CN112776312A - 汽车防撞梁及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽车防撞梁及其制造方法，汽车防撞梁包括具有内腔的壳体、填充在内腔中的泡沫材料，壳体采用聚氨酯预浸料制作。制造方法，包括以下步骤：聚氨酯预浸料裁切；聚氨酯预浸料铺层；模压固化；修整及加工；装配。本汽车防撞梁及其制造方法，制作周期短，能满足大批量供货需求，模具开发周期短，开发费用低，具有更好的机械强度及更轻的使用重量，耐腐蚀性好，无需表面喷涂或电镀处理。

Description

汽车防撞梁及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种汽车防撞梁及其制造方法。
背景技术
目前，制造汽车防撞梁，尤其是后防撞梁，材料一般为金属材料，如高强度钢、铝合金、镁合金等。其具有以下缺点：1．金属后防撞梁一般采用冲压、辊压成型，需多道工序，成型周期较长；2． 金属后防撞梁成型需多个模具，模具开发成本高，开发周期6个月；3．金属后防撞梁一般采用860MPa高强度钢板，密度7.8g/cm3，质量大；4．金属后防撞梁需电泳涂装。
聚氨酯预浸料在机械性能方面更具优势，然而，目前其在汽车零部件上的开发、设计与应用上的极少，缺乏成熟的汽车部件产品设计与制件制备和应用经验。
发明内容
本发明的目的是要提供一种汽车防撞梁及其制造方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供了一种汽车防撞梁，包括具有内腔的壳体、填充在内腔中的泡沫材料，壳体采用聚氨酯预浸料制作。
进一步地，壳体包括中部、对称地设置在中部的左右两侧的两个侧部、分别连接在两个侧部的后侧的两个背板，中部和两个侧部形成内腔，侧部在前后方向上的尺寸大于中部在前后方向上的尺寸。
更进一步地，中部的壁厚大于等于3mm，侧部的壁厚大于等于3mm，背板的厚度大于等于5mm。
进一步地，泡沫材料为聚氨酯发泡材料或者EPP发泡材料。
本发明还提供了一种上述汽车防撞梁的制造方法，包括以下步骤：
a.聚氨酯预浸料裁切：按照设计对将聚氨酯预浸料片材进行裁切；
b.聚氨酯预浸料铺层：将裁切好的聚氨酯预浸料逐片逐层地铺贴至工装模具上，得到预成型料，工装模具的形状与腔体的形状相契合，形成壳体的背板的聚氨酯预浸料的铺贴层数多于形成壳体的中部的聚氨酯预浸料的铺贴层数，形成壳体的背板的聚氨酯预浸料的铺贴层数多于形成侧部的聚氨酯预浸料的铺贴层数；
c.模压固化：将预成型料放入模压模具内，合模进行模压固化成型，然后脱模得到半成品；
d.修整及加工：按照工艺需求对半成品进行修整及加工，得到壳体；
e.装配：将泡沫材料填装至壳体的腔体内。
进一步地，步骤b中，形成中部以及形成侧部的聚氨酯预浸料的铺贴层数均大于等于6层，形成背板的聚氨酯预浸料的铺贴层数大于等于10层。
进一步地，步骤b中，将聚氨酯预浸料铺贴至工装模具上时，同一层中的相邻两片聚氨酯预浸料之间相搭接。
进一步地，步骤b中，在铺贴聚氨酯预浸料时，将转角及翻折位置的聚氨酯预浸料剪出开口。
进一步地，步骤c中，设置模压模具温度为140～150℃，保压时间230～250s，保压压力240～260吨。
进一步地，步骤d中，对半成品进行修整及加工包括对半成品进行修边以及开孔。
由于上述技术方案运用，本发明汽车防撞梁及其制造方法，相较现有技术具有以下优点：
1、较金属防撞梁的制作周期，聚氨酯预浸料的固化成型周期在300s以内，模压成型后，可在高温模具上直接脱模，开始下一模的制作，较金属防撞梁节省10%成型周期，能满足大批量供货需求；
2、较金属防撞梁，聚氨酯预浸料模具开发周期为2-3个月，且开发费用可降低30-40%；
3、通过合理的结构设计和铺层方式，可以达到更好的机械强度及更轻的使用重量，最终聚氨酯预浸料后防撞梁质量较传统金属后防撞梁重量降低15-30%；
4、聚氨酯预浸料防撞梁耐腐蚀性好，无需表面喷涂或电镀处理。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的组件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是本发明中汽车防撞梁的一个实施例的结构示意图。
其中，附图标记说明如下：
1、中部；11、后壁；2、侧部；3、背板。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
在本发明的描述中，需要说明的是，有关指示方位或位置关系的术语，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
参考附图1，本实施例中的汽车防撞梁，它包括具有内腔的壳体、填充在所述内腔中的泡沫材料，壳体采用聚氨酯预浸料制作。
具体地，壳体包括中部、两个侧部2以及两个背板3。两个侧部2对称地设置在中部1的左右两侧，上述的内腔位于中部1和两个侧部2中。侧部2在前后方向上的尺寸大于中部1在前后方向上的尺寸。优选地，中部1在前后方向的尺寸，从中间处向左右两端逐渐增大，本实施例中的中部1的后侧壁呈弧形状。两个背板3分别设置在两个侧部2的后侧，背板3的厚度大于中部1及侧部2的壁厚。
在一种更为优选地的实施方案中，壳体的中部1位于汽车防撞梁的抵抗变形的区域，中部1的壁厚大于等于3mm，以增强汽车防撞梁抵抗压缩载荷的能力，具体地本实施例中为3.5mm；壳体的侧部2位于汽车防撞梁的低速碰撞吸能的区域，侧部2的壁厚大于等于3mm，以保证汽车防撞梁在碰撞中不发生整体失效，具体地本实施例中为3.5mm；背板3用于将防撞梁安装于车体上，为了保证连接的可靠性以及保证汽车防撞梁的强度性能，背板3的厚度大于等于5mm，具体地本实施例中为6mm。
泡沫材料为聚氨酯发泡材料或者EPP发泡材料。聚氨酯发泡材料及EPP发泡材料，具有质轻、比强度高、高回弹性、耐冲击、耐腐蚀、不易破损、价格低廉等优点。
本实施例中的聚氨酯预浸料采用600gsm（0-90）方格布及改性聚氨酯制造的预浸料，该改性聚氨酯对水分及温度不敏感，使用有效期长达1个月。
上述汽车防撞梁的制造方法，包括以下步骤：
a.聚氨酯预浸料裁切：按照设计对将聚氨酯预浸料片材进行裁切。优选地，使用CAD进行裁切图纸设计，将裁切图导入设备电脑，使用专用三轴裁切设备对预浸料片材进行裁切，裁切工序由电脑程序控制。
b.聚氨酯预浸料铺层：将裁切好的聚氨酯预浸料逐片逐层地铺贴至工装模具上，得到预成型料。工装模具的形状与腔体的形状相契合。在铺贴聚氨酯预浸料时，要按照工装模具的形状贴合工装模具的表面。形成壳体的背板3的聚氨酯预浸料的铺贴层数多于形成壳体的中部1的聚氨酯预浸料的铺贴层数，形成壳体的背板3的聚氨酯预浸料的铺贴层数多于形成侧部2的聚氨酯预浸料的铺贴层数。优选地，形成中部1以及形成侧部2的聚氨酯预浸料的铺贴层数均大于等于6层，形成背板3的聚氨酯预浸料的铺贴层数大于等于10层。本实施例中，形成中部1以及形成侧部2的聚氨酯预浸料的铺贴层数均为8层，形成背板3的聚氨酯预浸料的铺贴层数为13层。为了避免出现局部强度过低的问题，在铺贴聚氨酯预浸料时，同一层中的相邻两片聚氨酯预浸料之间相搭接，即一片聚氨酯预浸料的边缘搭接至另一片的边缘之上。优选地，在铺贴聚氨酯预浸料铺时，将转角及翻折位置的聚氨酯预浸料剪出开口，避免材料堆叠。
c.模压固化：设置模压模具温度为140～150℃，保压时间230～250s，保压压力240～260吨，将预成型料放入模压模具内，合模进行模压固化成型，然后脱模得到半成品。更为具体地，保压时间240s，保压压力250吨。
d.修整及加工：按照工艺需求对半成品进行修整及加工，得到壳体。具体地，使用水切割设备，依据图纸要求，将脱模后的产品放置在定位工装上，按照工艺要求，进行修边及开孔，从得到壳体。
e.装配：将泡沫材料填装至壳体的腔体内。
在一种更为优选的实施方案中，在压制前，对模具表面进行清理清洁，使用清洗剂去除油污及残留物，并将脱模剂均匀喷在模具上下表面。
上述实施例中的汽车防撞梁及其制造方法，相较金属防撞梁，制作周期短，能满足大批量供货需求，模具开发周期短，开发费用低，具有更好的机械强度及更轻的使用重量，耐腐蚀性好，无需表面喷涂或电镀处理。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种汽车防撞梁，其特征在于：它包括具有内腔的壳体、填充在所述内腔中的泡沫材料，所述壳体采用聚氨酯预浸料制作。
2.根据权利要求1所述的汽车防撞梁，其特征在于：所述壳体包括中部（1）、对称地设置在所述中部（1）的左右两侧的两个侧部（2）、分别连接在所述两个侧部（2）的后侧的两个背板（3），所述中部和所述两个侧部（2）形成所述内腔，所述侧部（2）在前后方向上的尺寸大于所述中部（1）在前后方向上的尺寸。
3.根据权利要求2所述的汽车防撞梁，其特征在于：所述中部（1）的壁厚大于等于3mm，所述侧部（2）的壁厚大于等于3mm，所述背板（3）的厚度大于等于5mm。
4.根据权利要求1所述的汽车防撞梁，其特征在于：所述泡沫材料为聚氨酯发泡材料或者EPP发泡材料。
5.一种权利要求1-4中任一项所述的汽车防撞梁的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.聚氨酯预浸料裁切：按照设计对将聚氨酯预浸料片材进行裁切；
b.聚氨酯预浸料铺层：将裁切好的聚氨酯预浸料逐片逐层地铺贴至工装模具上，得到预成型料，所述工装模具的形状与所述腔体的形状相契合，形成所述壳体的背板（3）的聚氨酯预浸料的铺贴层数多于形成所述壳体的中部（1）的聚氨酯预浸料的铺贴层数，形成所述壳体的背板（3）的聚氨酯预浸料的铺贴层数多于形成所述侧部（2）的聚氨酯预浸料的铺贴层数；
c.模压固化：将所述预成型料放入模压模具内，合模进行模压固化成型，然后脱模得到半成品；
d.修整及加工：按照工艺需求对所述半成品进行修整及加工，得到所述壳体；
e.装配：将泡沫材料填装至所述壳体的腔体内。
6.根据权利要求5所述的汽车防撞梁的制造方法，其特征在于：所述步骤b中，形成所述中部（1）以及形成所述侧部（2）的聚氨酯预浸料的铺贴层数均大于等于6层，形成所述背板（3）的聚氨酯预浸料的铺贴层数大于等于10层。
7.根据权利要求5所述的汽车防撞梁的制造方法，其特征在于：所述步骤b中，将聚氨酯预浸料铺贴至工装模具上时，同一层中的相邻两片聚氨酯预浸料之间相搭接。
8.根据权利要求5述的汽车防撞梁的制造方法，其特征在于：所述步骤b中，在铺贴聚氨酯预浸料时，将转角及翻折位置的聚氨酯预浸料剪出开口。
9.根据权利要求5所述的汽车防撞梁的制造方法，其特征在于：所述步骤c中，设置所述模压模具温度为140～150℃，保压时间230～250s，保压压力240～260吨。
10.根据权利要求5述的汽车防撞梁的制造方法，其特征在于：所述步骤d中，对半成品进行修整及加工包括对半成品进行修边以及开孔。
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