CN114953509B - 螺旋弹簧成型模具、螺旋弹簧的成型方法及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺旋弹簧成型模具，包括下模、上模、设置于下模上的内模、缠绕在内模上的预成型体以及设置于上模和下模之间且与上模、下模和内模相配合的侧滑块，预成型体采用预浸料制作，内模上设置让预成型体嵌入的螺旋槽。本发明的螺旋弹簧成型模具，采用合理设计变线径、变螺距结构使螺旋弹簧具有可变刚度、同时能到达最佳减重效果，进一步改善整车舒适性；采用可拆解内模方式，可有效生产变线径、变螺距结构复合材料螺旋弹簧。本发明还公开了一种螺旋弹簧的成型方法和车辆。

Description

螺旋弹簧成型模具、螺旋弹簧的成型方法及车辆

技术领域

本发明属于模具技术领域，具体地说，本发明涉及一种螺旋弹簧成型模具、螺旋弹簧的成型方法及车辆。

背景技术

螺旋弹簧是汽车中广泛使用的底盘零件，主要用以缓和冲击或震动。复合材料螺旋弹簧相对传统金属螺旋弹簧可设计更强、更佳的耐腐蚀性、疲劳寿命更高、可减重50％左右。

现有技术中，如公开号为CN108081636A的专利文献中公开的复合材料螺旋弹簧为等刚度结构，没有变刚度弹簧在实际应用过程中更多的驾驶舒适性。公开号为CN106493971A的专利文献中公开的复合材料螺旋弹簧多为纤维丝束过树脂槽后在进行缠绕，纤维只有一个方向可设计性差、操作难度大工艺可行性低、树脂含量可控性差。公开号为CN103221199A的专利文献中公开的模具设计上采用硅胶内模工艺可行性不高，容易产出台阶错位问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种螺旋弹簧成型模具，目的是提高工艺可行性。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：螺旋弹簧的成型方法，采用螺旋弹簧成型模具，螺旋弹簧成型模具包括下模、上模、设置于下模上的内模、缠绕在内模上的预成型体以及设置于上模和下模之间且与上模、下模和内模相配合的侧滑块，预成型体采用预浸料制作，内模上设置让预成型体嵌入的螺旋槽；

侧滑块设置两个，两个侧滑块分别为第一侧滑块和第二侧滑块，内模位于第一侧滑块和第二侧滑块之间，下模上设置分别容纳第一侧滑块和第二侧滑块的两个容置槽，下模为水平设置，第一侧滑块和第二侧滑块的长度方向与下模、上模和内模的长度方向相平行，上模位于下模、内模、第一侧滑块和第二侧滑块的上方；下模、上模、第一侧滑块和第二侧滑块的材质为金属；

上模与下模为可拆卸式连接，上模与下模是通过螺栓实现可拆卸式连接；

第一侧滑块和第二侧滑块与上模通过侧面设计的斜面铲基结构可在上、下模具锁紧过程中向内推紧，从而夹紧内模及预成型体；上模与第一侧滑块和第二侧滑块构成斜楔机构，第一侧滑块和第二侧滑块为沿水平方向可移动的设置于下模上，上模具有分别与第一侧滑块和第二侧滑块相接触的两个驱动面，两个驱动面为倾斜设置的斜平面，上模相对于下模沿竖直方向进行直线移动；

所述螺旋弹簧的成型方法包括步骤：

S1、预成型体制备；

S2、内模制备；

S3、成型前准备；

S4、合模；

S5、成型；

S6、后处理；

其中，步骤S1中，将预浸料按设计角度裁切后，再将裁切后的预浸料的一端贴齐一根刚性管，最后使用卷管机将刚性管与预浸料一起搓成预成型体，完成预成型体的制备；刚性管位于预成型体的中心，预成型体由预浸料包裹；

刚性管为圆柱体，预浸料平铺在台面上，预浸料的第一部位的长度与第二部位的长度大小相同，预浸料的第一部位和第二部位的长度大于第三部位的长度，第一部位位于预浸料的宽度方向上的一端，第三部位位于预浸料的宽度方向上的另一端，从第二部位至第三部位，预浸料的长度逐渐减小；刚性管的长度与预浸料的第一部位的长度大小相同，第一部位与第二部位之间的距离小于第二部位与第三部位之间的距离；步骤S1中，将预浸料的第一部位与刚性管贴合，且使刚性管的两端分别与预浸料的第一部位的长度方向上的两端分别对齐，最后使用卷管机将刚性管与预浸料一起搓成预成型体，完成预成型体的制备，形成的预成型体为两端细、中间粗的结构；

步骤S2包括：

S201、内模灌注原模加工：使用金属材料加工出内模灌注原模；

S202、内模加工：使用耐高温树脂代木原材料灌入内模灌注原模中，固化处理后，形成内模，完成内模的制备；

步骤S3中，将预成型体盘附在内模的型腔内，使用卡箍将预成型体的两端固定在内模上；预成型体置于内模的螺旋槽中后，预成型体为沿螺旋槽延伸的螺旋形结构，预成型体完全填充内模表面设置的螺旋槽；

步骤S4中，将缠绕有预成型体的内模放入下模中，然后在下模上安装第一侧滑块和第二侧滑块，内模位于第一侧滑块和第二侧滑块之间，最后在下模上盖上上模，完成合模；

在合模步骤，上模向下移动，上模同时推动第一侧滑块和第二侧滑块在下模上进行直线移动，第一侧滑块和第二侧滑块作相向运动，最终完成合模，上模盖在下模、第一侧滑块和第二侧滑块上，上模与下模、第一侧滑块和第二侧滑块相配合，夹紧内模及预成型体；

步骤S5中，进行成型时，按所选择的预浸料成型工艺参数进行设置成型各段压力-时间、温度-时间曲线。

本发明还提供了一种车辆，包括采用所述的成型方法制备的螺旋弹簧。

本发明的螺旋弹簧成型模具，采用合理设计变线径、变螺距结构使螺旋弹簧具有可变刚度、同时能到达最佳减重效果，进一步改善整车舒适性；采用可拆解内模方式，可有效生产变线径、变螺距结构复合材料螺旋弹簧。

附图说明

图1是本发明可变刚度复合材料螺旋弹簧成型模具的分解示意图；

图2是内模的结构示意图；

图3是内模与预成型体的装配示意图；

图4是侧滑块与上模铲基结构示意图；

图5是变刚度螺旋弹簧的预浸料裁切示意图；

上述图中的标记均为：1、内模；2、预成型体；3、上模；4、第一侧滑块；5、下模；6、第二侧滑块；7、刚性管；8、预浸料。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更加全面的描述，附图中给出了本发明的若干实施例，但是本发明可以通过不同的形式来实现，并不限于文本所描述的实施例，相反的，提供这些实施例是为了使对本发明公开的内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上也可以存在居中的元件，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件，本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常连接的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语知识为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明，本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图3所示，本发明提供了一种螺旋弹簧成型模具，包括下模5、上模3、设置于下模5上的内模1、缠绕在内模1上的预成型体2以及设置于上模3和下模5之间且与上模3、下模5和内模1相配合的侧滑块，预成型体2为采用预浸料制作。内模1为圆柱体，内模1的外圆面上设置让预成型体2嵌入的螺旋槽，预成型体2置于内模1的螺旋槽中后，预成型体2为沿螺旋槽延伸的螺旋形结构。在本发明中，通过采用合理设计变线径、变螺距结构使螺旋弹簧具有可变刚度、同时能到达最佳减重效果，进一步改善整车舒适性。采用可拆解内模方式，可有效生产变线径、变螺距结构复合材料螺旋弹簧。

具体地说，如图1所示，在本实施例中，侧滑块设置两个，两个侧滑块分别为第一侧滑块4和第二侧滑块6，内模1位于第一侧滑块4和第二侧滑块6之间，下模5上设置分别容纳第一侧滑块4和第二侧滑块6的两个容置槽，下模5为水平设置，第一侧滑块4和第二侧滑块6的长度方向与下模5、上模3和内模1的长度方向相平行，上模3位于下模5、内模1、第一侧滑块4和第二侧滑块6的上方。下模5、上模3、第一侧滑块4和第二侧滑块6的材质为金属，上模3与下模5为可拆卸式连接。

作为优选的，上模3与下模5是通过螺栓实现可拆卸式连接的。如图4所示，第一侧滑块4和第二侧滑块6与上模3通过侧面设计的斜面铲基结构可在上、下模具锁紧过程中向内推紧，从而可以夹紧内模及预成型体。上模3与第一侧滑块4和第二侧滑块6构成斜楔机构，第一侧滑块4和第二侧滑块6为沿水平方向可移动的设置于下模5上，上模3具有分别与第一侧滑块4和第二侧滑块6相接触的两个驱动面，两个驱动面为倾斜设置的斜平面，上模3相对于下模5沿竖直方向进行直线移动。在合模步骤，上模3向下移动，上模3同时推动第一侧滑块4和第二侧滑块6在下模5上进行直线移动，第一侧滑块4和第二侧滑块6作相向运动，最终完成合模，上模3盖在下模5、第一侧滑块4和第二侧滑块6上，上模3与下模5、第一侧滑块4和第二侧滑块6相配合，夹紧内模及预成型体。

作为优选的，预成型体2的两端分别通过卡箍固定在内模1的两端，内模1的两端安装在下模5上。

本发明还提供了一种螺旋弹簧的成型方法，采用上述结构的螺旋弹簧成型模具，且包括如下的步骤：

S1、预成型体2制备；

S2、内模1制备；

S3、成型前准备；

S4、合模；

S5、成型；

S6、后处理。

如图5所示，在上述步骤S1中，将预浸料按设计角度裁切后，再将裁切后的预浸料的一端贴齐一根刚性管，最后使用卷管机将刚性管与预浸料一起搓成预成型体2，完成预成型体2的制备。刚性管位于预成型体2的中心，预成型体2由预浸料包裹。

如图5所示，刚性管为圆柱体，预浸料平铺在台面上，预浸料的第一部位的长度与第二部位的长度大小相同，预浸料的第一部位和第二部位的长度大于第三部位的长度，第一部位位于预浸料的宽度方向上的一端，第三部位位于预浸料的宽度方向上的另一端，从第二部位至第三部位，预浸料的长度逐渐减小。刚性管的长度与预浸料的第一部位的长度大小相同，第一部位与第二部位之间的距离小于第二部位与第三部位之间的距离。在上述步骤S1中，将预浸料的第一部位与刚性管贴合，且使刚性管的两端分别与预浸料的第一部位的长度方向上的两端分别对齐，最后使用卷管机将刚性管与预浸料一起搓成预成型体2，完成预成型体2的制备，形成的预成型体2为两端细、中间粗的结构。

如图5所示，在本实施例中，根据变刚度螺旋弹簧各部位线径大小按图示形状调整预浸料各部位尺寸，通过改变第一部位、第二部位和第三部位的尺寸，即可得到符合要求的预浸料裁切图，最终可以形成可不同刚度的螺旋弹簧。

上述步骤S2包括：

S201、内模1灌注原模加工：使用金属材料加工出内模1灌注原模；

S202、内模1加工：使用耐高温树脂代木原材料灌入内模1灌注原模中，固化处理后，形成内模1，完成内模1的制备。

在上述步骤S202中，使用的耐高温树脂代木原材料可耐120-150℃的高温，主要是螺旋弹簧所使用预浸料在这个温度范围内固化，因此相对应的代木内模必须能承受这个固化问题。

在上述步骤S3中，将预成型体2盘附在内模1的型腔内，使用卡箍将预成型体2的两端固定在内模1上。预成型体2置于内模1的螺旋槽中后，预成型体2为沿螺旋槽延伸的螺旋形结构，预成型体2完全填充内模1表面设置的螺旋槽。

在上述步骤S4中，将缠绕有预成型体2的内模1放入下模5中，然后在下模5上安装第一侧滑块4和第二侧滑块6，内模1位于第一侧滑块4和第二侧滑块6之间，最后在下模5上盖上上模3，完成合模。

在上述步骤S5中，进行成型时，按所选择的预浸料成型工艺参数进行设置成型各段压力-时间、温度-时间曲线。

在上述步骤S6中，完成成型后将产品与内模1取出，然后放入热烘箱中进行后固化处理，完成后固化处理后，将内模1与产品分离，获得产品，产品为螺旋弹簧。

本发明还提供了一种车辆，包括采用上述成型方法制备的螺旋弹簧。该螺旋弹簧可以用于车辆的底盘悬架系统中。

上述成型模具及成型方法，具有如下的优点：

1.采用预浸料制作复合材料螺旋弹簧提高了纤维角度可设计性，同时相对纤维含浸方式树脂含量控制更好，相应产品性能会更佳稳定；

2.内置刚性管可以将铺贴好的预浸料使用卷管机搓成预制体；

3.使用硬质可拆解内模1可避免软质硅胶内模1操作可行性低，同时硬质内模1合模过程能更好的避免软质硅胶内模1错位问题；

4.相对金属内模1拆分的复杂性、可行性低，可拆解内模1可破拆更便捷；

5.基于螺旋弹簧结构特殊性在模具上设计铲基结构滑块更好提供侧向压力。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.螺旋弹簧的成型方法，其特征在于，采用螺旋弹簧成型模具，螺旋弹簧成型模具包括下模、上模、设置于下模上的内模、缠绕在内模上的预成型体以及设置于上模和下模之间且与上模、下模和内模相配合的侧滑块，预成型体采用预浸料制作，内模上设置让预成型体嵌入的螺旋槽；

侧滑块设置两个，两个侧滑块分别为第一侧滑块和第二侧滑块，内模位于第一侧滑块和第二侧滑块之间，下模上设置分别容纳第一侧滑块和第二侧滑块的两个容置槽，下模为水平设置，第一侧滑块和第二侧滑块的长度方向与下模、上模和内模的长度方向相平行，上模位于下模、内模、第一侧滑块和第二侧滑块的上方；下模、上模、第一侧滑块和第二侧滑块的材质为金属；

上模与下模为可拆卸式连接，上模与下模是通过螺栓实现可拆卸式连接；

第一侧滑块和第二侧滑块与上模通过侧面设计的斜面铲基结构可在上、下模具锁紧过程中向内推紧，从而夹紧内模及预成型体；上模与第一侧滑块和第二侧滑块构成斜楔机构，第一侧滑块和第二侧滑块为沿水平方向可移动的设置于下模上，上模具有分别与第一侧滑块和第二侧滑块相接触的两个驱动面，两个驱动面为倾斜设置的斜平面，上模相对于下模沿竖直方向进行直线移动；

所述螺旋弹簧的成型方法包括步骤：

S1、预成型体制备；

S2、内模制备；

S3、成型前准备；

S4、合模；

S5、成型；

S6、后处理；

其中，步骤S1中，将预浸料按设计角度裁切后，再将裁切后的预浸料的一端贴齐一根刚性管，最后使用卷管机将刚性管与预浸料一起搓成预成型体，完成预成型体的制备；刚性管位于预成型体的中心，预成型体由预浸料包裹；

刚性管为圆柱体，预浸料平铺在台面上，预浸料的第一部位的长度与第二部位的长度大小相同，预浸料的第一部位和第二部位的长度大于第三部位的长度，第一部位位于预浸料的宽度方向上的一端，第三部位位于预浸料的宽度方向上的另一端，从第二部位至第三部位，预浸料的长度逐渐减小；刚性管的长度与预浸料的第一部位的长度大小相同，第一部位与第二部位之间的距离小于第二部位与第三部位之间的距离；步骤S1中，将预浸料的第一部位与刚性管贴合，且使刚性管的两端分别与预浸料的第一部位的长度方向上的两端分别对齐，最后使用卷管机将刚性管与预浸料一起搓成预成型体，完成预成型体的制备，形成的预成型体为两端细、中间粗的结构；

步骤S2包括：

S201、内模灌注原模加工：使用金属材料加工出内模灌注原模；

S202、内模加工：使用耐高温树脂代木原材料灌入内模灌注原模中，固化处理后，形成内模，完成内模的制备；

步骤S3中，将预成型体盘附在内模的型腔内，使用卡箍将预成型体的两端固定在内模上；预成型体置于内模的螺旋槽中后，预成型体为沿螺旋槽延伸的螺旋形结构，预成型体完全填充内模表面设置的螺旋槽；

步骤S4中，将缠绕有预成型体的内模放入下模中，然后在下模上安装第一侧滑块和第二侧滑块，内模位于第一侧滑块和第二侧滑块之间，最后在下模上盖上上模，完成合模；

在合模步骤，上模向下移动，上模同时推动第一侧滑块和第二侧滑块在下模上进行直线移动，第一侧滑块和第二侧滑块作相向运动，最终完成合模，上模盖在下模、第一侧滑块和第二侧滑块上，上模与下模、第一侧滑块和第二侧滑块相配合，夹紧内模及预成型体；

步骤S5中，进行成型时，按所选择的预浸料成型工艺参数进行设置成型各段压力-时间、温度-时间曲线。