CN114905768A - 一种汽车板簧的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车板簧的加工方法，涉及车辆加工技术领域，本发明的汽车板簧的加工方法，包括对线状的复合纤维材料施加张紧力；将张紧后的复合纤维材料在工装上缠绕多圈以形成筒状复合纤维圈；将复合纤维圈从工装上分离；将复合纤维圈沿筒状的轴向切割，以得到切割后的多个板簧预制件；将板簧预制件固化成型以得到板簧。本发明提供的汽车板簧的加工方法，在复合纤维材料缠绕在工装外壁之前，预先对复合纤维材料施加张紧力，使得制备得到的板簧具有较高的强度。

Description

一种汽车板簧的加工方法

技术领域

本发明涉及车辆加工技术领域，具体而言，涉及一种汽车板簧的加工方法。

背景技术

随着车辆轻量化研究的不断深入，传统的金属材料因自重较大越来越难以满足车辆的设计要求。高性能纤维的树脂基复合材料(如碳纤维、玻璃纤维复合材料)因其重量轻、强度高、刚度大、抗疲劳性能优异以及使用寿命较长等优点成为传统金属材料的重要替代材料。

采用复合材料制备车辆零件，大多都采用传统的成型工艺，如模压成型，树脂传递模塑成型或缠绕成型。其中，缠绕成型因得到的产品可靠性高、生产效率高和成本低而广泛应用于车辆板簧的制备。然而，现有的用于缠绕成型工艺，多根复合纤维材料在合股、固化剂预浸后直接缠绕在芯模上，如此，得到板簧强度较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽车板簧的加工方法，其能够提高板簧的强度。

本发明的实施例是这样实现的：

一种汽车板簧的加工方法，其包括：对线状的复合纤维材料施加张紧力；将张紧后的复合纤维材料在工装上缠绕多圈以形成筒状复合纤维圈；将复合纤维圈从工装上分离；将复合纤维圈沿筒状的轴向切割，以得到切割后的多个板簧预制件；将板簧预制件固化成型以得到板簧。

可选的，作为一种可实施的方式，对线状的复合纤维材料施加张紧力包括：将复合纤维材料伸入相对间隔设置的两个压辊之间，驱动两个压辊相向转动，两个压辊滚动挤压张紧后的复合纤维材料。

可选的，作为一种可实施的方式，将张紧后的复合纤维材料在工装上缠绕多圈以形成筒状复合纤维圈包括：将张紧后的复合纤维材料沿工装的周向和轴向交替缠绕多圈，以在工装上形成筒状复合纤维圈。

可选的，作为一种可实施的方式，对线状的复合纤维材料施加张紧力之前，方法还包括：将复合纤维材料置入第一浸润剂内浸润；将复合纤维圈从工装上分离之前，方法还包括：对复合纤维圈进行干燥固化。

可选的，作为一种可实施的方式，将板簧预制件固化成型以得到板簧包括：将板簧预制件置于盛放第二浸润剂的模具中；对模具抽真空以使第二浸润剂渗入板簧预制件的孔隙内；对板簧预制件进行干燥固化以得到板簧。

可选的，作为一种可实施的方式，工装包括至少两个首尾依次连接的工装片，相邻的两个工装片的连接处形成第一拐角，复合纤维材料依次缠绕在至少两个工装片的表面。

可选的，作为一种可实施的方式，将复合纤维圈沿筒状的轴向切割，以得到切割后的多个板簧预制件包括：在复合纤维圈的第二拐角处，将复合纤维圈沿筒状的轴线切割，以得到切割后的多个板簧预制件，其中，第二拐角与第一拐角一一对应。

可选的，作为一种可实施的方式，第一浸润剂和第二浸润剂均包括环氧树脂和固化剂。

可选的，作为一种可实施的方式，复合纤维材料为玻璃纤维或碳纤维。

可选的，作为一种可实施的方式，复合纤维材料包括多根，多根复合纤维材料被第一浸润剂粘接合并为一股。

本发明实施例的有益效果包括：

本发明提供的汽车板簧的加工方法，其包括：对线状的复合纤维材料施加张紧力；将张紧后的复合纤维材料在工装上缠绕多圈以形成筒状复合纤维圈；将复合纤维圈从工装上分离；将复合纤维圈沿筒状的轴向切割，以得到切割后的多个板簧预制件；将板簧预制件固化成型以得到板簧。上述汽车板簧的加工方法，在复合纤维材料缠绕在工装外壁之前，预先对复合纤维材料施加张紧力，使得制备得到的板簧具有较高的强度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例提供的汽车板簧的加工方法的流程图之一；

图2为本发明实施例提供的编织设备的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的汽车板簧的加工方法的流程图之二；

图4为本发明实施例提供的编织设备中第二机械手的结构示意图；

图5为图4中A处的局部放大示意图；

图6为本发明实施例提供的汽车板簧的加工方法的流程图之三；

图7为本发明实施例提供的汽车板簧的加工方法的流程图之四；

图8为本发明实施例提供的汽车板簧的加工方法的流程图之五；

图9为本发明实施例提供的汽车板簧的加工方法的流程图之六。

图标：100-编织设备；110-第一机械手；120-第二机械手；130-工装；131-工装片；132-第一拐角；140-第一压辊；150-第二压辊。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参照图1，本实施例提供一种汽车板簧的加工方法，其包括：

S100：对线状的复合纤维材料施加张紧力。

S200：将张紧后的复合纤维材料在工装上缠绕多圈以形成筒状复合纤维圈。

S300：将复合纤维圈从工装上分离。

S400：将复合纤维圈沿筒状的轴向切割，以得到切割后的多个板簧预制件。

S500：将板簧预制件固化成型以得到板簧。

在缠绕前，对复合纤维材料施加张紧力，然后将张紧后的复合纤维材料沿工装130的外壁缠绕多圈，形成与工装130的形状相同并包裹工装130的筒状复合纤维圈。待复合纤维圈固化定型后，将复合纤维圈从工装130上拆除，并对复合纤维圈沿其轴向进行切割，以得到板簧预制件。最后将板簧预制件固化成型即可得到板簧。

本实施例中，对复合纤维材料施加张紧力的方式不作限定，只要能够使复合纤维材料具备一定的张紧力即可。示例地，可以将复合纤维材料依次缠绕在相互平行的两个压辊上，通过调整两个压辊之间的轴向距离，以调整复合纤维材料的张紧力。或者，将复合纤维材料穿入相互平行的两个压辊之间，通过两个压辊的滚动挤压，使复合纤维材料具备一定的张紧力，再通过调整两个压辊之间的夹紧力以调整复合纤维材料的张紧力。实际应用时，可以通过板簧的偏频、弧高等影响因素，计算制造板簧时所需复合纤维材料的张紧力。

应理解，复合纤维材料前端还受到拉扯线束前进的拉力，以使复合纤维材料缠绕在工装130上。工装130外壁的局部形状应与待加工得到的板簧形状应相同，以保证得到的复合纤维圈能够经切割后得到所需的板簧。

示例地，如图2所示，通过图2中的编织设备100采用上述汽车板簧的加工方法制备板簧。具体的，编织设备100包括第一机械手110和第二机械手120，第一机械手110用于固定工装130并可带动工装130运动，第二机械手120上设有上料机构、浸润机构、张紧机构和运动机构等，复合纤维材料经上述多个机构后由第二机械手120伸出，第二机械手120带动复合纤维材料缠绕在工装130的外壁上。第二机械手120上的张紧机构使复合纤维材料具备一定的张紧力。

上述汽车板簧的加工方法，在复合纤维材料缠绕在工装130外壁之前，预先对复合纤维材料施加张紧力，使制备得到的板簧具有较高的强度。

可选的，本发明实施例的一种可实现的方式中，复合纤维材料为玻璃纤维或碳纤维。

玻璃纤维或碳纤维具有重量轻、强度高、刚度大、抗疲劳性能优异以及使用寿命较长等优点，采用玻璃纤维或碳纤维制备得到的板簧既具有较轻的重量，还具有较高的强度和使用寿命。

请参照图3至图5，可选的，本发明实施例的一种可实现的方式中，对线状的复合纤维材料施加张紧力包括：

S110：将复合纤维材料伸入相对间隔设置的两个压辊之间，驱动两个压辊相向转动，两个压辊滚动挤压张紧后的复合纤维材料。

本实施例中，通过相互平行的两个压辊(第一压辊140和第二压辊150)将复合纤维材料夹住并对其进行滚动挤压，复合纤维材料前端受到拉力作用，在两个压辊处还受到阻力，拉力和阻力的共同作用使复合纤维材料具有的张紧力。通过改变第一压辊140和第二压辊150之间夹紧力的大小，可以改变复合纤维材料的张紧力。本实施例中，两个压辊可以在复合纤维材料的带动下相向转动。

请参照图6，可选的，本发明实施例的一种可实现的方式中，将张紧后的复合纤维材料在工装上缠绕多圈以形成筒状复合纤维圈包括：

S210：将张紧后的复合纤维材料沿工装的周向和轴向交替缠绕多圈，以在工装上形成筒状复合纤维圈。

将张紧后的复合纤维材料沿工装130的周向缠绕以使得到的复合纤维圈具备预设厚度，该预设厚度与所需的板簧的厚度相同；将张紧后的复合纤维材料沿工装130的轴向缠绕以使得到的复合纤维圈具备预设宽度，该预设宽度与所需的板簧的宽度相同。沿工装130的周向缠绕和沿工装130的轴向缠绕交替进行，以得到具有预设厚度和预设宽度的复合纤维圈。

请参照图7，可选的，本发明实施例的一种可实现的方式中，对线状的复合纤维材料施加张紧力之前，方法还包括：

S600：将复合纤维材料置入第一浸润剂内浸润。

将复合纤维圈从工装上分离之前，方法还包括：

S700：对复合纤维圈进行干燥固化。

在对复合纤维材料施加张紧力之前，先将复合纤维材料置于第一浸润剂内浸润，以增强复合纤维材料的纤维强度，同时，若复合纤维材料的数量为多根，还可以使多根复合纤维材料之间的结合更加紧密。在将复合纤维圈从工装上拆除之前，对其进行固化成型操作，以提高复合纤维圈的强度。

可选的，本发明实施例的一种可实现的方式中，复合纤维材料包括多根，多根复合纤维材料被第一浸润剂粘接合并为一股，以提高制备得到的板簧的强度。

请参照图8，可选的，本发明实施例的一种可实现的方式中，将板簧预制件固化成型以得到板簧包括：

S510：将板簧预制件置于盛放第二浸润剂的模具中。

S520：对模具抽真空以使第二浸润剂渗入板簧预制件的孔隙内。

S530：对板簧预制件进行干燥固化以得到板簧。

将切割得到的板簧预制件放入模具中，通过真空负压，加第二浸润剂使板簧预制件固化成型。负压使第二浸润剂渗入板簧预制件的微孔间隙中，以增加板簧预制件的致密度。经固化成型后的板簧预制件即为板簧。

可选的，本发明实施例的一种可实现的方式中，第一浸润剂和第二浸润剂均包括环氧树脂和固化剂。

环氧树脂具有较好的耐热性和电绝缘性，并与复合纤维材料之间具有良好的粘接性能，且可在多种工艺中灵活使用。经环氧树脂浸润后的复合纤维材料具有较好的纤维强度。固化剂可使环氧树脂固化，以使复合纤维圈或板簧预制件固化成型。

请参照图2，可选的，本发明实施例的一种可实现的方式中，工装130包括至少两个首尾依次连接的多个工装片131，相邻的两个工装片131的连接处形成第一拐角132，复合纤维材料依次缠绕在至少两个工装片131的表面。

工装片131的数量可以为两个、三个或者更多个，其数量可由一个复合纤维圈经切割后需要得到的板簧预制件的数量决定。示例地，若一个复合纤维圈经切割后需要得到四个板簧预制件，则工装片131的数量为四个。至少两个工装片131的形状和尺寸可以相同，也可以不同，具体可以根据所需要制备得到的板簧的形状和尺寸确定。示例地，若需要制备得到的板簧的形状和尺寸均相同，则至少两个工装片131的形状和尺寸均相同；若需要制备得到的板簧的形状和尺寸互不相同，则至少两个工装片131的形状和尺寸也互不相同。通过相互连接的两个工装片131之间的第一拐角132以确立切割前相邻的两个板簧预制件之间的边界。复合纤维材料缠绕在至少两个工装片131的表面，以此得到的复合纤维圈经切割后可形成至少两个板簧预制件。

请参照图9，可选的，本发明实施例的一种可实现的方式中，将复合纤维圈沿筒状的轴向切割，以得到切割后的多个板簧预制件包括：

S410：在复合纤维圈的第二拐角处，将复合纤维圈沿筒状的轴线切割，以得到切割后的多个板簧预制件，其中，第二拐角与第一拐角一一对应。

复合纤维材料缠绕在四个工装片131的外侧，在工装130的第一拐角132处改变缠绕方向，使得缠绕后得到的复合纤维圈具有与工装130上的第一拐角132一一对应的第二拐角。应理解，在复合纤维圈与工装130分离之前，第二拐角包裹第一拐角132。复合纤维圈具有四个第二拐角，在四个第二拐角处，沿复合纤维圈的轴向进行切割，即可同时得到四个板簧预制件。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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)

1.一种汽车板簧的加工方法，其特征在于，所述方法包括：

对线状的复合纤维材料施加张紧力；

将张紧后的所述复合纤维材料在工装上缠绕多圈以形成筒状复合纤维圈；

将所述复合纤维圈从所述工装上分离；

将所述复合纤维圈沿筒状的轴向切割，以得到切割后的多个板簧预制件；

将所述板簧预制件固化成型以得到板簧。

2.根据权利要求1所述的汽车板簧的加工方法，其特征在于，所述对线状的复合纤维材料施加张紧力包括：

将复合纤维材料伸入相对间隔设置的两个压辊之间，驱动两个所述压辊相向转动，两个所述压辊滚动挤压张紧后的所述复合纤维材料。

3.根据权利要求1所述的汽车板簧的加工方法，其特征在于，所述将张紧后的所述复合纤维材料在工装上缠绕多圈以形成筒状复合纤维圈包括：

将张紧后的所述复合纤维材料沿工装的周向和轴向交替缠绕多圈，以在所述工装上形成筒状复合纤维圈。

4.根据权利要求1所述的汽车板簧的加工方法，其特征在于，所述对线状的复合纤维材料施加张紧力之前，所述方法还包括：

将复合纤维材料置入第一浸润剂内浸润；

所述将所述复合纤维圈从所述工装上分离之前，所述方法还包括：

对所述复合纤维圈进行干燥固化。

5.根据权利要求4所述的汽车板簧的加工方法，其特征在于，所述将所述板簧预制件固化成型以得到板簧包括：

将所述板簧预制件置于盛放第二浸润剂的模具中；

对所述模具抽真空以使所述第二浸润剂渗入所述板簧预制件的孔隙内；

对所述板簧预制件进行干燥固化以得到板簧。

6.根据权利要求1所述的汽车板簧的加工方法，其特征在于，所述工装包括至少两个首尾依次连接的工装片，相邻的两个所述工装片的连接处形成第一拐角，所述复合纤维材料依次缠绕在至少两个所述工装片的表面。

7.根据权利要求6所述的汽车板簧的加工方法，其特征在于，所述将所述复合纤维圈沿筒状的轴向切割，以得到切割后的多个板簧预制件包括：

在所述复合纤维圈的第二拐角处，将所述复合纤维圈沿筒状的轴线切割，以得到切割后的多个板簧预制件，其中，所述第二拐角与所述第一拐角一一对应。

8.根据权利要求5所述的汽车板簧的加工方法，其特征在于，所述第一浸润剂和所述第二浸润剂均包括环氧树脂和固化剂。

9.根据权利要求1所述的汽车板簧的加工方法，其特征在于，所述复合纤维材料为玻璃纤维或碳纤维。

10.根据权利要求4所述的汽车板簧的加工方法，其特征在于，所述复合纤维材料包括多根，多根所述复合纤维材料被所述第一浸润剂粘接合并为一股。

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