CN104277328A - 一种lft-d汽车座椅骨架及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LFT-D汽车座椅骨架及其制造方法，该座椅骨架底板材料为LFT-D，且该LFT-D材料包括聚合物基体颗粒、玻璃纤维、添加剂，其中聚合物基体颗粒为聚丙烯PP，玻璃纤维含量为35～45％。本发明采用的LFT-D材料制造成的汽车座椅骨架，相比于一般材料的座椅骨架质量轻、耐化学腐蚀性好、抗热性好，且利用该LFT-D材料可以生产结构较复杂的产品；另外，该产品的底板部分可回收利用。

Description

一种LFT-D汽车座椅骨架及其制造方法

技术领域

本发明涉及汽车领域，尤其是涉及汽车座椅骨架。

背景技术

目前轻量化是汽车发展的重要方向，是汽车节能的重要手段。LFT-D材料制作汽车零部件，相对金属材料具有轻量化(密度只有钢材密度的1/6～1/7)、成本低、易加工等显著优势，在汽车上前端组件、保险杠支架、仪表板支架、座椅框架、车底防护板、内饰件支架、电池托架、门内嵌板、结构框架中得到了广泛应用。

LFT的制备成本相对较低，比刚度、比强度和韧性等力学性能都较高,耐热性、耐蠕变性能好,生产制备与成型加工具有快捷、方便和低能耗、易回收再生、制品更轻(密度只有钢材密度的1/6～1/7)等优势，成为当前汽车行业纤维增强复合材料的发展方向。

目前汽车复合材料制造与应用的水平还比较低，尤其是LFT－D技术的设备制造与应用还处于刚刚起步阶段，LFT-D在中国汽车零部件上的开发、设计与应用上的制品较少,没有相应的国家标准，缺乏成熟的汽车部件产品设计与制件制备和应用经验。

由于汽车复合材料制造与应用的水平还比较低，使得现有LFT-D材料制作的汽车零部件，特别是汽车座椅骨架，在产品质量方面还存在一定的问题；同时汽车复合材料制造工艺还存在生产成本高、生产周期长等一系列的问题。

发明内容

针对现有汽车复合材料制造与应用方面所存在的问题，本发明的目的在于提供一种高性能的LFT-D汽车座椅骨架；同时，本发明还提供一种高效LFT-D汽车座椅骨架的制作工艺。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种LFT-D汽车座椅骨架，该座椅骨架底板材料为LFT-D，且该LFT-D材料包括聚合物基体颗粒、玻璃纤维、添加剂，其中聚合物基体颗粒为聚丙烯PP，玻璃纤维含量为35～45％。

在优选方案中，所述添加剂包括阻燃剂、抗氧化剂和粘合促进剂。

进一步的，所述座椅骨架中玻璃纤维平均长度达到25mm。

针对上述的LFT-D汽车座椅骨架，本发明提供的LFT-D汽车座椅骨架制造方法，其包括如下步骤：

(1)将聚合物基体颗粒和添加剂输送到重力混合计量单元中，根据汽车座椅骨架的机械性能要求进行材料的混配；

(2)将混配好的原料送入双螺杆挤出机中进行塑化，熔融的混合物通过一个薄膜模头形成类似瀑布的聚合物薄膜，该聚合物薄膜直接被送入到双螺杆混炼挤塑机的开口处；

(3)在熔融的混合物通过一个薄膜模头形成类似瀑布的聚合物薄膜的同时，玻璃纤维粗纱通过粗纱架，在经过预热、分散程序后被引入到聚合物薄膜的顶端与薄膜汇合一同进入到双螺杆挤出机中；

(4)在双螺杆挤出机中由螺杆切割粗纱，并把它们柔和地混合到预熔的聚合物之中，然后直接送入压制模具的投料区中成型，模压固化成型后，脱模；

(5)将产品放在打孔工装上进行打孔，再进行装配。

在该制造方法的优选方案中，所述步骤(4)中的模压固化成型的过程如下：

首先，准备好制备汽车座椅骨架底板的模具，该底板的模具包括成型上模、成型下模；

接着，在成型上、下模的型面上喷外脱模剂，将上模温度调节为40℃、下模温度调节为45℃，放入相应的预埋件；

再接着，由双螺杆挤出机在模具的投料区投料，其中挤出机温度：235℃，模压压力：800T；

最后，在保压45s后脱模，取出底板。

进一步的，所述步骤(5)中首先，用直径8的枪钻将底板两个直径8.5mm的孔钻开、清理孔边毛刺，将底板自由准确地放在打孔工装上，进行冲孔工装，清理孔附近的毛刺；

接着，分别将两安装支架安装在对应孔上，用自攻螺丝夹紧；将橡皮条没有方形的铁线一端以铁线连接的方式与一支架相连，有铁圈的一端扣在另一支架上，不能掉落；

最后，确定布带的位置、安装方向，在打扣工装上安装母扣，清理干净产品表面，贴上标签。

本发明采用的LFT-D材料制造成的汽车座椅骨架，相比于一般材料的座椅骨架质量轻、耐化学腐蚀性好、抗热性好，且利用该LFT-D材料可以生产结构较复杂的产品；另外，该产品的底板部分可回收利用。

同时，本发明提供的制造工艺，生产周期短且生产成本低。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明制造LFT-D汽车座椅骨架的流程图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

实例1

传统的汽车座椅骨架常用钢制管材焊接制成或用钢板冲压后焊接而成，座椅骨架使用螺钉直接固定或通过座椅调节装置固定在车身上。由于座椅作为汽车安全件之一，因此要在保证汽车强度和安全性能的前提下，尽可能的降低汽车座椅的质量，来减少燃料的消耗和汽车尾气的排放。

由此，本实例通过创新材料加工技术，研发出新型高强度轻质材料来制备轻质构件，提供一种轻量化、高强度的小组合座椅骨架。

具体的，该座椅骨架底板材料为LFT-D，该LFT-D材料包括聚合物基体颗粒、玻璃纤维、添加剂。

其中聚合物基体颗粒具体为聚合物PP。

玻璃纤维含量为35～45％，且该玻璃纤维平均长度达到25mm。

添加剂包括阻燃剂、抗氧化剂和粘合促进剂。

由此形成的座椅骨架底板的密度为钢材密度的1/6～1/7。

参见表1，其所示为利用上述LFT-D材料形成的座椅骨架的性能测试结果：

表1

由上表可知，相比于一般座椅骨架的钢质材料，LFT-D工艺的产品密度为1.12g/cm3是其密度的1/7，并且整体强度包括：拉伸强度、弯曲强度、缺口冲击强度等都非常的高，都达到甚至超过相关的强度标准；同时，形成的该产品具有非常高规格的阻燃性能。

针对上述的LFT-D汽车座椅骨架，本实例还提供一种相应的制造工艺，具体过程如下(参见图1)：

步骤1，首先原料添加，即将聚合物基体颗粒和添加剂输送到重力混合计量单元中，根据汽车座椅骨架的机械性能要求进行材料的混配。

步骤2，将混配好的原料送入双螺杆挤出机中进行塑化，熔融的混合物通过一个薄膜模头形成类似瀑布的聚合物薄膜，该聚合物薄膜直接被送入到双螺杆混炼挤塑机的开口处。

步骤3，在熔融的混合物通过一个薄膜模头形成类似瀑布的聚合物薄膜的同时，玻璃纤维粗纱通过粗纱架的牵引传送，再经过预热、分散程序后(以保证纤维良好的浸润性)，被引入到聚合物薄膜的顶端与薄膜汇合一同进入到双螺杆挤出机中。

步骤4，在双螺杆挤出机中由螺杆切割粗纱，并把它们柔和地混合到预熔的聚合物之中，然后直接送入压制模具的投料区中成型，模压固化成型后，脱模。其中，模压固化成型的具体过程如下：

(41)针对小组合座椅骨架，准备好制备四座底板的模具，该四座底板的模具包括成型上模、成型下模；

(42)在成型上、下模的型面上喷外脱模剂，将水温机的回水温度设置为上模40℃、下模45℃，使得上模保持在40℃，下模温度保持在45℃；

(43)在模具中放入相应的预埋件，设置好设备上关于保压时间、压力、料重、尺寸、纤维含量的参数设定；

(44)将双螺杆挤出机在模具的投料区投料，其中投料量：1.4kg；挤出机温度：235℃，模压压力：800T；

(45)进行保压，且保压时间：45s，由此完成模压固化成型，随后进行脱模取出成型的四座底板。

由此，本实例中LFT-D材料的汽车座椅骨架底板在压制模具中模压固化成型的模压参数如下：

投料量：1.4kg；保压时间：45s；

模压压力：800T；挤出机温度：235℃；

磨具温度：上模40℃、下模45℃。

步骤5，将产品放在打孔工装上进行打孔，再进行装配。该具体的具体实现如下：

(51)用直径8的枪钻将成型的底板两个直径8.5mm的孔钻开、清理孔边毛刺，将底板自由准确地放在打孔工装上，进行冲孔工装，清理孔附近的毛刺。

(52)分别将安装支架A、B安装在对应孔上，用自攻螺丝夹紧；同时将橡皮条没有方形的铁线一端以铁线连接的方式与座支架A相连，有铁圈的一端扣在座支架B上，使其不能掉落。

(53)最后，确定布带的位置、安装方向，在打扣工装上安装母扣，并清理干净产品表面，贴上标签，由此完成整个产品的制造。

通过上述制造工艺，能够降低材料的浪费，提高产品的合格率，同时整个制造的生产周期能够大大缩短，大大提高生产效率。

实例2

该实例提供一种轻量化、高强度的大组合座椅骨架以及相应的制造工艺。

其中大组合座椅骨架的具体结构和特性与实例1中的小组合座椅骨架一样，座椅骨架底板材料为LFT-D,该LFT-D材料包括聚合物基体颗粒、玻璃纤维、添加剂，其中LFT-D材料如实例1中所述，此处不加以赘述。

本实例中提供的大组合座椅骨架的制造工艺，整体上与实例1中提供的制造工艺相同，不同之处在于：步骤4的模压固化成型过程和以及步骤5产品装配过程，其余都相同。

本实例中，进行模压固化成型的过程如下：

首先，准备好制备六座底板的模具，该六座底板的模具包括成型上模、成型下模，在成型上、下模的型面上喷外脱模剂；

接着，将水温机的回水温度设置为上模40℃、下模45℃，使得上模温度保持在40℃、下模的温度保持在45℃；

再接着，在模具中放入相应的预埋件，并设置好地芬巴赫机上关于保压时间、压力、料重、尺寸、纤维含量的参数设定；

再接着，在模具的投料区投料，其中投料量：1.9kg；挤出机温度：235℃，模压压力：800T；

最后，进行保压，且保压时间：45s，由此完成模压固化成型，随后进行脱模取出成型的六座底板。

由此，本实例中LFT-D材料的汽车座椅骨架底板在压制模具中模压固化成型的模压参数如下：

投料量：1.9kg；保压时间：45s；

模压压力：800T；挤出机温度：235℃；

磨具温度：上模40℃、下模45℃。

在完成产品成型脱模后，本实例进行产品装配的过程如下：

首先，用直径8mm的枪钻将底板两个直径8.5mm的孔钻开、清理孔边毛刺，将底板自由准确地放在打孔工装上，进行冲孔，清理孔附近的毛刺。

接着，分别将安装支架A、B安装在对应孔上，用相应的自攻螺丝夹紧。同时将橡皮条没有方形的铁线一端以铁线连接的方式与座支架A相连，有铁圈的一端扣在座支架B上，使其不能掉落。

最后，确定布带的位置、安装方向，在打扣工装上安装母扣，并清理干净产品表面，贴上标签。

通过上述制造工艺，本实施例能够制造形成轻量化、高强度的大组合座椅骨架，能够降低材料的浪费，产品的合格率高，同时整个制造的生产周期能够大大缩短，生产效率高。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种LFT-D汽车座椅骨架，其特征在于，所述座椅骨架底板材料为LFT-D，且该LFT-D材料包括聚合物基体颗粒、玻璃纤维、添加剂，其中聚合物基体颗粒为聚丙烯PP，玻璃纤维含量为35～45％。

2.根据权利要求1所述的一种LFT-D汽车座椅骨架，其特征在于，所述添加剂包括阻燃剂、抗氧化剂和粘合促进剂。

3.根据权利要求1所述的一种LFT-D汽车座椅骨架，其特征在于，所述座椅骨架中玻璃纤维平均长度达到25mm。

4.一种LFT-D汽车座椅骨架制造方法，其特征在于，所述制造方法包括如下步骤：

(1)将聚合物基体颗粒和添加剂输送到重力混合计量单元中，根据汽车座椅骨架的机械性能要求进行材料的混配；

(2)将混配好的原料送入双螺杆挤出机中进行塑化，熔融的混合物通过一个薄膜模头形成类似瀑布的聚合物薄膜，该聚合物薄膜直接被送入到双螺杆混炼挤塑机的开口处；

(3)在熔融的混合物通过一个薄膜模头形成类似瀑布的聚合物薄膜的同时，玻璃纤维粗纱通过粗纱架，在经过预热、分散程序后被引入到聚合物薄膜的顶端与薄膜汇合一同进入到双螺杆挤出机中；

(4)在双螺杆挤出机中由螺杆切割粗纱，并把它们柔和地混合到预熔的聚合物之中，然后直接送入压制模具的投料区中成型，模压固化成型后，脱模；

(5)将产品放在打孔工装上进行打孔，再进行装配。

5.根据权利要求4所述的一种LFT-D汽车座椅骨架制造方法，其特征在于，所述步骤(4)中的模压固化成型的过程如下：

首先，准备好制备汽车座椅骨架底板的模具，该底板的模具包括成型上模、成型下模；

接着，在成型上、下模的型面上喷外脱模剂，将上模温度调节为40℃、下模温度调节为45℃，放入相应的预埋件；

再接着，由双螺杆挤出机在模具的投料区投料，其中挤出机温度：235℃，模压压力：800T；

最后，在保压45s后脱模，取出底板。

6.根据权利要求4所述的一种LFT-D汽车座椅骨架制造方法，其特征在于，所述步骤(5)中首先，用直径8的枪钻将底板两个直径8.5mm的孔钻开、清理孔边毛刺，将底板自由准确地放在打孔工装上，进行冲孔工装，清理孔附近的毛刺；

接着，分别将两安装支架安装在对应孔上，用自攻螺丝夹紧；将橡皮条没有方形的铁线一端以铁线连接的方式与一支架相连，有铁圈的一端扣在另一支架上，不能掉落；

最后，确定布带的位置、安装方向，在打扣工装上安装母扣，清理干净产品表面，贴上标签。