CN108544768A - 汽车悬架横臂的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车悬架横臂的制造方法，属于汽车零部件领域。该制造方法包括：根据第一个第一材料集合对应的铺层角度，在模具中铺设第一个第一材料集合中的每层碳纤维复合材料；根据第i个第一材料集合对应的铺层角度，在模具中已铺设的第i‑1个第一材料集合上铺设第i个第一材料集合，且第i个第一材料集合对应的铺层角度与第i‑1个第一材料集合对应的铺层角度不同，向模具中加入预定比例的环氧树脂和固化剂，烘烤固化成型主体。利用缠绕工艺对碳纤维复合材料进行成型，得到连接件；将主体与连接件胶结。通过该方法制作的汽车悬架横臂质量较轻，且强度和抗冲击等性能较好。
Description
技术领域
本发明涉及汽车零部件领域，特别涉及一种汽车悬架横臂的制造方法。
背景技术
汽车悬架横臂是悬架中的连接及支撑机构，在汽车转向时承受横向载荷和振动，以使车轮平稳运动。为了减轻汽车的整体重量，实现汽车的轻量化设计，有必要提供一种质量较轻的汽车悬架横臂的制造方法。
发明内容
本发明实施例提供了一种汽车悬架横臂的制造方法，可解决上述技术问题。具体技术方案如下：
一种汽车悬架横臂的制造方法，所述汽车悬架横臂包括：主体、两个连接件，所述主体为Y型结构，所述两个连接件分别设置在所述主体上部的两个端部，所述主体的下部设置有安装孔，其特征在于，所述方法制造的主体包括M 层碳纤维复合材料，所述M层碳纤维复合材料被划分成N个第一材料集合，每个第一材料集合包括的碳纤维复合材料的层数不超过4层，M和N均为大于1 的整数，所述每个第一材料集合对应一个铺层角度，第一材料集合对应的铺层角度是所述第一材料集合中的每层碳纤维复合材料与模具的轴线之间的夹角；
所述制造方法包括：
根据第一个第一材料集合对应的铺层角度，在所述模具中铺设第一个第一材料集合中的每层碳纤维复合材料；
根据第i个第一材料集合对应的铺层角度，在所述模具中已铺设的第i-1个第一材料集合包括的碳纤维复合材料上铺设第i个第一材料集合中的每层碳纤维复合材料，i＝2、3……N，且第i个第一材料集合对应的铺层角度与第i-1个第一材料集合对应的铺层角度不同；
向所述模具中加入预定比例的环氧树脂和固化剂，对所述模具中的材料进行烘烤固化成型处理，形成所述主体；
利用缠绕工艺对碳纤维复合材料进行成型，得到连接件；
将所述主体与所述连接件胶结；
在所述主体上钻安装孔。
在一种可能的设计中，所述M的值大于或等于80且小于或等于90。
在一种可能的设计中，所述第i个第一材料集合的铺层角度为0度、45度、 -45度或90度。
在一种可能的设计中，所述方法制造的连接件包括P层碳纤维复合材料，所述P层碳纤维复合材料被划分成Q个第二材料集合，每个第二材料集合包括的碳纤维复合材料的层数不超过3层，P和Q均为大于1的整数，所述每个第二材料集合对应一个缠绕角度，第二材料集合对应的缠绕角度是所述第二材料集合中的每层碳纤维复合材料与芯模的轴线之间的夹角；
所述制造方法包括：
将碳纤维复合材料在预定比例的环氧树脂和固化剂中浸润，根据第一个第二材料集合对应的缠绕角度，在所述芯模上缠绕第一个第二材料集合中的每层碳纤维复合材料；
根据第j个第二材料集合对应的缠绕角度，在所述芯模上已缠绕的第j-1个第二材料集合包括的碳纤维复合材料上缠绕第j个第二材料集合中的每层碳纤维复合材料，j＝2、3……Q，且第j个第二材料集合对应的缠绕角度与第j-1个第二材料集合对应的缠绕角度不同；
对所述芯模上的材料进行烘烤固化成型处理，形成所述连接件。
在一种可能的设计中，所述P的值大于或等于8且小于或等于16。
在一种可能的设计中，所述第j个第二材料集合的缠绕角度为15度、-15 度、45度、-45度或90度。
在一种可能的设计中，所述环氧树脂与所述固化剂的用量比值大于或等于1 且小于或等于1.5。
在一种可能的设计中，所述碳纤维复合材料与所述环氧树脂的用量比值大于或等于1且小于或等于1.5。
在一种可能的设计中，所述安装孔的数量为3个，3个所述安装孔呈品字形分布。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
通过采用碳纤维复合材料制作汽车悬架横臂的主体和连接件，然后将主体与连接件胶结获得汽车悬架横臂，在保障刚度的前提下，由于碳纤维复合材料的密度较低，使汽车悬架横臂的质量较轻，能够完成轻量化设计的目的。且制造成型的主体包括M层碳纤维复合材料，M层碳纤维复合材料被划分成N个第一材料集合，每个第一材料集合包括的碳纤维复合材料的层数不超过4层，M 和N均为大于1的整数，每个第一材料集合对应一个铺层角度，如此设置，使主体中的碳纤维材料层的角度不同，提高主体的抗冲击、刚度和强度等性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的汽车悬架横臂的主视图；
图2是本发明实施例提供的汽车悬架横臂中连接件连接在主体端部的剖视图；
图3是本发明实施例提供的汽车悬架横臂的仰视图；
图4是本发明实施例提供的汽车悬架横臂的制造方法流程图。
附图标记分别表示：
1-主体，
2-连接件，
3-安装孔。
具体实施方式
除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例提供了一种汽车悬架横臂的制造方法，如附图1、附图2和附图3所示，汽车悬架横臂包括：主体1、两个连接件2，主体1为Y型结构，两个连接件2分别设置在主体1上部的两个端部，主体1的下部设置有安装孔3，该方法制造的主体1包括M层碳纤维复合材料，M层碳纤维复合材料被划分成 N个第一材料集合，每个第一材料集合包括的碳纤维复合材料的层数不超过4 层，M和N均为大于1的整数，每个第一材料集合对应一个铺层角度，第一材料集合对应的铺层角度是第一材料集合中的每层碳纤维复合材料与模具的轴线之间的夹角；
该制造方法包括：
根据第一个第一材料集合对应的铺层角度，在模具中铺设第一个第一材料集合中的每层碳纤维复合材料；
根据第i个第一材料集合对应的铺层角度，在模具中已铺设的第i-1个第一材料集合包括的碳纤维复合材料上铺设第i个第一材料集合中的每层碳纤维复合材料，i＝2、3……N，且第i个第一材料集合对应的铺层角度与第i-1个第一材料集合对应的铺层角度不同；
向模具中加入预定比例的环氧树脂和固化剂，烘烤固化成型主体1；
利用缠绕工艺对碳纤维复合材料进行成型，得到连接件2；将主体1与连接件2胶结；在主体1上钻安装孔3。制备流程可以参见附图4。
通过采用碳纤维复合材料制作汽车悬架横臂的主体1和连接件2，然后将主体1与连接件2胶结获得汽车悬架横臂，在保障刚度的前提下，由于碳纤维复合材料的密度较低，使汽车悬架横臂的质量较轻，能够完成轻量化设计的目的。且制造成型的主体1包括M层碳纤维复合材料，M层碳纤维复合材料被划分成 N个第一材料集合，每个第一材料集合包括的碳纤维复合材料的层数不超过4 层，M和N均为大于1的整数，每个第一材料集合对应一个铺层角度，如此设置，使主体1中的碳纤维材料层的角度不同，提高主体1的抗冲击、刚度和强度等性能。
该碳纤维复合材料可以为碳纤维布，其为本领域所常见的，本领域技术人员通过市购即可获得。
其中，M的值大于或等于80且小于或等于90，举例来说，主体1可以包括 80层、88层或90层的碳纤维复合材料层。作为一种示例，本发明实施例中的主体1采用厚度为0.38mm的碳纤维布进行铺层，铺设88层，最终形成的主体1厚度约为33.44mm。
第i个第一材料集合的铺层角度为0度、45度、-45度或90度，即，第一个第一材料集合的铺层角度可以为前述4个角度中任取一个，在进行下一第一材料集合的铺层时，在排除掉上一第一材料集合的铺层角度中的剩余3个角度中任取。
该方法制造的连接件2包括P层碳纤维复合材料，P层碳纤维复合材料被划分成Q个第二材料集合，每个第二材料集合包括的碳纤维复合材料的层数不超过3层，P和Q均为大于1的整数，每个第二材料集合对应一个缠绕角度，第二材料集合对应的缠绕角度是第二材料集合中的每层碳纤维复合材料与芯模的轴线之间的夹角。制造方法包括：
将碳纤维复合材料在预定比例的环氧树脂和固化剂中浸润，根据第一个第二材料集合对应的缠绕角度，在芯模上缠绕第一个第二材料集合中的每层碳纤维复合材料；
根据第j个第二材料集合对应的缠绕角度，在芯模上已缠绕的第j-1个第二材料集合包括的碳纤维复合材料上缠绕第j个第二材料集合中的每层碳纤维复合材料，j＝2、3……Q，且第j个第二材料集合对应的缠绕角度与第j-1个第二材料集合对应的缠绕角度不同；烘烤固化成型连接件2。
通过上述方法制作成型包括P层碳纤维复合材料的连接件2，且连接件2 中的碳纤维复合材料层中的角度分布不同，提高连接件2的抗冲击、刚度和强度等性能。
P的值大于或等于8且小于或等于16，举例来说，连接件2可以包括8层、 14层或16层的碳纤维复合材料层。作为一种示例，本发明实施例中的主体 1采用厚度为0.38mm的碳纤维布进行缠绕，两个连接件2件分别铺设8层、14 层，最终形成的两个连接件2的厚度分别为3.04mm、5.32mm。
第j个第二材料集合的缠绕角度为15度、-15度、45度、-45度或90度，即，第一个第二材料集合的缠绕角度可以在前述5个角度中任取一个，在进行下一第二材料集合的缠绕时，在排除掉上一第二材料集合的缠绕角度中的剩余4 个角度中任取一个缠绕角度。举例来说，8层碳纤维布可以分为4个集合，第一到五个集合依次包括：3、1、2、2层碳纤维布，其缠绕角度依次为：15度、90 度、45度、-45度。
为了使汽车悬架横臂成型后的强度较高，环氧树脂与固化剂的用量比值大于或等于1且小于或等于1.5，举例来说，可以为1、1.2、1.5等。
且环氧树脂的用量由碳纤维复合材料的总量确定，碳纤维复合材料与环氧树脂的用量比值大于或等于1且小于或等于1.5，举例来说，可以为1、1.2、1.5 等。
钻安装孔3时，安装孔3的数量为3个，3个安装孔3呈品字形分布。通过设置3个呈品字形分布的安装孔3，使汽车悬架横臂与其它部位的连接更紧固。
通过上述方法成型的汽车悬架横臂在制动、转向和垂直冲击工控下的刚度与铸铝悬架横臂的刚度的实验结果如下表所示：
| 测试工况 | 铸铝悬架横臂刚度(N/mm) | 碳纤维悬架横臂(N/mm) | 刚度增加比 |
| 制动 | 14841.2 | 15818.2 | 6.6％ |
| 转向 | 104560.0 | 421612.9 | 303.2％ |
| 垂直冲击 | 2406.1 | 2408.6 | 0.1％ |
由上述表格数据可以看出，在制动和垂直冲击工况下，碳纤维悬架横臂的刚度与铸铝悬架横臂的刚度相当或略高于铸铝悬架横臂的刚度，在转向工况下，碳纤维材质的悬架横臂的刚度明显优于铸铝悬架横臂的刚度，约为铸铝悬架横臂刚度的三倍。
以上所述仅为本发明的说明性实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种汽车悬架横臂的制造方法，所述汽车悬架横臂包括：主体(1)、两个连接件(2)，所述主体(1)为Y型结构，所述两个连接件(2)分别设置在所述主体(1)上部的两个端部，所述主体(1)的下部设置有安装孔(3)，其特征在于，所述方法制造的主体(1)包括M层碳纤维复合材料，所述M层碳纤维复合材料被划分成N个第一材料集合，每个第一材料集合包括的碳纤维复合材料的层数不超过4层，M和N均为大于1的整数，所述每个第一材料集合对应一个铺层角度，第一材料集合对应的铺层角度是所述第一材料集合中的每层碳纤维复合材料与模具的轴线之间的夹角；
所述制造方法包括：
根据第一个第一材料集合对应的铺层角度，在所述模具中铺设第一个第一材料集合中的每层碳纤维复合材料；
根据第i个第一材料集合对应的铺层角度，在所述模具中已铺设的第i-1个第一材料集合包括的碳纤维复合材料上铺设第i个第一材料集合中的每层碳纤维复合材料，i＝2、3……N，且第i个第一材料集合对应的铺层角度与第i-1个第一材料集合对应的铺层角度不同；
向所述模具中加入预定比例的环氧树脂和固化剂，对所述模具中的材料进行烘烤固化成型处理，形成所述主体(1)；
利用缠绕工艺对碳纤维复合材料进行成型，得到连接件(2)；
将所述主体(1)与所述连接件(2)胶结；
在所述主体(1)上钻安装孔(3)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述M的值大于或等于80且小于或等于90。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第i个第一材料集合的铺层角度为0度、45度、-45度或90度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法制造的连接件(2)包括P层碳纤维复合材料，所述P层碳纤维复合材料被划分成Q个第二材料集合，每个第二材料集合包括的碳纤维复合材料的层数不超过3层，P和Q均为大于1的整数，所述每个第二材料集合对应一个缠绕角度，第二材料集合对应的缠绕角度是所述第二材料集合中的每层碳纤维复合材料与芯模的轴线之间的夹角；
所述制造方法包括：
将碳纤维复合材料在预定比例的环氧树脂和固化剂中浸润，根据第一个第二材料集合对应的缠绕角度，在所述芯模上缠绕第一个第二材料集合中的每层碳纤维复合材料；
根据第j个第二材料集合对应的缠绕角度，在所述芯模上已缠绕的第j-1个第二材料集合包括的碳纤维复合材料上缠绕第j个第二材料集合中的每层碳纤维复合材料，j＝2、3……Q，且第j个第二材料集合对应的缠绕角度与第j-1个第二材料集合对应的缠绕角度不同；
对所述芯模上的材料进行烘烤固化成型处理，形成所述连接件(2)。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述P的值大于或等于8且小于或等于16。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第j个第二材料集合的缠绕角度为15度、-15度、45度、-45度或90度。
7.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述环氧树脂与所述固化剂的用量比值大于或等于1且小于或等于1.5。
8.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述碳纤维复合材料与所述环氧树脂的用量比值大于或等于1且小于或等于1.5。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述安装孔(3)的数量为3个，3个所述安装孔(3)呈品字形分布。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180918 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |