CN109130238B - 后地板横梁的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种后地板横梁的制作方法，包括：在模具中铺设铺层角为0°的第一玻璃纤维层；在第一玻璃纤维层上形成12层碳纤维预浸料层，12层碳纤维预浸料层的铺层角依次为0°、﹣45°、﹣45°、45°、45°、90°、90°、45°、45°、﹣45°、﹣45°、0°或0°、45°、45°、﹣45°、﹣45°、90°、90°、﹣45°、﹣45°、45°、45°、0°；在12层碳纤维预浸料层上铺设铺层角为0°的第二玻璃纤维层；进行压制成型得到后地板横梁本体；在后地板横梁本体上设置连接板得到后地板横梁。本发明能提高后地板横梁的耐腐蚀、耐摩擦、耐高温性能，同时能增强后地板横梁的强度且使后地板横梁轻量化。
Description
技术领域
本发明涉及汽车车身结构技术领域，特别涉及一种后地板横梁的制作方法。
背景技术
汽车地板是汽车车身的主要承重部分，通常汽车地板要求具有防振、隔音和防腐的性能。汽车地板横梁则是焊接在汽车地板上用于提高汽车地板的强度的部件。汽车地板横梁包括后地板横梁、前地板横梁和地板连接横梁等多种加强梁。对于后地板横梁通常要求其能较好地抵御因碰撞产生对汽车地板造成的变形，同时还需要具有一定的防腐蚀性能。
目前的后地板横梁都由钢制材料并通过冲压成型制作完成。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
现有的冲压成型工艺制成的后地板横梁的防腐性能差，使汽车的安全性难以保证。
发明内容
本发明实施例提供了一种后地板横梁的制作方法，能提高后地板横梁的防腐性能。所述技术方案如下：
一方面，本发明实施例提供了一种后地板横梁的制作方法，所述方法包括：在模具中铺设第一玻璃纤维层，所述第一玻璃纤维层的铺层角为0°；在所述第一玻璃纤维层上形成12层碳纤维预浸料层，所述12层碳纤维预浸料层的铺层角依次为0°、﹣45°、﹣45°、45°、45°、90°、90°、45°、45°、﹣45°、﹣45°、0°或0°、45°、45°、﹣45°、﹣45°、90°、90°、﹣45°、﹣ 45°、45°、45°、0°；在所述12层碳纤维预浸料层上铺设第二玻璃纤维层，所述第二玻璃纤维层的铺层角为0°；对所述第一玻璃纤维层、所述12层碳纤维预浸料层和所述第二玻璃纤维层进行压制成型，以得到后地板横梁本体；在所述后地板横梁本体上设置连接板，以得到后地板横梁。
进一步地，所述对所述第一玻璃纤维层、所述12层碳纤维预浸料层和所述第二玻璃纤维层进行压制成型，以得到后地板横梁本体之前，所述方法还包括：在铺好的所述第一玻璃纤维层、所述12层碳纤维预浸料层和所述第二玻璃纤维层中预埋预设尺寸的螺纹孔块。
进一步地，所述在所述后地板横梁本体上设置连接板，以得到后地板横梁之前，所述方法包括：采用钢板冲压成型成所述连接板。
进一步地，所述在所述后地板横梁本体上设置连接板，以得到后地板横梁，包括：使用胶水将所述连接板与所述后地板横梁本体胶结在一起，并使用多个铆钉连接所述连接板与所述后地板横梁本体。
进一步地，所述得到后地板横梁本体之后，所述方法还包括：对所述后地板横梁本体切割边角。
进一步地，所述得到后地板横梁本体之后，所述方法还包括：对所述后地板横梁本体的外表面进行哑光处理。
另一方面，本发明实施例提供了一种后地板横梁，所述后地板横梁包括后地板横梁本体和连接在所述后地板横梁本体上的两个连接板，所述后地板横梁本体包括第一玻璃纤维层、层叠在所述第一玻璃纤维层上的12层碳纤维预浸料层、层叠在所述12层碳纤维预浸料层上的第二玻璃纤维层，所述12层碳纤维预浸料层的铺层角依次为0°、﹣45°、﹣45°、45°、45°、90°、90°、45°、 45°、﹣45°、﹣45°、0°或0°、45°、45°、﹣45°、﹣45°、90°、90°、﹣45°、﹣45°、45°、45°、0°，所述第一玻璃纤维层和所述第二玻璃纤维层的铺层角为 0°。
在本发明的一种实现方式中，所述第一玻璃纤维层和所述第二玻璃纤维层的厚度均为0.2mm，每个所述碳纤维预浸料层的厚度均为0.25-0.3mm。
在本发明的另一种实现方式中，所述两个连接板与所述后地板横梁本体通过胶水和铆钉连接。
在本发明的另一种实现方式中，相邻两个所述铆钉之间的间距为 12mm。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明实施例中后地板横梁本体由碳纤维预浸料层和玻璃纤维层铺叠而成，由于碳纤维预浸料具有良好的耐腐蚀、耐高温、耐摩擦和强度高的性能，因此可以增强后地板横梁本体的抗腐蚀性，增长使用寿命；并且设置本发明在碳纤维预浸料层的两侧设置了玻璃纤维层，将碳纤维预浸料层包覆，起到了保护后地板横梁本体中的碳纤维预浸料层的作用并提高后地板横梁本体的强度，提高后地板横梁的稳定性。
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一种后地板横梁的制作方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的另一种后地板横梁的制作方法的流程图；
图3是本发明实施例提供的一种后地板横梁的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一种后地板横梁本体的轴测图；
图5是图4提供的一种后地板横梁本体的俯视图；
图6是图4提供的一种后地板横梁本体的正视图。
图中各符号表示含义如下：
1-后地板横梁本体，11-底板，12-第一侧板，13-第二侧板，2-连接板，21- 底板连接板，22-翻边连接边。
具体实施方式
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。
图1是本发明实施例提供的一种后地板横梁的制作方法的流程图，如图1 所示，所述方法包括：
步骤101：在模具中铺设第一玻璃纤维层，第一玻璃纤维层的铺层角为0°。
步骤101中，设置第一玻璃纤维层的铺层角为0°，其中铺层角为0°表明顺着纤维方向铺设，该种铺层角可以使第一玻璃纤维层的强度达到最高，提高抗拉性能。
步骤102：在第一玻璃纤维层上形成12层碳纤维预浸料层。
其中，12层碳纤维预浸料层的铺层角依次为0°、﹣45°、﹣45°、45°、 45°、90°、90°、45°、45°、﹣45°、﹣45°、0°或0°、45°、45°、﹣45°、﹣45°、90°、90°、﹣45°、﹣45°、45°、45°、0°。
步骤102中，碳纤维预浸料层共设置了12层，12层碳纤维预浸料层中的两侧碳纤维预浸料层的铺层角为0°，可以增强碳纤维预浸料层的强度，同时铺层角为±45°的碳纤维预浸料层对称铺设在铺层角为90°的两侧，可以增强碳纤维预浸料层的抗扭转能力，避免发生形变，提高安全性。
步骤103：在12层碳纤维预浸料层上铺设第二玻璃纤维层，第二玻璃纤维层的铺层角为0°。
步骤103中，设置第二玻璃纤维层的铺层角为0°，可以使第二玻璃纤维层的强度达到最高，提高抗拉性能。
步骤104：对第一玻璃纤维层、12层碳纤维预浸料层和第二玻璃纤维层进行压制成型，以得到后地板横梁本体。
在步骤104中进行的压制成型为模压成型工艺，该工艺原料的损失小，可以节省制造成本。同时模压成型工艺制作的产品的内应力很低，且翘曲变形也很小，机械性能较稳定。
步骤105：在后地板横梁本体上设置连接板，以得到后地板横梁。
本发明实施例中后地板横梁本体由碳纤维预浸料层和玻璃纤维层铺叠而成，由于碳纤维预浸料具有良好的耐腐蚀、耐高温、耐摩擦和强度高的性能，因此可以增强后地板横梁本体的抗腐蚀性，增长使用寿命；并且设置本发明在碳纤维预浸料层的两侧设置了玻璃纤维层，将碳纤维预浸料层包覆，起到了保护后地板横梁本体中的碳纤维预浸料层的作用并提高后地板横梁本体的强度，提高后地板横梁的稳定性；同时本发明中碳纤维预浸料层的铺层角为0°、﹣ 45°、﹣45°、45°、45°、90°、90°、45°、45°、﹣45°、﹣45°、0°或0°、45°、 45°、﹣45°、﹣45°、90°、90°、﹣45°、﹣45°、45°、45°、0°，设置铺层角为±45°且±45°的铺层角对称分布在90°两侧，可以提高后地板横梁本体的抗扭矩能力，避免车辆发生碰撞时使得后地板横梁本体扭转发生破坏，提高安全性；另外由于碳纤维预浸料层和玻璃纤维层制成的后地板横梁本体与传统的钢板制成的后地板横梁本体相比质量更小，使得后地板横梁本体更加轻量化。
图2是本发明实施例提供的另一种后地板横梁的制作方法的流程图，如图2 所示，该方法包括：
步骤201；在模具中铺设第一玻璃纤维层，第一玻璃纤维层的铺层角为0°。
步骤201包括：采用规格为GEP215的玻璃纤维在模具中以铺层角为0°铺设出第一玻璃纤维层。
本发明实施例中，设置第一玻璃纤维层的铺层角为0°，其中铺层角为0°表明顺着纤维方向铺设，该种铺层角可以使第一玻璃纤维层的强度达到最高，提高抗拉性能。
步骤202：在第一玻璃纤维层上形成12层碳纤维预浸料层。
其中，12层碳纤维预浸料层的铺层角依次为0°、﹣45°、﹣45°、45°、45°、 90°、90°、45°、45°、﹣45°、﹣45°、0°或0°、45°、45°、﹣45°、﹣45°、90°、 90°、﹣45°、﹣45°、45°、45°、0°。
在步骤202中，12层碳纤维预浸料层均采用规格为12K的预浸料织物布形成，该预浸料织物布在室温干态下纤维体积含量为55％。
应当理解的是，12K代表碳纤维预浸料的规格，且碳纤维预浸料是由一束束碳纤维丝织造而成，那么12K则代表着碳纤维预浸料中包含了12000根碳纤维丝。
步骤202的一种实现方式中，12层碳纤维预浸料层的铺层角可以是0°、﹣45°、﹣45°、45°、45°、90°、90°、45°、45°、﹣45°、﹣45°、0°。即在12 层碳纤维预浸料层中的第一层碳纤维预浸料层的铺层角为0°，第二层的铺层角为﹣45°，第三层的铺层角为﹣45°，以此类推，第十二层的铺层角为0°。从该铺层顺序可以看出，在铺层角为90°的两侧最近的两层的铺层角均为45°，且铺层角为45°之后的铺层角也均为﹣45°，即本发明实施例中铺层角为±45°的碳纤维预浸料层对称铺设在铺层角为90°的两侧，这样铺设可以进一步增强抗扭转能力。
步骤202的另一种实现方式中，12层碳纤维预浸料层的铺层角可以是0°、 45°、45°、﹣45°、﹣45°、90°、90°、﹣45°、﹣45°、45°、45°、0°，与上述类似的是，在铺层角为90°的两侧最近的两层的铺层角均为-45°，且铺层角为-45°之后的铺层角也均为45°，即本发明实施例中铺层角为±45°的碳纤维预浸料层对称铺设在铺层角为90°的两侧，可以增强抗扭转能力，使后地板横梁本体的形变量较小，避免出现较大的形变，提高安全性。
步骤203：在12层碳纤维预浸料层上铺设第二玻璃纤维层，第二玻璃纤维层的铺层角为0°。
步骤203包括：采用规格为GEP215的玻璃纤维在12层碳纤维预浸料层上以铺层角为0°铺设出第二玻璃纤维层。
步骤203中，设置第二玻璃纤维层的铺层角为0°，可以提高第二玻璃纤维层的抗拉强度。
步骤204：在铺好的第一玻璃纤维层、12层碳纤维预浸料层和第二玻璃纤维层中预埋预设尺寸的螺纹孔块。
步骤204包括：按照步骤201-203中提及的铺层角依次铺设好第一玻璃纤维层、12层碳纤维预浸料层和第二玻璃纤维层，并在铺层中预埋预设尺寸的螺纹孔块。
其中，螺纹孔块的预设尺寸根据所需制作的后地板横梁本体的规格确定。在本发明实施例中，后地板横梁本体要求具有φ8的螺纹孔(如图3中c所示)，因此螺纹孔块为φ8的螺纹孔块。通过设置螺纹孔块可以通过模压成型工艺直接在后地板横梁本体上形成螺纹孔，避免后续为后地板横梁本体加工螺纹孔，简化制作工艺，提高制作效率。
需要说明的是，完成模压成型工艺后需将螺纹孔块取出，由于螺纹孔块呈圆柱状且其外壁设有外螺纹，因此取出时可以采用拧转的方式从后地板横梁中取出。
步骤205：对第一玻璃纤维层、多个碳纤维预浸料层和第二玻璃纤维层进行压制成型，以得到后地板横梁本体。
在步骤205中进行的压制成型为模压成型工艺，该工艺原料的损失小，可以节省制造成本。同时模压成型工艺制作的产品的内应力很低，且翘曲变形也很小，机械性能较稳定。
其中，进行模压成型工艺时，需要对模具均匀加热至250℃，使模具中铺设的第一玻璃纤维层、多个碳纤维预浸料层和第二玻璃纤维层固化，同时将模具内部抽至真空并加压，即可完成模压成型工艺。
在本发明实施例中，进行步骤205得到后地板横梁本体后，还需要执行步骤206和207，其中步骤206和步骤207相互独立无先后顺序。
步骤206：对后地板横梁本体切割边角。
步骤206中，通过对后地板横梁本体进行切割边角，可以将后地板横梁本体裁剪成所需的形状，使后地板横梁本体更美观且满足设计要求。
步骤207：对后地板横梁本体的外表面进行哑光处理。
步骤207中，对后地板横梁本体的外表面进行哑光处理，可以提高后地板横梁本体的外表面粗糙度，使其更加耐磨。
步骤207还可以包括在后地板横梁本体上距两端距离为20mm处位置开设φ13的通孔(如图3中b所示)，便于后地板横梁本体与其他连接件相连。
步骤208：采用钢板冲压成型成连接板。
其中，冲压成型是指靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件的加工成型方法。具体如何进行钢板的冲压成型为现有技术，本发明实施例在此不做过多描述。
步骤209：在后地板横梁本体上设置连接板，以得到后地板横梁。
步骤209中，连接板与后地板横梁本体连接时可以先使用胶水将连接板与后地板横梁本体胶结在一起，本发明实施例中，采用3MDP420胶水对连接板与后地板横梁本体进行胶结，且胶结时，3MDP420胶水的涂层厚度可以在 0.1-0.2mm之间，优选0.15mm。待胶水固化后，使用多个铆钉连接连接板与后地板横梁本体，对连接板与后地板横梁本体的连接进行进一步地加固，提高两者的连接稳定性。
图3是本发明实施例提供的一种后地板横梁的结构示意图，如图3所示，后地板横梁包括后地板横梁本体1和连接在后地板横梁本体1上的两块连接板 2，后地板横梁本体包括第一玻璃纤维层、层叠在第一玻璃纤维层上的12层碳纤维预浸料层、层叠在12层碳纤维预浸料层上的第二玻璃纤维层，12层碳纤维预浸料层的铺层角依次为0°、﹣45°、﹣45°、45°、45°、90°、90°、45°、45°、﹣45°、﹣45°、0°或0°、45°、45°、﹣45°、﹣45°、90°、90°、﹣45°、﹣45°、45°、45°、0°，第一玻璃纤维层和第二玻璃纤维层的铺层角为0°。
如图3所示，两个连接板2分别连接在后横梁本体1的两端。后地板横梁本体1包括底板11、第一侧板12和第二侧板13，第一侧板12和第二侧板13 垂直固定在底板11的同一侧面，底板11、第一侧板12和第二侧板13围成U形槽。如图4、5、6所示，第一侧板12为平板，第二侧板13为曲面板，曲面板的两端往中间延伸时同时向一侧偏移，第一侧板12和第二侧板13与固定在底板11相对的一端设有翻边。连接板2包括底板连接板21和两个翻边连接边22，两个翻边连接边22分别设置在底板连接板21的两侧，底板连接板21的一端突出于两个翻边连接边22，底板连接板21突出于翻边连接边22的一端与两个翻边连接边22连成与U形槽配合的凸起。
在本发明实施例中，第一玻璃纤维层和第二玻璃纤维层的厚度均为0.2mm，每个碳纤维预浸料层的厚度均为0.25-0.3mm，其中碳纤维预浸料层的优选厚度为0.25mm。经计算可知，12层碳纤维预浸料层的厚度为3mm，第一玻璃纤维层和第二玻璃纤维层的厚度之和为0.4mm，即后地板横梁本体的总厚度为 3.4mm。而传统的钢制后地板横梁本体的厚度通常为1.4mm，两者之间的厚度和质量数据表如下表1所示。
表1
| 材料 | 厚度(mm) | 质量(kg) |
| 钢制后地板横梁本体 | 1.4 | 1.515 |
| 本发明的后地板横梁本体 | 3.4 | 0.891 |
根据表1可知，在满足强度且不改变原有后地板横梁本体与连接板的连接方式的情况下，本发明提供的后地板横梁本体比钢制后地板横梁本体更轻，使本发明更加轻量化，便于使用。
如图3所示，两个连接板与后地板横梁本体通过胶水和铆钉连接(参见图3 中a所示)。其中，相邻两个铆钉之间的间距为12mm。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (10)
1.一种后地板横梁的制作方法，其特征在于，所述方法包括：
在模具中铺设第一玻璃纤维层，所述第一玻璃纤维层的铺层角为0°；
在所述第一玻璃纤维层上形成12层碳纤维预浸料层，所述12层碳纤维预浸料层的铺层角依次为0°、﹣45°、﹣45°、45°、45°、90°、90°、45°、45°、﹣45°、﹣45°、0°或0°、45°、45°、﹣45°、﹣45°、90°、90°、﹣45°、﹣45°、45°、45°、0°；
在所述12层碳纤维预浸料层上铺设第二玻璃纤维层，所述第二玻璃纤维层的铺层角为0°；
对所述第一玻璃纤维层、所述12层碳纤维预浸料层和所述第二玻璃纤维层模压成型，对模具均匀加热至250℃，使得模具中铺设的所述第一玻璃纤维层、所述12层碳纤维预浸料层和所述第二玻璃纤维层固化，同时将模具内部抽至真空并加压，以得到后地板横梁本体，所述后地板横梁本体包括底板、第一侧板和第二侧板，所述第一侧板和所述第二侧板垂直固定在所述底板的同一侧面，所述底板、所述第一侧板和所述第二侧板围成U形槽，所述第一侧板为平板，所述第二侧板为曲面板，所述曲面板的两端往中间延伸时同时向一侧偏移，所述第一侧板和所述第二侧板与固定在所述底板相对的一端设有翻边；
在所述后地板横梁本体上设置连接板，以得到后地板横梁，所述连接板有两个，两个所述连接板分别连接在所述后地板横梁本体的两端，所述连接板包括底板连接板和两个翻边连接边，两个所述翻边连接边分别设置在所述底板连接板的两侧，所述底板连接板的一端突出于两个所述翻边连接边，所述底板连接板突出于所述翻边连接边的一端与两个所述翻边连接边连成与所述U形槽配合的凸起。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述第一玻璃纤维层、所述12层碳纤维预浸料层和所述第二玻璃纤维层进行压制成型，以得到后地板横梁本体之前，所述方法还包括：
在铺好的所述第一玻璃纤维层、所述12层碳纤维预浸料层和所述第二玻璃纤维层中预埋预设尺寸的螺纹孔块。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述在所述后地板横梁本体上设置连接板，以得到后地板横梁之前，所述方法包括：
采用钢板冲压成型成所述连接板。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述在所述后地板横梁本体上设置连接板，以得到后地板横梁，包括：
使用胶水将所述连接板与所述后地板横梁本体胶结在一起，并使用多个铆钉连接所述连接板与所述后地板横梁本体。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述得到后地板横梁本体之后，所述方法还包括：
对所述后地板横梁本体切割边角。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述得到后地板横梁本体之后，所述方法还包括：
对所述后地板横梁本体的外表面进行哑光处理。
7.一种后地板横梁，所述后地板横梁包括后地板横梁本体和连接在所述后地板横梁本体上的两个连接板，其特征在于，所述后地板横梁本体包括第一玻璃纤维层、层叠在所述第一玻璃纤维层上的12层碳纤维预浸料层、层叠在所述12层碳纤维预浸料层上的第二玻璃纤维层，所述12层碳纤维预浸料层的铺层角依次为0°、﹣45°、﹣45°、45°、45°、90°、90°、45°、45°、﹣45°、﹣45°、0°或0°、45°、45°、﹣45°、﹣45°、90°、90°、﹣45°、﹣45°、45°、45°、0°，所述第一玻璃纤维层和所述第二玻璃纤维层的铺层角为0°，
所述后地板横梁本体包括底板、第一侧板和第二侧板，所述第一侧板和所述第二侧板垂直固定在所述底板的同一侧面，所述底板、所述第一侧板和所述第二侧板围成U形槽，所述第一侧板为平板，所述第二侧板为曲面板，所述曲面板的两端往中间延伸时同时向一侧偏移，所述第一侧板和所述第二侧板与固定在所述底板相对的一端设有翻边，
两个所述连接板分别连接在所述后地板横梁本体的两端，所述连接板包括底板连接板和两个翻边连接边，两个所述翻边连接边分别设置在所述底板连接板的两侧，所述底板连接板的一端突出于两个所述翻边连接边，所述底板连接板突出于所述翻边连接边的一端与两个所述翻边连接边连成与所述U形槽配合的凸起。
8.根据权利要求7所述的后地板横梁，其特征在于，所述第一玻璃纤维层和所述第二玻璃纤维层的厚度均为0.2mm，每个所述碳纤维预浸料层的厚度均为0.25-0.3mm。
9.根据权利要求7所述的后地板横梁，其特征在于，所述两个连接板与所述后地板横梁本体通过胶水和铆钉连接。
10.根据权利要求9所述的后地板横梁，其特征在于，相邻两个所述铆钉之间的间距为12mm。
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