本发明属于乐器领域，涉及一种新型复合材料小提琴及制作方法。
背景技术：
：根据资料，我国一年提琴产量至少100万把，这是要消耗大量的优质天然林木的。小提琴面板使用的松木，生长期要30年以上，且人工种植的松木可以用于提琴料的极少，目前使用的大多是天然林木；提琴指板使用的乌木，也是一种稀有的木材，我们大多从巴西和缅甸进口，目前巴西政府已经下令不许出口乌木原料，缅甸的乌木资源也在急剧减少；而提琴背板使用的枫木，目前在国内已经很难找到，提琴制造商主要从俄罗斯、缅甸等国家进口木材。而这些珍贵的非可再生木材，随着储量的下降，使其价格也在一路攀升。另外，由于木材属于多孔材料，温度和湿度的高低会影响木材的含水量，导致木材的吸水和脱水，会导致木材的膨胀和收缩，引起木材本身物理性能的变化，最终影响乐器的音质，所以木制乐器的音质容易受到环境温湿度的影响，使用中需要经常维护和反复校准。综合上述两个方面的原因，提琴行业急需开发可以替代木头的新材料。目前，德国mezzo-forte公司研制了碳纤维制小提琴、中提琴、大提琴等弦乐器，他们放弃了传统提琴的外形，重新设计了一款成型更简单的提琴外形，但音质与传统木琴差别很大；连云港神鹰碳纤维自行车有限责任公司(专利申请号201310228266.7)也制作了一款碳纤维小提琴，苏州兴新维碳纤维有限公司(申请号201620333499.2)制作了一款带有耐热抗刮层的碳纤维小提琴，但仍旧是由于碳纤维本身的刚度很大，由单一碳纤维材料制作的小提琴或其他弦乐器的音质都无法还原木制乐器的音质，所以碳纤维小提琴的市场认可度一直不高。技术实现要素：本发明的目的是针对现有技术中的不足，提出一种新型复合材料小提琴及制作方法。本发明的技术方案是：该方法的制作步骤如下：(一)制造小提琴面板a)裁料：根据小提琴面板的形状和厚度分布，裁切相应形状和数量的预浸料料片；b)铺贴：(1).第一层铺贴表面层，铺贴预浸料织物，预浸料织物是碳纤维、麻纤维或者其他纤维，形状与小提琴面板形状相同，此层厚度0.1-0.2mm；(2).第二层铺贴频率调节层，形状与小提琴面板形状相同，纤维方向是0°和90°，纤维0°方向为琴弦方向，此层材料是碳纤维、麻纤维或其他纤维中的一种或几种纤维的混编纤维，此层厚度0.3-0.5mm，(3).第三层铺贴厚度调节层，小提琴面板的两个f孔中间由小到大堆叠形状为椭圆形或类椭圆形的单向预浸料，纤维方向是0°或90°，纤维0°方向为琴弦方向，使小提琴面板两个f孔中间的厚度由中心向四周逐渐变薄，厚度调节层材料为碳纤维或麻纤维或其他纤维，或混编纤维，此层的厚度由0.6mm过渡至0.1mm；(4).第四层铺贴边缘增厚层，形状为15mm宽的窄条，沿小提琴面板边缘铺贴，铺贴预浸料织物，此层材料是碳纤维、麻纤维或其他纤维或混编纤维，此层厚度2-3mm；(5).第五层铺贴传音反射层，形状与小提琴面板形状相同，纤维方向是0°，纤维0°方向为琴弦方向，此层材料是碳纤维、麻纤维或者其他纤维，此层厚度0.1-0.2mm；c)热压固化：根据所采用树脂的固化工艺将上述小提琴面板固化；d)脱模，取出小提琴面板进行修整；(二)制造小提琴背板a)裁料：根据小提琴背板的形状和厚度分布，裁切相应形状和数量的预浸料料片，b)铺贴：(1).第一层铺贴表面层，铺贴预浸料织物，预浸料织物是碳纤维、麻纤维或者其他纤维，形状与小提琴背板形状相同，此层厚度0.1-0.2mm；(2).第二层铺贴频率调节层，形状与小提琴背板形状相同，纤维方向是0°和90°，纤维0°方向为琴弦方向，此层材料是碳纤维、麻纤维或其他纤维中的一种或几种纤维的混编纤维，此层厚度0.3-0.5mm；(3).第三层铺贴厚度调节层，小提琴背板中心由小到大堆叠形状为椭圆形或类椭圆形的单向预浸料，纤维方向是0°或90°，纤维0°方向为琴弦方向，使小提琴背板的厚度由中心向四周逐渐变薄，厚度调节层材料为碳纤维、麻纤维或其他纤维，或混编纤维，此层的厚度由0.6mm过渡至0.1mm；(4).第四层铺贴边缘增厚层，形状为15mm宽的窄条，沿小提琴背板边缘铺贴，此层厚度2-3mm；(5).第五层铺贴传音反射层，形状与小提琴背板形状相同，纤维方向是0°，纤维0°方向为琴弦方向，此层材料是碳纤维、麻纤维或者其他纤维，此层厚度0.1-0.2mm；c)热压固化：根据所采用树脂的固化工艺将上述小提琴背板固化；d)脱模，取出小提琴背板进行修整；(三)制造小提琴侧板a)裁料：根据小提琴侧板的形状和厚度分布，裁切相应形状和数量的预浸料料片，b)铺贴：(1).第一层铺贴表面层，铺贴预浸料织物，预浸料织物材料为碳纤维、麻纤维或者其他纤维，形状与小提琴侧板形状相同，此层厚度0.1-0.2mm；(2).第二层粘接加强块，在表面层的粘接四个角木以及顶木、底木，材料是木块或硬质泡沫；(3).第三层铺贴衬条层，衬条层宽度7-8mm，沿侧板的上、下边缘各铺贴一周，分别作为小提琴面板和背板的粘接面，衬条层是木皮或预浸料织物，厚度0.5-1.5mm；(4).第四层铺贴传音反射层，铺贴预浸料织物，预浸料织物是碳纤维、麻纤维或者其他纤维，形状与侧板形状相同，此层厚度0.1-0.2mm；c)热压固化：根据所采用树脂的固化工艺将上述小提琴侧板固化；d)脱模，取出小提琴侧板进行修整；(四)胶接，按顺序胶接小提琴的各部分配件，包括面板、低音梁、背板、侧板、指板和琴头；(五)补磨涂装小提琴表面；(六)安装音柱、弦轴、尾柱、拉弦板、琴弦、琴马、腮托等配件；(七)调音。所述小提琴面板的厚度是不均一的，厚度范围0.5-4mm。所述小提琴背板的厚度也是不均一的，厚度范围0.5-4mm。所述小提琴侧板的厚度也是不均一的，厚度范围0.3-2mm。所述小提琴的琴头材料是树脂基复合材料或木头。所述小提琴的指板材料是树脂基复合材料或木头所述小提琴的腮托材料是树脂基复合材料或木头。所述小提琴的低音梁材料是树脂基复合材料或木头。所述小提琴的音柱材料是树脂基复合材料或木头。所述小提琴的面板、背板、侧板、琴头、指板、腮托、低音梁、音柱所用的复合材料基体是热固性树脂或热塑性树脂。所述小提琴的面板、背板、侧板、琴头、指板、腮托、低音梁、音柱所用的其他纤维可以是玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维中的一种或几种组合。制作小提琴的面板、背板、侧板、琴头、指板、腮托、低音梁、音柱所用的成型工艺可以是模压、热压罐、真空袋成型，也可以是液态成型，当基体热塑性树脂时，采用注塑成型方式成型。本发明的优点是：本发明采用碳纤维、麻纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维其中的两种或几种组合作为复合材料的增强纤维，克服了单一纤维复合材料小提琴与传统小提琴声音区别大、使用者接受度低的缺点，利用两种或两种以上纤维的协同作用，通过调节不同纤维在复合材料中的占比以及位置分布、方向分布，制成的小提琴面板、背板、侧板的弹性模量与木制小提琴的相似，固有频率与木制小提琴更接近，音色音质完全可以替代木制小提琴，甚至可以超越一部分木制小提琴。与此同时，本发明制作的小提琴还具有重量轻、抗震防摔、耐候性好、音质可复制、易于批量化制造的优点。具体实施方式:下面对本发明做进一步的说明，该方法的制作步骤如下：(一)制造小提琴面板a)裁料：根据小提琴面板的形状和厚度分布，裁切相应形状和数量的预浸料料片。b)铺贴：(1).第一层铺贴表面层，铺贴预浸料织物，预浸料织物是碳纤维、麻纤维或者其他纤维，形状与小提琴面板形状相同，此层厚度0.1-0.2mm；(2).第二层铺贴频率调节层，形状与小提琴面板形状相同，纤维方向是0°和90°，纤维0°方向为琴弦方向，此层材料是碳纤维、麻纤维或其他纤维中的一种或几种纤维的混编纤维，此层材料可以调节整个面板的振动频率，达到调节音色、音量的效果，此层厚度0.3-0.5mm，(3).第三层铺贴厚度调节层，形状为从小到大的椭圆形或类椭圆形，纤维方向是0°或90°，纤维0°方向为琴弦方向，铺贴位置从小提琴面板两个f孔中间由小到大堆叠，此层材料可以调节面板振动区域的厚度，使面板的厚度由中心向四周逐渐变薄，厚度调节层材料为碳纤维或麻纤维或其他纤维，或混编纤维，此层的厚度由0.6mm过渡至0.1mm；(4).第四层铺贴边缘增厚层，形状为15mm宽的窄条，沿小提琴面板边缘铺贴，铺贴预浸料织物，主要起到增加面板稳定性，防止形变的作用，此层厚度2-3mm；(5).第五层铺贴传音反射层，形状与小提琴面板形状相同，纤维方向是0°，纤维0°方向为琴弦方向，此层材料是碳纤维、麻纤维或者其他纤维，此层材料与小提琴共鸣腔直接接触，可以起到增加声音反射的作用，此层厚度0.1-0.2mm。c)热压固化：根据所采用树脂的固化工艺将上述小提琴面板固化；d)脱模，取出小提琴面板进行修整；(二)制造小提琴背板a)裁料：根据小提琴背板的形状和厚度分布，裁切相应形状和数量的预浸料料片。b)铺贴：(1).第一层铺贴表面层，铺贴预浸料织物，预浸料织物是碳纤维、麻纤维或者其他纤维，形状与小提琴背板形状相同，此层厚度0.1-0.2mm；(2).第二层铺贴频率调节层，形状与小提琴背板形状相同，纤维方向是0°和90°，纤维0°方向为琴弦方向，此层材料是碳纤维、麻纤维或其他纤维中的一种或几种纤维的混编纤维，此层材料可以调节整个背板的振动频率，达到调节音色、音量的效果，此层厚度0.3-0.5mm；(3).第三层铺贴厚度调节层，形状为从小到大的椭圆形或类椭圆形，纤维方向是0°或90°，纤维0°方向为琴弦方向，铺贴位置从小提琴背板中心由小到大堆叠，此层材料可以调节背板振动区域的厚度，使背板的厚度由中心向四周逐渐变薄，厚度调节层为碳纤维或麻纤维或其他纤维，或混编纤维，此层的厚度由0.6mm过渡至0.1mm；(4).第四层铺贴边缘增厚层，形状为15mm宽的窄条，沿小提琴背板边缘铺贴，铺贴预浸料织物，主要起到增加背板稳定性，防止形变的作用，此层厚度2-3mm；(5).第五层铺贴传音反射层，形状与小提琴背板形状相同，纤维方向是0°，纤维0°方向为琴弦方向，此层材料是碳纤维、麻纤维或者其他纤维，此层材料与小提琴共鸣腔直接接触，可以起到增加声音反射的作用，此层厚度0.1-0.2mm。c)热压固化：根据所采用树脂的固化工艺将上述小提琴背板固化；d)脱模，取出小提琴背板进行修整；(三)制造小提琴侧板a)裁料：根据小提琴侧板的形状和厚度分布，裁切相应形状和数量的预浸料料片。b)铺贴：(1).第一层铺贴表面层，铺贴预浸料织物，预浸料织物材料为碳纤维、麻纤维或者其他纤维，形状与小提琴侧板形状相同，此层厚度0.1-0.2mm；(2).第二层粘接加强块，在表面层的粘接四个角木以及顶木、底木，材料是木块或硬质泡沫；(3).第三层铺贴衬条层，衬条层宽度7-8mm，沿侧板的上、下边缘各铺贴一周，分别作为小提琴面板和背板的粘接面，衬条层是木皮或预浸料织物，厚度0.5-1.5mm；(4).第四层铺贴传音反射层，铺贴预浸料织物，预浸料织物是碳纤维、麻纤维或者其他纤维，形状与侧板形状相同，此层厚度0.1-0.2mm；c)热压固化：根据所采用树脂的固化工艺将上述小提琴侧板固化；d)脱模，取出小提琴侧板进行修整；(四)胶接，按顺序胶接小提琴的各部分配件，包括面板、低音梁、背板、侧板、指板和琴头；(五)补磨涂装小提琴表面；(六)安装音柱、弦轴、尾柱、拉弦板、琴弦、琴马、腮托等配件。(七)调音。实施例在实施例中，小提琴面板、背板铺层的0°方向为小提琴琴弦方向。在实施例中，小提琴面板的表面层、频率调节层和传音反射层的预浸料片形状与小提琴面板形状相同，小提琴面板厚度调节层为大小不等的椭圆形，从面板两个f孔中间由小到大堆叠而成，小提琴面板边缘增厚层为15mm宽的窄条，沿小提琴面板边缘铺贴。在实施例中，小提琴背板的表面层、频率调节层和传音反射层的预浸料片形状与小提琴背板形状相同，小提琴背板厚度调节层为大小不等的椭圆形，从背板中心由小到大堆叠而成，小提琴背板边缘增厚层为15mm宽的窄条，沿小提琴背板边缘铺贴。在实施例中，小提琴侧板的表面层和传音反射层的预浸料片形状与小提琴侧板形状相同，衬条层宽度7-8mm，沿侧板的上、下边缘各铺贴一周(作为小提琴面板背板的粘接面)。实施例1：制作碳纤维和麻纤维小提琴根据小提琴面板、背板、侧板的形状和厚度分布，裁切相应形状和数量的碳纤维和麻纤维预浸料料片。面板铺层如下表所示：面板铺层材料厚度表面层碳纤维平纹预浸布0.2mm频率调节层碳麻混编纤维预浸料，纤维方向是0°和90°0.5mm厚度调节层碳麻混编纤维预浸料，纤维方向0°0.4mm边缘增厚层碳纤维预浸料3mm传音反射层0°碳纤维预浸料0.1mm背板铺层如下表所示：侧板铺层如下表所示：侧板铺层材料厚度表面层碳纤维编织预浸布0.2mm角木、顶木、底木木块-衬条层木皮1mm传音反射层0°碳纤维预浸料0.1mm将铺贴好的面板、背板、侧板，在2mpa压力下，130℃固化60min。脱模，取出进行修整。然后进行胶接、喷漆、安装配件、调音。实施例2：制作碳纤维和麻纤维小提琴参照实施例1中的制作方法制作。面板铺层如下表所示：铺层名称材料厚度表面层碳纤维斜纹预浸布0.2mm频率调节层麻纤维纤维预浸料，纤维方向是0°和90°0.5mm厚度调节层碳麻混编纤维预浸料，纤维方向0°0.4mm边缘增厚层碳纤维织物预浸料2mm传音反射层0°碳纤维预浸料0.1mm背板铺层如下表所示：铺层名称材料厚度表面层碳纤维斜纹预浸布0.2mm频率调节层碳纤维纤维预浸料，纤维方向是0°和90°0.4mm厚度调节层麻纤维预浸料，纤维方向0°0.4mm边缘增厚层碳纤维织物预浸料2mm传音反射层0°麻纤维预浸料0.2mm侧板铺层如下表所示：面板、背板、侧板，在2mpa压力下，130℃固化10min。脱模，取出进行修整。然后进行胶接、喷漆、安装配件、调音。实施例3：制作玻璃纤维与麻纤维小提琴参照实施例1中的制作方法制作。面板铺层如下表所示：面板铺层材料厚度表面层玻璃纤维平纹预浸布0.2mm频率调节层玻璃纤维麻混编纤维预浸料，纤维方向是0°和90°0.5mm厚度调节层玻璃纤维麻混编纤维预浸料，纤维方向0°0.4mm边缘增厚层玻璃纤维预浸料3mm传音反射层0°玻璃纤维预浸料0.1mm背板铺层如下表所示：背板铺层材料厚度表面层玻璃纤维平纹预浸布0.2mm频率调节层麻纤维纤维预浸料，纤维方向是0°和90°0.5mm厚度调节层玻璃纤维麻混编纤维预浸料，纤维方向0°0.4mm边缘增厚层玻璃纤维织物预浸料3mm传音反射层0°麻纤维预浸料0.2mm侧板铺层如下表所示：侧板铺层材料厚度表面层玻璃纤维编织预浸布0.2mm角木、顶木、底木木块-衬条层木皮1mm传音反射层0°玻璃纤维预浸料0.1mm将铺贴好的面板、背板、侧板，在2mpa压力下，130℃固化60min。脱模，取出进行修整。然后进行胶接、喷漆、安装配件、调音。实施例4：制作玻璃纤维与麻纤维小提琴参照实施例1中的制作方法制作。面板铺层如下表所示：铺层名称材料厚度表面层玻璃纤维斜纹预浸布0.2mm频率调节层麻纤维纤维预浸料，纤维方向是0°和90°0.5mm厚度调节层玻璃纤维麻混编纤维预浸料，纤维方向0°0.4mm边缘增厚层玻璃纤维织物预浸料2mm传音反射层0°玻璃纤维预浸料0.1mm背板铺层如下表所示：铺层名称材料厚度表面层玻璃纤维斜纹预浸布0.2mm频率调节层玻璃纤维纤维预浸料，纤维方向是0°和90°0.4mm厚度调节层麻纤维预浸料，纤维方向0°0.4mm边缘增厚层玻璃纤维织物预浸料2mm传音反射层0°麻纤维预浸料0.2mm侧板铺层如下表所示：侧板铺层材料厚度表面层玻璃纤维斜纹预浸布0.2mm角木、顶木、底木硬质泡沫-衬条层玻璃纤维织物预浸料1mm传音反射层0°玻璃纤维预浸料0.1mm面板、背板、侧板，在2mpa压力下，130℃固化10min。脱模，取出进行修整。然后进行胶接、喷漆、安装配件、调音。实施例5：制作碳纤维麻纤维玻璃纤维小提琴根据小提琴面板、背板、侧板的形状和厚度分布，裁切相应形状和数量的碳纤维和麻纤维预浸料料片。面板铺层如下表所示：背板铺层如下表所示：背板铺层材料厚度表面层碳纤维平纹预浸布0.2mm声音调节层麻纤维纤维预浸料，纤维方向是0°和90°0.5mm厚度调节层碳纤维和玻璃纤维混编纤维预浸料，纤维方向0°0.4mm边缘增厚层碳纤维织物预浸料3mm传音反射层0°麻纤维预浸料0.2mm侧板铺层如下表所示：侧板铺层材料厚度表面层碳纤维编织预浸布0.2mm角木、顶木、底木木块-衬条层木皮1mm传音反射层0°碳纤维预浸料0.1mm将铺贴好的面板、背板、侧板，在2mpa压力下，130℃固化60min。脱模，取出进行修整。然后进行胶接、喷漆、安装配件、调音。实施例6：用液态成型方法制作小提琴参照实施例1中的铺层方法制作，但不同的是使用干纤维代替预浸料进行铺贴，然后采用灌注或吸注等方法加入树脂，最终固化。脱模，取出进行修整。然后进行胶接、喷漆、安装配件，调音完成。实施例7：使用热塑性预浸料制作小提琴使用热塑性树脂预浸料，参照实施例1中的铺层方法制作，最终固化。脱模，取出进行修整。然后进行胶接、喷漆、安装配件，调音完成。当前第1页12