CN111649084A - 一种用拉挤工艺制造的车用复合材料板簧结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用拉挤工艺制造的车用复合材料板簧结构，包括截面固定的板簧本体，中部加载盒，端部连接卷耳，板簧本体由玻璃纤维粗纱机织物和树脂基并采用拉挤工艺制成，玻璃纤维粗纱机织物和树脂基添加的质量比为7:2‑4，其中拉挤工艺具体是将玻璃纤维粗纱机织物从内抽纱纱架上抽出，经过导纱装置将纱束牵引至胶槽内进行浸胶，将浸胶完成的玻璃纤维粗纱机织物穿过预固化装置，然后将预固化完成的产品送入模具口处，经过模具中的预热区、凝胶区和固化区后，再进行牵引切割后制得成品，本发明提供的板簧本体可以实现批量生产，单件成本比模压、缠绕和RTM成型的板簧低。

Description

一种用拉挤工艺制造的车用复合材料板簧结构
技术领域
本发明属于车用板簧领域，具体涉及一种应用于汽车悬架的用拉挤工艺制造的车用复合材料板簧结构。
背景技术
目前国内商用车用弹簧悬架大都为钢制，钢板弹簧是应用最广泛的一种弹性元件，它是由若干片等宽、不等长的合金弹簧片组合而成的一根近似等强度的弹性梁，汽车行驶时，车架上的载荷通过板簧传到加载盒上，再传到车桥上，期间由于板簧的弹性变形而起到缓冲作用。钢板弹簧结构简单，成本低廉，维修方便，并且能够起到导向的作用，片与片之间的摩擦也可以有一定的阻尼作用。但是钢板弹簧具有重量大、舒适性差等缺点。汽车发展越来越重视节能、环保、安全，同时顾客对商用车舒适性要求越高，钢板弹簧的应用越来越不符合商用车技术发展趋势。
采用复合材料板簧取代钢板弹簧，已经是国内外汽车行业的一种新型发展趋势。目前国内有部分汽车厂商已经开始着手进行复合材料板簧的研发，在复合材料的新材料工艺等方面已取得有效成果。
目前的复合材料板簧大都采用玻璃纤维+树脂制造，典型成型工艺有模压，缠绕和RTM(树脂传递模塑)。模压成型工艺采用玻璃纤维+树脂预浸料铺叠，在压机内加压加温固化，成型过程耗时长，批生产成本高；缠绕和RTM(树脂传递模塑)成型采用干纤维+树脂，通过模具加温固化制造，缠绕工艺制造板簧的质量不稳定，难以实现批生产；RTM成型工艺通过树脂注入方式，通过模具加热制造，生产投入成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种用拉挤工艺制造的车用复合材料板簧结构，采用玻璃纤维粗纱机织物和树脂基，经过将浸胶、预固化、拉挤模塑及固化、牵引、切割等工序拉挤制造成型，可以实现批量生产，单件成本比模压、缠绕和RTM成型的板簧低。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种用拉挤工艺制造的车用复合材料板簧结构，包括截面固定的板簧本体，中部加载盒，端部连接卷耳，所述板簧本体由玻璃纤维粗纱机织物和树脂基并采用拉挤工艺制成，其中玻璃纤维粗纱机织物和树脂基添加的质量比为7:2-4。
具体地，所述玻璃纤维粗纱机织物为E玻璃纤维织物。
具体地，所述树脂基为环氧树脂或聚酯树脂中的任意一种。
具体地，所述拉挤工艺具体为：将玻璃纤维粗纱机织物从内抽纱纱架上抽出，经过导纱装置将纱束牵引至胶槽内进行浸胶，将浸胶完成的玻璃纤维粗纱机织物穿过预固化装置，然后将预固化完成的产品送入模具口处，经过模具中的预热区、凝胶区和固化区后，再进行牵引切割后制得成品。
具体地，上述玻璃纤维粗纱机织物在胶槽内浸胶时间4-5分钟。
具体地，上述预固化装置内的温度为75-85℃。
具体地，上述模具预热区、凝胶区和固化区的温度分别为150℃，160℃，170℃，其中在凝胶区的凝胶时间为3-4min。
具体地，所述模具的长度为900-1200mm。
具体地，产品在模具内的拉挤速度为120-125mm/min，从入模到出模的7-10分钟。
具体地，板簧本体端部的端部连接卷耳通过第一螺栓与板簧本体连接，板簧本体中部的中部加载盒通过第二螺栓与板簧本体连接。
由以上的技术方案可知，本发明的有益效果是：
本发明用拉挤工艺制造的车用复合材料板簧结构，可以实现批量生产，单件成本比模压、缠绕和RTM成型的板簧低。其中，通过设置玻璃纤维粗纱机织物和树脂基合理的添加比，能有效的提升最终制得的板簧本体的各项力学性能；本发明通过设置合理的挤压速度和模具三区的温度，可有效的避免板簧本体上步进纹的出现，进而有效的提升产品的品质。
附图说明
图1为实施例1制造的复合材料板簧结构正视图；
图2为实施例1制造的复合材料板簧结构俯视图；
图3为实施例1板簧本体外形结构图；
图4为实施例1板簧本体的截面图。
其中，板簧本体-1，中部加载盒-2，端部连接卷耳-3，第一螺栓-4，第二螺栓-5。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。
实施例1
如图1、图2、图3、图4所示，其中R为板簧弧面半径；h为板簧弧高；L为板簧自由状态长度；W为板簧截面宽度；T为板簧厚度，一种用拉挤工艺制造的车用复合材料板簧结构，包括截面固定的板簧本体1，中部加载盒2，端部连接卷耳3，板簧本体1端部的端部连接卷耳3通过第一螺栓4与板簧本体1连接，板簧本体1中部的中部加载盒2通过第二螺栓5与板簧本体1连接，依据某轻卡车设计板簧结构：R＝1080mm，h＝110mm，L＝1056mm，W＝60mm，T＝24.17mm。
实施例2
实施例1中的板簧本体1是由玻璃纤维粗纱机织物和树脂基并采用拉挤工艺制成，在本实施例中，制备一个板簧本体1所需玻璃纤维粗纱机织物和树脂基添加的质量比为7:3。
在本实施例中，玻璃纤维粗纱机织物为E玻璃纤维织物E玻璃纤维织物的碱性氧化物含量很低，主要成分是铝硼硅酸盐，所用原料包括石英砂，蜡石、硼酸，各组分含量二氧化硅60％，氧化铝22％，氧化镁5％，氧化硼10％，氧化钾或氧化钠2％，氧化铁0.1％。
树脂基可以为环氧树脂或聚酯树脂中的任意一种，在本实施例中，树脂基选用环氧树脂。
具体地拉挤工艺具体为：将玻璃纤维粗纱机织物从内抽纱纱架上抽出，经过导纱装置将纱束牵引至胶槽内进行浸胶，其中胶槽内设置有挤胶辊，通过挤胶辊的松紧来控制上胶量，浸胶时间选用4分钟，导纱装置可以选用孔板导纱器，然后将浸胶完成的玻璃纤维粗纱机织物穿过预固化装置，在本实施例中，预固化装置内的温度为80℃，然后将预固化完成的产品送入模具口处，经过模具中的预热区、凝胶区和固化区后，再进行牵引切割后制得成品。
在本实施例中，模具选用钢模，模具的长度选用1m，并且模具的前端设置有循环水冷却系统，目的是避免树脂过早固化，在本实施例中，模具预热区、凝胶区和固化区的温度分别为150℃，160℃，170℃，其中产品在凝胶区的凝胶时间为3-4min。
在进行挤压参数设置时，拉挤速度相对于模具的三区温度更为重要，因此本实施例中，产品在模具内的拉挤速度为120mm/min，从入模到出模的7-10分钟，最终获得最优的板簧本体1的力学性能，提升了产品的品质。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改变、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用拉挤工艺制造的车用复合材料板簧结构，包括截面固定的板簧本体(1)，中部加载盒(2)，端部连接卷耳(3)，其特征在于，所述板簧本体(1)由玻璃纤维粗纱机织物和树脂基并采用拉挤工艺制成，其中玻璃纤维粗纱机织物和树脂基添加的质量比为7:2-4。
2.根据权利要求1所述的一种用拉挤工艺制造的车用复合材料板簧结构，其特征在于，所述玻璃纤维粗纱机织物为E玻璃纤维织物。
3.根据权利要求1所述的一种用拉挤工艺制造的车用复合材料板簧结构，其特征在于，所述树脂基为环氧树脂或聚酯树脂中的任意一种。
4.根据权利要求1-3任一所述的用拉挤工艺制造的车用复合材料板簧结构，其特征在于，所述拉挤工艺具体为：将玻璃纤维粗纱机织物从内抽纱纱架上抽出，经过导纱装置将纱束牵引至胶槽内进行浸胶，将浸胶完成的玻璃纤维粗纱机织物穿过预固化装置，然后将预固化完成的产品送入模具口处，经过模具中的预热区、凝胶区和固化区后，再进行牵引切割后制得成品。
5.根据权利要求4所述的一种用拉挤工艺制造的车用复合材料板簧结构，其特征在于，上述玻璃纤维粗纱机织物在胶槽内浸胶时间4-5分钟。
6.根据权利要求4所述的一种用拉挤工艺制造的车用复合材料板簧结构，其特征在于，上述预固化装置内的温度为75-85℃。
7.根据权利要求4所述的一种用拉挤工艺制造的车用复合材料板簧结构，其特征在于，上述模具预热区、凝胶区和固化区的温度分别为150℃，160℃，170℃，其中在凝胶区的凝胶时间为3-4min。
8.根据权利要求4所述的一种用拉挤工艺制造的车用复合材料板簧结构，其特征在于，所述模具的长度为900-1200mm。
9.根据权利要求8所述的一种用拉挤工艺制造的车用复合材料板簧结构，其特征在于，产品在模具内的拉挤速度为120-125mm/min，从入模到出模的7-10分钟。
10.根据权利要求1所述的一种用拉挤工艺制造的车用复合材料板簧结构，其特征在于，板簧本体(1)端部的端部连接卷耳(3)通过第一螺栓(4)与板簧本体(1)连接，板簧本体(1)中部的中部加载盒(2)通过第二螺栓(5)与板簧本体(1)连接。
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