CN219600459U - 复合材料板簧模具、复合材料板簧 - Google Patents

Abstract

复合材料板簧模具、复合材料板簧层间强度增强方法和复合材料板簧，涉及复合材料领域。为解决现有技术中存在的，复合材料的层间性能比金属材料低很多，在板簧受到弯曲变形时，层间产生分层，甚至纤维断裂，不但对汽车的正常使用产生影响，甚至可能威胁到乘客的安全性的问题，本发明提供的技术方案为：复合材料板簧模具，模具包括：上模具、下模具、上预成型坯和下预成型坯；上预成型坯和下预成形坯扣合后形成空腔；上预成型坯和下预成形坯设有相对的通孔；上模具和下模具扣合后形成的空腔形状与上预成型坯和下预成形坯扣合后的外部形状一致，且上模具和下模具相对的表面上设有凸起，凸起与通孔的数量、形状一致。适合于工程应用及产品量产。

Description

复合材料板簧模具、复合材料板簧

技术领域

涉及复合材料领域，具体涉及复合材料板簧强度增强。

背景技术

目前常用的汽车板簧多采用金属结构。随着结构轻量化设计的需求，传统金属钢、铝合金等结构已难满足减重的要求。纤维复合材料由于具有高的比强度、比刚度等力学特性，以及可设计性、轻量化特点，在轨道交通、航空航天等领域应用越来越广泛。

相比传统金属材料，复合材料能够提高结构的阻尼性，同时又具有减重效果。纤维复合材料在纤维方向的比刚、强度、阻尼性优于金属材料，但是复合材料的层间性能比金属材料低很多。

于2022年2月8日公开的，专利号为ZL202121931817.2的发明专利申请《用于制备复合材料板簧本体的模具、板簧本体和板簧总成》中公开了一种用于制备复合材料板簧本体的模具，该模具包括上模具和下模具，该上模具放置在该下模具的上方；该上模具的下表面在中心区域向上延伸形成有第一凹槽，该上模具的下表面在边缘区域向上延伸形成有第一台阶，该第一凹槽和该第一台阶之间形成有第一凸起；该下模具的上表面在中心区域向下延伸形成有第二凹槽；其中，该上模具放置在该下模具的上方时，该第一台阶的平行于该上模具的上表面与该第二凹槽的周围区域的上表面接触，该第一凹槽和该第二凹槽形成的空间与该板簧本体的外形相互匹配，该第一凸起的外侧和该第二凹槽的内侧之间形成有间隙。该模具能够在保证复合材料板簧的力学性能的基础上，切割毛刺或飞边。

不过其虽然解决了毛刺或飞边的问题，却依旧采用传统的复合材料来简单合模成型板簧。

在传统的复合材料来简单合模成型的板簧受到车载产生弯曲变形时，层间应力超出材料容许值产生分层，甚至纤维断裂，不但对汽车的正常使用产生影响，甚至可能威胁到乘客的安全性。

发明内容

为解决现有技术中存在的，复合材料的层间性能比金属材料低很多，在板簧受到车载产生弯曲变形时，层间应力超出材料容许值产生分层，甚至纤维断裂，不但对汽车的正常使用产生影响，甚至可能威胁到乘客的安全性的问题，本发明提供的技术方案为：

复合材料板簧模具，所述模具包括：

上模具、下模具、上预成型坯和下预成型坯；

所述上预成型坯和下预成形坯扣合后形成空腔；

所述上预成型坯和下预成形坯设有相对的通孔；

所述上模具和下模具扣合后形成的空腔形状与所述上预成型坯和下预成形坯扣合后的外部形状一致，且上模具和下模具相对的表面上设有凸起，所述凸起与所述通孔的数量、形状一致。

进一步，提供一个优选实施方式，所述上预成型坯和下预成形坯上的通孔均有20个。

进一步，提供一个优选实施方式，所述通孔为方形。

进一步，提供一个优选实施方式，所述上预成型坯和下预成形坯均为长条形结构。

进一步，提供一个优选实施方式，所述上预成型坯和下预成形坯均为平板结构。

进一步，提供一个优选实施方式，所述上预成型坯和下预成形坯均为弧形结构。

进一步，提供一个优选实施方式，所述上预成型坯和下预成形坯相接触的位置设有定位孔。

进一步，提供一个优选实施方式，所述定位孔有十个，均匀分布在所述上预成型坯和下预成形坯相接触的位置。

进一步，提供一个优选实施方式，所述上预成型坯和下预成形坯相接触的位置设有螺栓孔。

基于同一发明构思，本发明还提供了复合材料板簧，所述板簧的复合材料层间通过穿透所述复合材料的增强纤维进行增强。

与现有技术相比，本发明提供的技术方案的有益之处在于：

本发明提供的复合材料板簧层间强度增强方法，采用连续纤维增强了复合材料板簧层间性能，该工艺成型方法提高了复合材料板簧层间承载能力低的问题。

本发明提供的复合材料板簧模具，设计为上下模具、上下预成型坯组合模式，拆卸、组装简单。在完成层间连续纤维增强时，便于操作。

本发明提供的复合材料板簧模具，在上下预成型坯对复合材料合模后，可以通过预留的通孔对复合材料沿通孔轴向进行补强，经过层间增强后的产品，复合材料板簧层间承载能力有较大的提高。

本发明提供的复合材料板簧模具，通过该模具增强后的产品，成本与定制三维编织产品相比，成本较低。

适合于工程应用及产品量产。

附图说明

图1为实施方式一提供的复合材料板簧模具的立体示意图；

图2为图1的***图；

图3为图2的侧视图；

图4为实施方式一提供的上预成型坯的立体图；

图5为图4的俯视图；

图6为图4的仰视图；

图7为实施方式一提供的下预成型坯的立体图；

图8为图7的俯视图；

图9为图7的仰视图；

图10中从上至下分别为实施方式一提供的上模具的俯视、正视和仰视图；

图11中从上至下分别为实施方式一提供的下模具的俯视、正视和仰视图；

其中，1表示上模具，2表示下模具，3表示上预成型坯，4表示下预成型坯，5表示通孔，6表示凸起，7表示定位孔。

具体实施方式

为使本发明提供的技术方案的优点和有益之处体现得更清楚，现结合附图对本发明提供的技术方案进行进一步详细地描述，具体的：

实施方式一、结合图1-11说明本实施方式，本实施方式提供了复合材料板簧模具，所述模具包括：

上模具1、下模具2、上预成型坯3和下预成型坯4；

所述上预成型坯3和下预成形坯扣合后形成空腔；

所述上预成型坯3和下预成形坯设有相对的通孔5；

所述上模具1和下模具2扣合后形成的空腔形状与所述上预成型坯3和下预成形坯扣合后的外部形状一致，且上模具1和下模具2相对的表面上设有凸起6，所述凸起6与所述通孔5的数量、形状一致。

上预成型坯3和下预成型坯4合模后，在上预成型坯3和下预成型坯4的开孔处进行层间性能增强，采用连续纤维通过通孔5处。在每一个通孔5处可进行穿过层间的纤维增强，具体数量，可通过计算确定开孔的位置和数量。

具体的，复合材料板簧模具的使用方法为：

使用所述上预成型坯3和下预成型坯4对复合材料进行合模；

合模后通过所述通孔5，对所述复合材料进行增强；

增强后通过所述上模具1和下模具2对所述上预成型坯3和下预成型坯4进行合模。

具体的，在预成型产品层间增强后，先将合模后的上预成型坯3和下预成型坯4整体放置于下模具2中，通过定位孔7定位，将下模具2突出小块一一对应在下预成型模具的通孔5中；

上预成型坯3和下预成型坯4与下模具2固定后，再将上模具1与之固定，同样上模具1中的凸起6与上预成型坯3中通孔5，通过定位导向装置一一对应；

上模具1和下模具2与上预成型坯3和下预成型坯4组装合模后，可通过压机或螺栓紧固件对上模具1和下模具2施加压力，同时对中间的上预成型坯3和下预成型坯4施加压力，进而对复合材料板簧制品施加压力，保证产品质量；

经过产品热合、固化、脱模后得到成品；经过上模具1和下模具2以及上预成型坯3和下预成型坯4的压力合模，和层间连续纤维增强后，复合材料板簧孔隙率低，表面质量好，层间性能有较大的提高，可以用于商用汽车、重卡等载重较大的车型中。

上预成型坯3和下预成型坯4开孔的位置和数量，与产品层间增强程度相关；

其中，复合材料板簧为弧面层板结构，复合材料预成型体可以采用缠绕、铺放、、手糊工艺、RTM等多种工艺成型。在上预成型坯3和下预成型坯4中成型板簧主体后，在上预成型坯3和下预成型坯4中设计的开孔处，进行层间Z向连续纤维补强，增加了板簧的层间承载能力，提高了承载效率。

通过上预成型坯3和下预成型坯4上的定位孔7和螺栓孔，将二者连接在一起，目的是将预成型产品中的纤维固定，防止串动，以便下一步层间增强。

实施方式二、结合图4-9说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一提供的复合材料板簧模具的进一步限定，所述上预成型坯3和下预成形坯上的通孔5均有20个。

实施方式三、结合图4-9说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一提供的复合材料板簧模具的进一步限定，所述通孔5为方形。

实施方式四、结合图4-9说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一提供的复合材料板簧模具的进一步限定，所述上预成型坯3和下预成形坯均为长条形结构。

实施方式五、结合图4-9说明本实施方式，本实施方式是对实施方式四提供的复合材料板簧模具的进一步限定，所述上预成型坯3和下预成形坯均为平板结构。

实施方式六、结合图4-9说明本实施方式，本实施方式是对实施方式四提供的复合材料板簧模具的进一步限定，所述上预成型坯3和下预成形坯均为弧形结构。

实施方式其、结合图4-9说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一提供的复合材料板簧模具的进一步限定，所述上预成型坯3和下预成形坯相接触的位置设有定位孔7。

实施方式八、结合图4-9说明本实施方式，本实施方式是对实施方式七提供的复合材料板簧模具的进一步限定，所述定位孔7有十个，均匀分布在所述上预成型坯3和下预成形坯相接触的位置。

实施方式九、本实施方式是对实施方式一至八任意一项提供的复合材料板簧模具的进一步限定，所述上预成型坯3和下预成形坯相接触的位置设有螺栓孔。

实施方式十、本实施方式提供了复合材料板簧，所述板簧的复合材料层间通过穿透所述复合材料的增强纤维进行增强。

该实施方式提供的复合材料板簧，通过上述复合材料板簧模具实现。

以上通过几个具体实施方式对本发明提供的技术方案进行进一步详细地描述，是为了突出本发明提供的技术方案的优点和有益之处，不过以上所述的几个具体实施方式并不用于作为对本发明的限制，任何基于本发明的精神和原则范围内的，对本发明的合理修改和改进，实施方式的合理组合和等同替换等，均应当包含在本发明的保护范围之内。

在本说明书的描述中，仅为本发明的较佳实施例，不能以此限定本发明之权力范围；另外，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

Claims (10)

1.复合材料板簧模具，其特征在于，所述模具包括：

上模具、下模具、上预成型坯和下预成型坯；

所述上预成型坯和下预成形坯扣合后形成空腔；

所述上预成型坯和下预成形坯设有相对的通孔；

所述上模具和下模具扣合后形成的空腔形状与所述上预成型坯和下预成形坯扣合后的外部形状一致，且上模具和下模具相对的表面上设有凸起，所述凸起与所述通孔的数量、形状一致。

2.根据权利要求1所述的复合材料板簧模具，其特征在于，所述上预成型坯和下预成形坯上的通孔均有20个。

3.根据权利要求1所述的复合材料板簧模具，其特征在于，所述通孔为方形。

4.根据权利要求1所述的复合材料板簧模具，其特征在于，所述上预成型坯和下预成形坯均为长条形结构。

5.根据权利要求4所述的复合材料板簧模具，其特征在于，所述上预成型坯和下预成形坯均为平板结构。

6.根据权利要求4所述的复合材料板簧模具，其特征在于，所述上预成型坯和下预成形坯均为弧形结构。

7.根据权利要求1所述的复合材料板簧模具，其特征在于，所述上预成型坯和下预成形坯相接触的位置设有定位孔。

8.根据权利要求7所述的复合材料板簧模具，其特征在于，所述定位孔有十个，均匀分布在所述上预成型坯和下预成形坯相接触的位置。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的复合材料板簧模具，其特征在于，所述上预成型坯和下预成形坯相接触的位置设有螺栓孔。

10.复合材料板簧，其特征在于，所述板簧的复合材料层间通过穿透所述复合材料的增强纤维进行增强。