本發(fā)明涉及汽車板簧制造，具體的說，是一種半包覆式卷耳及其制備模具、方法及板簧整體成型方法。

背景技術(shù)：

1、汽車輕量化是我國實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境的重要舉措。目前汽車板簧多采用金屬結(jié)構(gòu)。隨著結(jié)構(gòu)輕量化和能源綠色化的設(shè)計(jì)需求,傳統(tǒng)金屬鋼、鋁合金等結(jié)構(gòu)已難滿足減重的要求。纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料具有質(zhì)輕高強(qiáng)、耐疲勞、耐腐蝕、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),是實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的理想材料。

2、樹脂基復(fù)合材料具有比強(qiáng)度高、比模量高、設(shè)計(jì)性強(qiáng)、高溫性能好、制造工藝簡(jiǎn)單以及成本較低等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過實(shí)踐證明將復(fù)合材料使用在汽車上可以有效地減輕汽車的重量、減少油耗,從而降低使用成本,減少對(duì)環(huán)境的污染,對(duì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展具有重要意義。采用復(fù)合材料替代鋼板制造商用車和貨運(yùn)卡車板簧已得到了汽車企業(yè)的應(yīng)用驗(yàn)證,取得了良好的減振、節(jié)油等輕量化效果。

3、但是,作為縱向布置的板簧,要考慮與車架的連接。目前市場(chǎng)上板簧采用金屬卷耳通過螺栓或鉚釘加膠與簧體連接，其優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單、成本較低，缺點(diǎn)是需要在復(fù)合材料板簧上鉆孔，使得孔周邊產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象和開孔損傷，降低復(fù)合材料板簧的耐久性；卷耳和簧體采用復(fù)合材料一體制成，不需要鉆孔，沒有應(yīng)力集中問題，但是卷耳和簧體相連過渡部分需要加強(qiáng)，以避免單向纖維劈裂，且制造成型困難，成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種半包覆式卷耳，以解決其與簧體的連接穩(wěn)定性問題；

2、同時(shí)提供了前述卷耳的制備模具和制作方法；

3、另外，本申請(qǐng)還提供了一種半包覆式板簧整體成型方法，以解決板簧整體容易在卷耳和簧體銜接部發(fā)生斷裂，高性能板簧制造成本高的問題。

4、為了解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)手段：

5、一種半包覆式卷耳，包括

6、卷耳機(jī)構(gòu)，包括環(huán)形定位部和環(huán)形增強(qiáng)部，所述環(huán)形增強(qiáng)部套設(shè)于所述環(huán)形定位部外壁；

7、銜接機(jī)構(gòu)，包括包覆于所述環(huán)形增強(qiáng)部外部的第一連接部，以及設(shè)于所述第一連接部?jī)啥说牡诙B接部，兩所述第二連接部之間作為簧體嵌入腔；

8、所述第二連接部遠(yuǎn)離所述第一連接部的一端構(gòu)造為楔形結(jié)構(gòu)，作為連接過渡部；

9、所述簧體嵌入腔內(nèi)位于所述第一連接部與所述環(huán)形增強(qiáng)部之間的縫隙內(nèi)填充有填充加強(qiáng)部。

10、其中，環(huán)形定位部為金屬環(huán)，環(huán)形增強(qiáng)部為纖維復(fù)合材料，其中增強(qiáng)纖維選擇為碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維中的一種，并且增強(qiáng)基體選擇為環(huán)氧樹脂。

11、作為優(yōu)選的，兩所述第二連接部之間設(shè)有z向加強(qiáng)部，所述z向加強(qiáng)部采用z-pin植入或者z向縫合進(jìn)行加強(qiáng)。

12、進(jìn)一步的，所述銜接機(jī)構(gòu)的外壁包覆設(shè)有銜接包覆部，所述銜接包覆部將所述銜接機(jī)構(gòu)的外壁以及簧體伸出所述簧體嵌入腔的外壁包覆。

13、在銜接包覆部中，銜接包覆部選擇為環(huán)氧基碳纖維/玻璃纖維混合加強(qiáng)的復(fù)合材料。

14、一種半包覆式卷耳成型模具，用于對(duì)前述的半包覆式卷耳的成型；

15、包括穿過所述環(huán)形定位部的定位內(nèi)襯，所述定位內(nèi)襯安裝在側(cè)板上，所述定位內(nèi)襯與所述側(cè)板之間構(gòu)造有用于環(huán)形增強(qiáng)部嵌入的定位通道，所述環(huán)形增強(qiáng)部的外壁與所述定位通道朝向所述定位內(nèi)襯的一面抵接，所述側(cè)板背向所述定位內(nèi)襯的一面安裝有銜接定位模具，所述第二連接部與所述銜接定位模具的外壁抵接貼合。

16、作為優(yōu)選的，所述側(cè)板為l型結(jié)構(gòu)，所述定位內(nèi)襯的一端與所述側(cè)板的一個(gè)直型段連接，所述銜接定位模具與所述側(cè)板的另一個(gè)直型段連接，所述定位內(nèi)襯的外壁與所述側(cè)板的一個(gè)內(nèi)壁之間的空隙作為所搜狐定位通道。

17、另外，一種半包覆式卷耳整體成型方法，包括以下步驟，

18、s100.將環(huán)形定位部和環(huán)形增強(qiáng)部組合形成卷耳機(jī)構(gòu)；

19、s200.將卷耳機(jī)構(gòu)裝入權(quán)利要求4或5所述的模具上，在卷耳機(jī)構(gòu)外壁包覆銜接機(jī)構(gòu)，并利用模具讓銜接機(jī)構(gòu)形成用于裝入簧體的簧體嵌入腔。

20、進(jìn)一步的，所述步驟s100包括：

21、s101.對(duì)環(huán)形定位部的外壁進(jìn)行表面處理；

22、其中，采用噴砂處理、等離子處理或者酸堿刻蝕處理中的一種方式，對(duì)環(huán)形定位部的外壁進(jìn)行表面處理。這樣在進(jìn)行后續(xù)織物包覆時(shí)，能夠讓環(huán)形增強(qiáng)部與環(huán)形定位部之間的結(jié)合性能更加穩(wěn)固。

23、s102.將作為環(huán)形增強(qiáng)部的預(yù)浸料鋪貼在環(huán)形定位部的外壁，并對(duì)第一層和后續(xù)每3~4層進(jìn)行預(yù)壓實(shí)，得到卷耳機(jī)構(gòu)。

24、更進(jìn)一步的，所述步驟s200包括：

25、s201.將卷耳機(jī)構(gòu)裝入到定位內(nèi)襯中，并且讓環(huán)形增強(qiáng)部的外壁與側(cè)板抵接；

26、s202.在環(huán)形增強(qiáng)部的外壁鋪貼作為銜接機(jī)構(gòu)的預(yù)浸料，并且讓銜接機(jī)構(gòu)的第二連接部貼合在銜接定位模具的表面，并對(duì)第一層和后續(xù)每3~4層進(jìn)行預(yù)壓實(shí)，固化后，將模具從側(cè)面取出，得到卷耳機(jī)構(gòu)。

27、其中，在預(yù)壓實(shí)時(shí)，真空度需≤-0.08mpa，預(yù)壓實(shí)時(shí)間每次10~15min。

28、再者，一種半包覆式復(fù)合材料板簧整體成型方法，包括首先采用前述的一種半包覆式卷耳整體成型方法制備卷耳機(jī)構(gòu)，還包括以下步驟：

29、s300.將復(fù)合材料制得的簧體嵌入所述卷耳機(jī)構(gòu)的簧體嵌入腔內(nèi)，并在簧體端部與環(huán)形定位部之間的空隙處加入填充加強(qiáng)部；

30、s400.在30-60℃條件下，在第二連接部上植入z向加強(qiáng)部，利用z向加強(qiáng)部將簧體的周向圍繞；

31、s500.在銜接機(jī)構(gòu)的外壁以及簧體的外壁覆蓋完整的連接加強(qiáng)部，讓卷耳機(jī)構(gòu)與簧體構(gòu)成一個(gè)整體作為預(yù)成型體；

32、s600.將預(yù)成型體進(jìn)行模壓成型。

33、更進(jìn)一步的，所述步驟s500中，加強(qiáng)部分別貫穿兩所述第二連接部和簧體（8），形成對(duì)兩者的層間增強(qiáng)和界面加固，相鄰兩所述z向加強(qiáng)部的間距范圍為5mm-25mm。

34、本發(fā)明在使用的過程中，具有以下有益效果：

35、本發(fā)明采用碳?；祀s纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制備復(fù)合材料簧體，實(shí)現(xiàn)材料的特性互補(bǔ)，可提高材料的疲勞強(qiáng)度、沖擊值、模量、導(dǎo)電性等各項(xiàng)性能，并在一定程度上降低簧體制造成本；

36、本發(fā)明提出了一種半包覆卷耳，卷耳與簧體的連接區(qū)通過引入z向加強(qiáng)部進(jìn)行增強(qiáng)，設(shè)置特定形式的連接過渡部和沿簧體方向鋪貼的連接加強(qiáng)部，保證簧體與卷耳連接強(qiáng)度的同時(shí)，避免了應(yīng)力集中和纖維劈裂，提高結(jié)構(gòu)緊湊性，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)減重。

37、本發(fā)明提供的半包覆式卷耳及板簧整體成型方法，通過快速模壓工藝實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料板簧的一次性快速成型,設(shè)備和模具相對(duì)簡(jiǎn)單,成型過程簡(jiǎn)便,可重復(fù)性高,易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化生產(chǎn)，對(duì)溫度和壓力的要求不高,能夠以低廉的價(jià)格生產(chǎn)出質(zhì)量穩(wěn)定的復(fù)合材料板簧,進(jìn)一步降低制造成本，滿足汽車行業(yè)大批量、低成本制造要求。

技術(shù)特征：

1.一種半包覆式卷耳，其特征在于，包括

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半包覆式卷耳，其特征在于，兩所述第二連接部之間設(shè)有z向加強(qiáng)部（9），所述z向加強(qiáng)部（9）采用z-pin植入或者z向縫合進(jìn)行加強(qiáng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半包覆式卷耳，其特征在于，所述銜接機(jī)構(gòu)（3）的外壁包覆設(shè)有銜接包覆部（10），所述銜接包覆部（10）將所述銜接機(jī)構(gòu)（3）的外壁以及簧體（8）伸出所述簧體嵌入腔（12）的外壁包覆。

4.一種半包覆式卷耳成型模具，其特征在于，用于權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的半包覆式卷耳的成型；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種半包覆式卷耳成型模具，其特征在于，所述側(cè)板（6）為l型結(jié)構(gòu)，所述定位內(nèi)襯（5）的一端與所述側(cè)板（6）的一個(gè)直型段連接，所述銜接定位模具（7）與所述側(cè)板（6）的另一個(gè)直型段連接，所述定位內(nèi)襯（5）的外壁與所述側(cè)板（6）的一個(gè)內(nèi)壁之間的空隙作為所述定位通道。

6.一種半包覆式卷耳整體成型方法，其特征在于，包括以下步驟，

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種半包覆式卷耳整體成型方法，其特征在于，所述步驟s100包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的一種半包覆式卷耳整體成型方法，其特征在于，所述步驟s200包括：

9.一種半包覆式板簧整體成型方法，其特征在于，包括首先采用權(quán)利要求6至8任意一項(xiàng)所述的一種半包覆式卷耳整體成型方法制備卷耳機(jī)構(gòu)，還包括以下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種半包覆式板簧整體成型方法，其特征在于，所述步驟s500中，z向加強(qiáng)部（9）分別貫穿兩所述第二連接部和簧體（8），形成對(duì)兩者的層間增強(qiáng)和界面加固，相鄰兩所述z向加強(qiáng)部（9）的間距范圍為5mm-25mm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種半包覆式卷耳及其制備模具、方法及板簧整體成型方法，涉及汽車板簧制造技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括卷耳機(jī)構(gòu)，包括環(huán)形定位部和環(huán)形增強(qiáng)部，所述環(huán)形增強(qiáng)部套設(shè)于所述環(huán)形定位部外壁；銜接機(jī)構(gòu)，包括包覆于所述環(huán)形增強(qiáng)部外部的第一連接部，以及設(shè)于所述第一連接部?jī)啥说牡诙B接部，兩所述第二連接部之間作為簧體嵌入腔；所述第二連接部遠(yuǎn)離所述第一連接部的一端構(gòu)造為楔形結(jié)構(gòu)，作為連接過渡部；所述簧體嵌入腔內(nèi)位于所述第一連接部與所述環(huán)形增強(qiáng)部之間的縫隙內(nèi)填充有填充加強(qiáng)部；以解決板簧整體容易在卷耳和簧體銜接部發(fā)生斷裂，高性能板簧制造成本高的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：曾丹,劉洪全,易磊雋,鄒在平,李彩林
受保護(hù)的技術(shù)使用者：成都航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14