续纤维织物，当采用连续纤维丝时，连续纤维丝的排列形式为单一方向排列的连续纤维丝、采用正交铺排的连续纤维丝或根据实际情况对连续纤维丝的排列形式进行调整；所述纤维增强体1中纤维的材质为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、凯夫拉纤维、麻纤维或木纤维中至少一种；

[0060] 所述填料为钙粉、氧化镁、碳化硅、金刚石、氮化硼等一种或多种。所述树脂为热固性树脂或热塑性树脂。

[0061] 本发明所述的仿生复合材料碟簧零件，采用密度仅为1.4-1.65g/cm3左右的纤维增强复合材料代替密度为7.85g/cm3左右的金属钢带或钢板材料，其能够实现等尺寸降低重量78.98％-82.16％，满足航空航天、核电、海洋工程、重型机械、汽车、装甲车、大炮等各领域对“轻量化”的碟簧零件的迫切需求。

[0062] 基于上述仿生复合材料碟簧零件的结构，本发明还提供了一种仿生复合材料碟簧零件的制备方法，所述方法是将类贝壳状的多层纤维增强体层结构，经带填料的树脂充分浸润固化完成；所述纤维增强体层结构由多个单层的纤维增强体1叠加铺排组成，其中，所述纤维增强体层，可以通过树脂在线浸润完成固化，也可以通过树脂离线浸润制成纤维增强体预浸料，之后通过模具加热完成固化。

[0063] 实施例一：

[0064] 所述“纤维增强体层通过树脂在线浸润完成固化”过程是指：根据预制成碟簧零件的形状尺寸裁剪纤维增强体，并多层铺叠形成层结构；在具有特殊结构的浸润模具中经树脂充分在线浸润、固化，制成复合材料碟簧零件的过程，具体制备过程如下：

[0065] 步骤一：裁剪纤维增强体1；

[0066] 在本实施例中对纤维增强体1进行了两次剪裁，首先对纤维增强体1按照预制成零件的平面投影形状进行一次剪裁，如图3a所示；然后，对一次剪裁后的纤维增强体1按照与碟簧模具相匹配的几何形状及尺寸进行二次剪裁，如图3b所示，从而完成纤维增强体1的裁剪；

[0067] 步骤二：制作纤维增强体层结构；

[0068] 将多层裁剪后的纤维增强体1在浸润模具的型面逐层铺排，形成由多层的纤维增强体1铺叠组成的纤维增强体层结构；

[0069] 步骤三：采用树脂传递模塑工艺浸润纤维增强体层结构；

[0070] 当采用树脂传递模塑工艺浸润纤维增强体1的层结构时，所述树脂传递模塑工艺是将树脂注入到闭合的浸润模具中浸润增强材料并固化的工艺方法，其可以解决树脂与纤维的界面结合问题，减少或防止气泡的产生；

[0071] 所述浸润模具为实体模具，由浸润上模和浸润下模配套组合而成；浸润下模由圆形的底座，以及位于圆形底座中心且垂直于圆形底座的圆柱形立柱组成，所述浸润上模具有圆环形内槽，浸润上模的圆环形内槽与所述浸润下模形状及尺寸相匹配；在浸润上模和浸润下膜上分别设有树脂通道入口3和树脂通道出口4，在浸润上模的内槽面及浸润下膜的圆形底座表面均设有树脂浸润口5，所述树脂浸润口5分别与树脂通道入口3和树脂通道出口4相联通；当所述树脂浸润口5与树脂通道入口3和树脂通道出口4之间的联通通道为树状时，如图4a和图4b所示，所述浸润模具为树状树脂浸润通道模具2；当所述树脂浸润口5与树脂通道入口3和树脂通道出口4之间的联通通道为螺旋状时，如图5a和图5b所示，所述浸润模具为螺旋状树脂浸润通道模具6；无论采用树状树脂浸润通道模具2还是采用螺旋状树脂浸润通道模具6，树脂同样是通过树脂通道入口3，经树脂浸润口5实现纤维增强体1模具内的浸润，浸润后的多余树脂通过树脂通道出口4排除模具。通过采用树状树脂浸润通道模具2或螺旋状树脂浸润通道模具6等模具结构创新设计、树脂传递模塑工艺优化，能够实现树脂注入或抽入压力、模具外载压力等参数的精确控制，从而较传统的复合材料零部件成形普遍使用的手糊工艺、真空袋压、热压罐等工艺，更容易地实现纤维增强复合材料碟簧的树脂与纤维增强体充分浸润、保证纤维增强复合材料碟簧的尺寸精度；

[0072] 所述树脂传递模塑的工艺过程为：将裁剪好的纤维增强体1逐层铺叠到浸润模具的浸润下模上，合上浸润上模，随后用夹具将浸润模具夹紧，并用真空袋将浸润模具密封，于此同时，树脂通道入口3连接导管一端，导管的另一端通入到预先配置好的树脂中，树脂通道出口4连接真空泵，通过真空泵提供的负压实现树脂流动并经树脂浸润口5实现纤维增强体1的浸润；

[0073] 所述树脂传递模塑工艺是在低压下完成树脂压注，采用的树状树脂浸润通道模具2或螺旋状树脂浸润通道模具6有助于树脂对纤维增强体1的浸润，而当模具型腔中充满树脂时，使用高压排出合模的模具内部存在的空气，从而降低之间气泡缺陷，使树脂充满整个模具空间，获得高质量的仿生复合材料碟簧零件；

[0074] 所属树脂注射压力为203kPa，注射温度为60℃；当树脂注射压力为203kPa时，树脂均匀流动，形成的空隙率较小，因而对纤维有较好的浸润，复合材料有最佳的力学性能；在60℃下注射树脂成型的复合材料的综合性能均高于室温下成型的复合材料。

[0075] 步骤四：固化、脱模制成复合材料碟簧零件；

[0076] 树脂浸润的纤维增强体层结构在浸润模具中固化后，进行脱模，脱模后经切割或打磨抛光处理，最终制成复合材料碟簧零件；

[0077] 在本步骤四中，所述固化的过程既可以在加热条件下进行也可以在不加热的条件下进行；所述脱模是指将固化的复合材料碟簧零件从模具中脱离出；所述切割是指切掉刚刚脱模后的粗制的复合材料碟簧零件上多余的坯料；所述打磨是指去除复合材料碟簧零件表面的尖角、毛刺，或进行抛光等处理过程。

[0078] 实施例二：

[0079] 所述“通过树脂离线浸润制成纤维增强体预浸料，之后通过模具加热完成固化”过程是指：根据预制成碟簧零件的形状尺寸裁剪离线浸润制成的纤维增强体预浸料，然后将纤维增强体预浸料多层铺叠形成纤维增强体层结构，并在加热模具中经热压工艺完成固化，制成复合材料碟簧零件的过程，具体制备过程如下：

[0080] 步骤一：根据纤维树脂体积比，经预先配置的树脂离线浸润制成纤维增强体预浸料；

[0081] 步骤二：根据预制成碟簧零件的形状尺寸裁剪纤维增强体预浸料；

[0082] 步骤三：将多层裁剪后的纤维增强体预浸料在加热模具的型面逐层铺排，形成由多层纤维增强体铺叠组成的纤维增强体层结构；

[0083] 步骤四：采用热压工艺完成纤维增强体层结构固化；

[0084] 本步骤四中所采用的热压工艺为直接加热法或间接加热法，与浸润模具相类似地，所述加热模具由加热上模和加热下模配套组合而成；加热下模由圆形的底座，以及位于圆形底座中心且垂直于圆形底座的圆柱形立柱组成，所述家人上模具有圆环形内槽，加热上模的圆环形内槽与所述加热下模形状及尺寸相匹配；

[0085] 采用直接加热时，加热模具可采用流体加热模具或固体加热模具；如图6a和6b所示，所述流体加热模具7的加热上模和加热下模上分别设有流体加热入口8和流体加热出口9，所述流体加热入口8和流体加热出口9分别在加热上模或加热下模内部联通，并在加热上模或加热下模内部形成流体加热通道10，所述流体加热通道10为螺旋形，当然，与浸润模具相类似的，所述加热模具上的流体加热通道10也可以为树状，使用的流体加热模具7，加热油或加热气体等流体加热源通过流体加热入口8，经流体加热通道10，实现树脂浸润后的纤维增强体1在模具内的固化，传递热量后的流体加热源通过流体加热出口9排除模具，并回到加热源储存罐进行二次加热，从而循环使用；如图7a和图7b所示，所述固体加热模具11的加热上模和加热下模内部分别安装有固体加热元12实现模具电加热完成固化。通过采用流体加热模具7或固体加热模具11，及树状和螺旋状流体加热通道、固体加热元件等模具结构创新设计、热压工艺优化，能够实现模具流体加热或固体加热温度等参数的精确控制，从而较传统的复合材料零部件成形普遍使用的手糊工艺、真空袋压、热压罐等工艺，更容易地实现纤维增强复合材料碟簧的树脂与纤维增强体充分浸润、保证纤维增强复合材料碟簧的尺寸精度；

[0086] 采用间接加热时，如图8a、8b和8c所示，可将裁剪后的多层的纤维增强体1在间接加热模具13的下模表面依次逐层铺排，形成由纤维增强体1铺叠组成的纤维增强体层结构，经模具合模及加热与加压，使纤维增强体预浸料的树脂活化并充分浸润纤维增强材料，从而实现仿生复合材料碟簧零件的制备；

[0087] 步骤五：脱模，并经切割或打磨抛光处理，最终制成复合材料碟簧零件。

[0088] 所述脱模是指将固化的复合材料碟簧零件从模具中脱离出；所述切割是指切掉刚刚脱模后的粗制的复合材料碟簧零件上多余的坯料；所述打磨是指去除复合材料碟簧零件表面的尖角、毛刺，或进行抛光等处理过程。

[0089] 此外，为提高仿生复合材料碟簧零件的生产效率，可以将加热模具做成一套模具多个模腔。如图9a和图9b所示，在一模六件间接加热模具14上并排开有有两排共计六个模腔，可以实现一次合模成形出六件仿生复合材料碟簧零件。

[0090] 本发明所述的仿生复合材料碟簧零件及其制备方法，极大地拓宽了碟簧零件和纤维增强复合材料零件的应用领域。