[发明专利]一种变刚度复合材料板簧及其制造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及汽车悬架系统元件技术领域，具体是一种适用于轻型客车、轻型卡车、MPV、皮卡等汽车的变刚度复合材料板簧及其制造工艺。

背景技术

随着汽车工业中新材料、新技术、新工艺的不断发展，树脂基复合材料板簧具有重量轻、比强度大、耐腐蚀、减振性能好、疲劳寿命长等优点在汽车领域得到越来越广泛的应用。汽车在制动过程中板簧卷耳处所承受的瞬态剪切力很大，而复合材料的许用剪切应力只有50MPa左右，是弹簧钢（弹簧钢为许用剪切应力350MPa左右）的1/7。

现有技术是在复合材料板簧本体端部安装金属卷耳来解决复合材料板簧的剪切问题，由于金属与非金属的材料性质不同，这就造成了复合材料板簧和金属件的连接方式以及结构工艺设计特别困难，连接不可靠、结构不合理、制造成本高。汽车在行驶过程中，复合材料板簧会被金属卷耳件剪切断裂，从而影响整车的安全性能。同时，高昂的制造成本，也是复合材料板簧的广泛推广应用的最大困惑。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单、安全稳定、舒适性和承载性能强，性价比高的变刚度复合材料板簧。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种变刚度复合材料板簧，包括从上至下依次层叠设置的主簧片、中间垫片和副簧片，所述主簧片的一端设有平卷耳，且另一端设有上卷耳，位于两端的平卷耳和上卷耳的耳孔内装有衬套；所述主簧片、中间垫片和副簧片的中部设有中心孔，中心螺栓通过主簧片、副簧片和中间垫片的中心孔与中心螺母连接固定。

作为本发明进一步的方案：所述主簧片、副簧片的中部通过中间垫片隔开。

作为本发明再进一步的方案：所述主簧片的材料为高强度弹簧钢60Si2CrVA，副簧片的材料为E玻璃纤维增强树脂基复合材料，中间垫片的材料为尼龙66。

作为本发明再进一步的方案：所述主簧片沿长度方向中间平直段最厚，平直段长度与中间垫片等长，平直段两端为抛物线型变截面簧片；副簧片为等厚度等截面复合材料簧片。

作为本发明再进一步的方案，所述平卷耳和上卷耳中安装有减振复合弹性衬套或减噪复合弹性衬套。

一种变刚度复合材料板簧的制造工艺，适用于生产上述高强度弹簧钢材料的主簧片，其特征在于：包括以下步骤：

S1：断料，根据所需长度将原材料弹簧钢断料成簧片；

S2：钻孔，在簧片中心位置钻中心孔；

S3：轧制，簧片分端加热到950℃～1050℃进行轧制，使簧片纵截面成为抛物线形状的变截面簧片；

S4：卷耳，将轧制后的簧片的端头加热到850℃～950℃放置卷耳机中，压头绕卷耳芯轴转动形成耳孔的结构形式；

S5：成形热处理（淬火、回火）；

S6：应力喷丸；

S7：电泳涂装；

S8：卷耳孔压装衬套；

S9：主簧片涂装、标识；

S10：主簧片尺寸检测。

一种变刚度复合材料板簧的制造工艺，适用于生产上述E玻璃纤维增强树脂基复合材料的副簧片，其特征在于：包括以下步骤：

S1：玻璃纤维布编织。根据复合材料板簧的设计要求，选用不同型号纱辊，编织不同角度纤维布，分为45°、－45°、0°三类。

S2：切块。根据复合材料板簧的长度、宽度、厚度等尺寸，对玻璃纤维布开卷、切割成块；

S3：叠层。根据复合材料板簧刚度值，设计纤维叠层方案，采取不同角度纤维布组合和不同叠层数，对应不同的簧片刚度；

S4：点焊。将叠层好的纤维块组合，采取点焊方式联接在一起；

S5：预制。将叠层、点焊好的纤维块置入模具，预压成型为纤维预制件；

S6：切割。将大块纤维预制件按产品规格切开成单个坯料；

S7：HP-RTM成型。将单个纤维预制坯置入模具内，合模、抽真空、高压注射树指、高温高压成型；

S8：开模。打开模腔，模具的顶出机构将腔内成型的产品顶出、冷却，毛坯出模时因温度高马上装在固定夹具上，以防止产品变形。

S9：后处理。将成型产品切头、打磨、钻孔；

S10：复合材料副簧片检测；

S11：复合材料副簧片与钢板弹簧主簧片组装，总成性能检测、入库。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：