[發(fā)明專利]一種變剛度復(fù)合材料螺旋彈簧的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010096058.6
• 申請日: 2020-02-17
• 公開（公告）號: CN111331877B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 柯俊;徐敬恩;高晉;唐宇欣
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江理工大學(xué)
• 主分類號: B29C70/34
• 分類號: B29C70/34;B29C70/54;B29C45/14;B29C45/17;B29C45/26;B29L31/00
• 代理公司: 紹興市知衡專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33277
• 代理人: 施春宜

本發(fā)明涉及一種變剛度復(fù)合材料螺旋彈簧的制備方法，其包括如下工藝步驟：1)，選材：2)，制備預(yù)成型體：3)，固化成型：4)，后固化及后處理，最終制得變剛度復(fù)合材料螺旋彈簧。所述彈簧的簧絲變直徑、變中經(jīng)及變螺距，且具有漸變特性。本發(fā)明的變剛度復(fù)合材料螺旋彈簧的制備方法通過碳纖維預(yù)浸料卷曲形成復(fù)合材料螺旋彈簧的變直徑預(yù)成型體，形成的預(yù)成型體不但纖維連續(xù)，而且具有漸變梯度，與編織形成的變直徑碳纖維包覆層一起作用，從而保證變剛度復(fù)合材料螺旋彈簧的力學(xué)性能。

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及一種變剛度復(fù)合材料螺旋彈簧的制備方法，其應(yīng)用于汽車懸架中，屬于螺旋彈簧技術(shù)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】

隨著能源短缺、環(huán)境污染問題的日益嚴峻及人們生活水平的提高，汽車輕量化成為現(xiàn)代汽車的重要發(fā)展趨勢。螺旋彈簧是汽車懸架系統(tǒng)的關(guān)鍵零部件之一，對行車安全及整車操縱穩(wěn)定性及舒適性都有直接影響。復(fù)合材料螺旋彈簧是采用纖維增強樹脂基復(fù)合材料制作的螺旋彈簧。在相同剛度的前提下，復(fù)合材料螺旋彈簧可比金屬螺旋彈簧輕40％以上。此外，由于復(fù)合材料具有比強度、比模量高，不生銹、具有一定的阻尼等固有特性，因此其儲能能力及衰減振動的能力也比金屬螺旋彈簧好。因此，復(fù)合材料螺旋彈簧的綜合性能明顯優(yōu)于金屬螺旋彈簧，具有良好的應(yīng)用前景。

然而，以汽車為例，汽車行駛過程中的工況復(fù)雜，需要懸架根據(jù)工況需要(如空載和滿載)分別提供不同的剛度，以保證整車性能及車身姿態(tài)的穩(wěn)定。但現(xiàn)有的復(fù)合材料螺旋彈簧均只有確定的剛度值，無法適應(yīng)汽車懸架的變剛度需求。

因此，為解決上述技術(shù)問題，確有必要提供一種創(chuàng)新的變剛度復(fù)合材料螺旋彈簧的制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的所述缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡單，制作方便的變剛度復(fù)合材料螺旋彈簧的制備方法，其制得的螺旋彈簧不但具有質(zhì)量輕(減重40％以上)、結(jié)構(gòu)件一體成型等優(yōu)點，而且能顯著提升整車性能。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種變剛度復(fù)合材料螺旋彈簧的制備方法，其包括如下工藝步驟：

1)，選材：選用單向碳纖維預(yù)浸料，以及樹脂作為制作材料；

2)，制備預(yù)成型體：首先，將單向碳纖維預(yù)浸料裁切為與復(fù)合材料螺旋彈簧變直徑特性相適應(yīng)的形狀；然后，將裁切后的碳纖維預(yù)浸料卷曲在預(yù)先準(zhǔn)備的尼龍繩或橡皮繩上，形成變直徑預(yù)成型體，并用綁帶扎節(jié)；之后，待變直徑預(yù)成型體固定完畢后，抽出尼龍繩或橡皮繩；最后，將變直徑預(yù)成型體安裝在環(huán)向編織機芯軸上，利用環(huán)向編織機在變直徑預(yù)成型體表面編織出變直徑碳纖維包覆層；

3)，固化成型：當(dāng)全部變直徑碳纖維包覆層被編織出來后，將制得的預(yù)成型體按照預(yù)定位置纏繞在模具內(nèi)模上；然后，將外模合模，向模具內(nèi)進一步注射樹脂，使樹脂充分浸潤預(yù)成型體，并根據(jù)所選樹脂的固化曲線選取合適的溫度及模具壓力，使復(fù)合材料螺旋彈簧固化成型；

4)，后固化及后處理：在復(fù)合材料螺旋彈簧完成固化成型并脫模后，將其放入恒溫箱內(nèi)進行固化；在完成后固化處理后，對其進行去毛刺及打磨處理，制得變剛度復(fù)合材料螺旋彈簧。

本發(fā)明的變剛度復(fù)合材料螺旋彈簧的制備方法進一步為：所述步驟1)中，碳纖維也能替換成玻璃纖維。

本發(fā)明的變剛度復(fù)合材料螺旋彈簧的制備方法進一步為：所述步驟1)中，所述樹脂采用增韌環(huán)氧樹脂、或聚氨酯樹脂、或適應(yīng)模壓、拉擠或RTM工藝的樹脂。

本發(fā)明的變剛度復(fù)合材料螺旋彈簧的制備方法進一步為：所述步驟2)中，所述尼龍繩或橡皮繩直徑略大于環(huán)向編織機芯軸直徑。

本發(fā)明的變剛度復(fù)合材料螺旋彈簧的制備方法進一步為：所述步驟2)在編織過程中，隨著編織進給量的增加，逐步將變直徑預(yù)成型體上的綁帶去除。

本發(fā)明的變剛度復(fù)合材料螺旋彈簧的制備方法進一步為：所述步驟3)中，所述模具的內(nèi)模由若干內(nèi)模模組組成。