CN113844073A - 一种拉挤成型复合材料模块化气瓶支架的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种拉挤成型复合材料模块化气瓶支架的制备工艺，通过对复合材料拉挤成型得到等截面长杆状气瓶支架模块原料，以实现低成本大规模生产，经过简单地切割即可得到气瓶支架模块、模块底座与模块顶盖，根据车辆对气瓶个数的要求进行排列组装，即可实现气瓶支架的生产工作，不同的气瓶数量进行不同形式的组装，省去传统钢制气瓶支架设计和加工环节，大幅压缩生产周期，降低生产成本，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明属于复合材料生产技术领域，具体涉及一种拉挤成型复合材料模块化气瓶支架的制备工艺。
背景技术
在全球节能减排的号召下，汽车零部件轻量化发展已成为必然趋势。气瓶支架是用于氢能源货车或客车承载氢气气瓶的支架，采用轻质高强的复合材料气瓶支架代替传统的金属气瓶支架已然是客货运氢能源汽车轻量化发展的重点方向。
传统金属气瓶支架采用方钢型材焊接而成，制作过程繁琐，连接精度低，维护性能差，一旦发生损坏整个气瓶支架需要整体更换，成本高昂且耗费大量工时。此外，针对不同的车型需要设计不同的气瓶支架，设计过程和装配过程各不相同，无法进行批量化生产加工。
发明内容
本发明提供一种拉挤成型复合材料模块化气瓶支架的制备工艺，通过拉挤成型得到等截面气瓶支架模块原料，以实现低成本大规模生产，经过简单地切割即可得到气瓶支架模块，根据车辆对气瓶个数的要求进行排列组装，即可实现气瓶支架的生产工作，不同的气瓶数量进行不同形式的组装，省去传统钢制气瓶支架设计和加工环节，大幅压缩生产周期，降低生产成本，提高生产效率。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种拉挤成型复合材料模块化气瓶支架的制备工艺，包括以下步骤：
(1)生产模块原料：使用连续纤维浸润树脂，通过模具拉挤成型制成等截面长杆状气瓶支架模块原料，其中气瓶支架模块原料沿前后方向布置且截面呈H型，气瓶支架模块原料的顶面与底面上下对称，气瓶支架模块原料顶面中部为向下凹陷的半圆面，半圆面直径与气瓶直径相适配，气瓶支架模块原料顶面左右两侧均水平，且气瓶支架模块原料左侧顶面设有第一定位件，右侧顶面设有第二定位件，气瓶支架模块原料左侧底面设有与第一定位件相适配的第三定位件，右侧底面设有与第二定位件相适配的第四定位件，气瓶支架模块原料的左侧面设有第五定位件，右侧面设有与第五定位件相适配的第六定位件；
(2)切割：将步骤(1)中的气瓶支架模块原料按照气瓶重量要求沿左右方向竖直切割相应的长度，得到气瓶支架模块，重复上述步骤，得到多个气瓶支架模块，并将得到的部分气瓶支架模块在中部处沿前后方向水平切割，形成模块底座和模块顶盖，模块底座对应气瓶支架模块的上部，模块顶盖对应气瓶支架模块的下部；
(3)组装：将步骤(2)中的气瓶支架模块、模块底座和模块顶盖按照设计要求进行组装，即将气瓶放置于模块底座顶面的半圆面上，然后将气瓶支架模块的底面与模块底座的顶面固定连接，将另一气瓶放置于气瓶支架模块顶面的半圆面上，然后将模块顶盖的底面与气瓶支架模块的顶面固定连接，得到气瓶支架组件，重复上述步骤，得到多个气瓶支架组件，然后将多个气瓶支架组件从左到右并排布置，且将左侧气瓶支架组件的右侧面与右侧相邻气瓶支架组件的左侧面固定连接，得到气瓶支架。
进一步地，步骤(1)中：连续纤维为碳纤维或玻璃纤维。
进一步地，步骤(1)中：第一定位件与第二定位件以气瓶支架模块原料轴线左右对称。
进一步地，步骤(1)中：第一定位件为沿前后方向布置的向上凸起，且第一定位件与气瓶支架模块原料等长；第三定位件为沿前后方向布置的凹槽。
进一步地，步骤(3)中：先将模块底座顶面上的左右两个向上凸起分别插入到气瓶支架模块底面上的左右两个凹槽内，然后将气瓶支架模块的底面与模块底座的顶面固定连接；先将气瓶支架模块顶面上的左右两个向上凸起分别插入到模块顶盖底面上的左右两个凹槽内，然后将模块顶盖的底面与气瓶支架模块的顶面固定连接。
进一步地，步骤(3)中：将气瓶支架模块的底面与模块底座的顶面通过螺栓或粘接固定连接，将模块顶盖的底面与气瓶支架模块的顶面通过螺栓或粘接固定连接。
进一步地，步骤(1)中：第五定位件为沿前后方向布置的向左凸起，且第五定位件与气瓶支架模块原料等长；第六定位件为沿前后方向布置的凹槽。
进一步地，步骤(3)中：先将右侧气瓶支架组件左侧面上的向左凸起插入到左侧相邻气瓶支架组件右侧面上的凹槽内，然后将左侧气瓶支架组件的右侧面与右侧相邻气瓶支架组件的左侧面固定连接。
进一步地，步骤(3)中：将左侧气瓶支架组件的右侧面与右侧相邻气瓶支架组件的左侧面通过螺栓或粘接固定连接。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明通过对复合材料使用拉挤成型工艺，可以快速得到大量气瓶支架模块原料，以实现低成本大规模生产；经过简单地切割即可得到气瓶支架模块，操作设备单一，切割方式简单；根据车辆对气瓶个数的要求进行排列组装，即可得到不同气瓶数量的气瓶支架，不同的气瓶数量进行不同形式的组装，省去传统钢制气瓶支架设计和加工环节，大幅压缩生产周期，降低生产成本，提高生产效率。
附图说明
图1为本发明中气瓶支架模块原料以及切割后得到的气瓶支架模块的立体结构示意图；
图2为图1中切割后得到的气瓶支架模块的放大立体结构示意图；
图3为图2中气瓶支架模块的正视图；
图4为图2中气瓶支架模块的另一方向的立体结构示意图；
图5为图4中气瓶支架模块切割后得到的模块底座的立体结构示意图；
图6为图4中气瓶支架模块切割后得到的模块顶盖的立体结构示意图；
图7为模块化气瓶支架组装示意图。
附图说明：1、气瓶支架模块原料，2、气瓶支架模块，3、模块底座，4、模块顶盖，5、半圆面，6、第一定位件，7、第二定位件，8、第三定位件，9、第四定位件，10、第五定位件，11、第六定位件，12、气瓶。
具体实施方式
本发明提供一种拉挤成型复合材料模块化气瓶支架的制备工艺，包括以下步骤：
(1)生产模块原料：使用连续纤维浸润树脂，通过模具拉挤成型制成等截面长杆状气瓶支架模块原料1，其中气瓶支架模块原料1沿前后方向布置且截面呈H型，气瓶支架模块原料1的顶面与底面以气瓶支架模块原料1轴线上下对称，气瓶支架模块原料1顶面中部为向下凹陷的半圆面5，半圆面5直径与气瓶12直径相适配，气瓶支架模块原料1顶面左右两侧均水平，且气瓶支架模块原料1左侧顶面设有第一定位件6，右侧顶面设有第二定位件7，第一定位件6与第二定位件7以气瓶支架模块原料1轴线左右对称，第一定位件6为沿前后方向布置的向上凸起，且第一定位件6与气瓶支架模块原料1等长，气瓶支架模块原料1左侧底面设有与第一定位件6相适配的第三定位件8，右侧底面设有与第二定位件7相适配的第四定位件9，第三定位件8为沿前后方向布置的凹槽，气瓶支架模块原料1的左侧面设有第五定位件10，右侧面设有与第五定位件10相适配的第六定位件11，第五定位件10为沿前后方向布置的向左凸起，且第五定位件10与气瓶支架模块原料1等长，第六定位件11为沿前后方向布置的凹槽；
(2)切割：将步骤(1)中的气瓶支架模块原料1按照气瓶重量要求沿左右方向竖直切割相应的长度，得到气瓶支架模块2，重复上述步骤，得到多个气瓶支架模块2，并将得到的部分气瓶支架模块2在中部处沿前后方向水平切割，形成模块底座3和模块顶盖4，模块底座3对应气瓶支架模块2的上部，模块顶盖4对应气瓶支架模块2的下部；
(3)组装：将步骤(2)中的气瓶支架模块2、模块底座3和模块顶盖4按照设计要求进行组装，即将气瓶12放置于模块底座3顶面的半圆面5上，然后将气瓶支架模块2的底面与模块底座3的顶面固定连接，将另一气瓶12放置于气瓶支架模块2顶面的半圆面5上，然后将模块顶盖4的底面与气瓶支架模块2的顶面固定连接，得到气瓶支架组件，重复上述步骤，得到多个气瓶支架组件，然后将多个气瓶支架组件从左到右并排布置，且将左侧气瓶支架组件的右侧面与右侧相邻气瓶支架组件的左侧面固定连接，得到气瓶支架。
其中，步骤(1)中：连续纤维为碳纤维或玻璃纤维。
其中，步骤(3)中：先将模块底座3顶面上的左右两个向上凸起分别插入到气瓶支架模块2底面上的左右两个凹槽内，然后将气瓶支架模块2的底面与模块底座3的顶面通过螺栓或粘接固定连接；先将气瓶支架模块2顶面上的左右两个向上凸起分别插入到模块顶盖4底面上的左右两个凹槽内，然后将模块顶盖4的底面与气瓶支架模块2的顶面通过螺栓或粘接固定连接。
其中，步骤(3)中：先将右侧气瓶支架组件左侧面上的向左凸起插入到左侧相邻气瓶支架组件右侧面上的凹槽内，然后将左侧气瓶支架组件的右侧面与右侧相邻气瓶支架组件的左侧面通过螺栓或粘接固定连接。
本发明中，以四个气瓶12组成的气瓶支架为例，需要气瓶支架模块2、模块底座3、模块顶盖4各两个。
Claims (9)
1.一种拉挤成型复合材料模块化气瓶支架的制备工艺，其特征在于包括以下步骤：
(1)生产模块原料：使用连续纤维浸润树脂，通过模具拉挤成型制成等截面长杆状气瓶支架模块原料，其中气瓶支架模块原料沿前后方向布置且截面呈H型，气瓶支架模块原料的顶面与底面上下对称，气瓶支架模块原料顶面中部为向下凹陷的半圆面，半圆面直径与气瓶直径相适配，气瓶支架模块原料顶面左右两侧均水平，且气瓶支架模块原料左侧顶面设有第一定位件，右侧顶面设有第二定位件，气瓶支架模块原料左侧底面设有与第一定位件相适配的第三定位件，右侧底面设有与第二定位件相适配的第四定位件，气瓶支架模块原料的左侧面设有第五定位件，右侧面设有与第五定位件相适配的第六定位件；
(2)切割：将步骤(1)中的气瓶支架模块原料按照气瓶重量要求沿左右方向竖直切割相应的长度，得到气瓶支架模块，重复上述步骤，得到多个气瓶支架模块，并将得到的部分气瓶支架模块在中部处沿前后方向水平切割，形成模块底座和模块顶盖，模块底座对应气瓶支架模块的上部，模块顶盖对应气瓶支架模块的下部；
(3)组装：将步骤(2)中的气瓶支架模块、模块底座和模块顶盖按照设计要求进行组装，即将气瓶放置于模块底座顶面的半圆面上，然后将气瓶支架模块的底面与模块底座的顶面固定连接，将另一气瓶放置于气瓶支架模块顶面的半圆面上，然后将模块顶盖的底面与气瓶支架模块的顶面固定连接，得到气瓶支架组件，重复上述步骤，得到多个气瓶支架组件，然后将多个气瓶支架组件从左到右并排布置，且将左侧气瓶支架组件的右侧面与右侧相邻气瓶支架组件的左侧面固定连接，得到气瓶支架。
2.根据权利要求1所述的一种拉挤成型复合材料模块化气瓶支架的制备工艺，其特征在于步骤(1)中：连续纤维为碳纤维或玻璃纤维。
3.根据权利要求1所述的一种拉挤成型复合材料模块化气瓶支架的制备工艺，其特征在于步骤(1)中：第一定位件与第二定位件以气瓶支架模块原料轴线左右对称。
4.根据权利要求3所述的一种拉挤成型复合材料模块化气瓶支架的制备工艺，其特征在于步骤(1)中：第一定位件为沿前后方向布置的向上凸起，且第一定位件与气瓶支架模块原料等长；第三定位件为沿前后方向布置的凹槽。
5.根据权利要求4所述的一种拉挤成型复合材料模块化气瓶支架的制备工艺，其特征在于步骤(3)中：先将模块底座顶面上的左右两个向上凸起分别插入到气瓶支架模块底面上的左右两个凹槽内，然后将气瓶支架模块的底面与模块底座的顶面固定连接；先将气瓶支架模块顶面上的左右两个向上凸起分别插入到模块顶盖底面上的左右两个凹槽内，然后将模块顶盖的底面与气瓶支架模块的顶面固定连接。
6.根据权利要求5所述的一种拉挤成型复合材料模块化气瓶支架的制备工艺，其特征在于步骤(3)中：将气瓶支架模块的底面与模块底座的顶面通过螺栓或粘接固定连接，将模块顶盖的底面与气瓶支架模块的顶面通过螺栓或粘接固定连接。
7.根据权利要求3所述的一种拉挤成型复合材料模块化气瓶支架的制备工艺，其特征在于步骤(1)中：第五定位件为沿前后方向布置的向左凸起，且第五定位件与气瓶支架模块原料等长；第六定位件为沿前后方向布置的凹槽。
8.根据权利要求7所述的一种拉挤成型复合材料模块化气瓶支架的制备工艺，其特征在于步骤(3)中：先将右侧气瓶支架组件左侧面上的向左凸起插入到左侧相邻气瓶支架组件右侧面上的凹槽内，然后将左侧气瓶支架组件的右侧面与右侧相邻气瓶支架组件的左侧面固定连接。
9.根据权利要求8所述的一种拉挤成型复合材料模块化气瓶支架的制备工艺，其特征在于步骤(3)中：将左侧气瓶支架组件的右侧面与右侧相邻气瓶支架组件的左侧面通过螺栓或粘接固定连接。
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