[go: up one dir, main page]

CN111452602A - 一种汽车用复合材料防撞管及其制造系统、制造方法 - Google Patents

一种汽车用复合材料防撞管及其制造系统、制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111452602A
CN111452602A CN202010411231.7A CN202010411231A CN111452602A CN 111452602 A CN111452602 A CN 111452602A CN 202010411231 A CN202010411231 A CN 202010411231A CN 111452602 A CN111452602 A CN 111452602A
Authority
CN
China
Prior art keywords
area
resin
collision tube
composite
collision
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010411231.7A
Other languages
English (en)
Inventor
孟凡壹
姚振华
赵立男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jilin Huayang New Material Research And Development Co ltd
Original Assignee
Jilin Huayang New Material Research And Development Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jilin Huayang New Material Research And Development Co ltd filed Critical Jilin Huayang New Material Research And Development Co ltd
Priority to CN202010411231.7A priority Critical patent/CN111452602A/zh
Publication of CN111452602A publication Critical patent/CN111452602A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60J—WINDOWS, WINDSCREENS, NON-FIXED ROOFS, DOORS, OR SIMILAR DEVICES FOR VEHICLES; REMOVABLE EXTERNAL PROTECTIVE COVERINGS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES
    • B60J5/00—Doors
    • B60J5/04—Doors arranged at the vehicle sides
    • B60J5/042—Reinforcement elements
    • B60J5/0422—Elongated type elements, e.g. beams, cables, belts or wires
    • B60J5/0438—Elongated type elements, e.g. beams, cables, belts or wires characterised by the type of elongated elements
    • B60J5/0443—Beams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/34—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation
    • B29C70/345—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation using matched moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/34—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation
    • B29C70/347—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation combined with compressing after the winding of lay-ups having a non-circular cross-section, e.g. flat spiral windings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/38—Automated lay-up, e.g. using robots, laying filaments according to predetermined patterns
    • B29C70/382—Automated fiber placement [AFP]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B29C70/545—Perforating, cutting or machining during or after moulding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B1/00—Layered products having a non-planar shape
    • B32B1/08—Tubular products
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/12—Layered products comprising a layer of synthetic resin next to a fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/40—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyurethanes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B33/00—Layered products characterised by particular properties or particular surface features, e.g. particular surface coatings; Layered products designed for particular purposes not covered by another single class
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/02—Physical, chemical or physicochemical properties
    • B32B7/022—Mechanical properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2023/00—Tubular articles
    • B29L2023/22—Tubes or pipes, i.e. rigid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00—Layers arrangement
    • B32B2250/03—3 layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00—Layers arrangement
    • B32B2250/04—4 layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00—Layers arrangement
    • B32B2250/05—5 or more layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B32B2262/101—Glass fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B32B2262/106—Carbon fibres, e.g. graphite fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/558—Impact strength, toughness
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2605/00—Vehicles
    • B32B2605/08—Cars

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

本发明公开了一种汽车用复合材料防撞管及其制造系统、制造方法。该汽车用复合材料防撞管包括空心结构的防撞管体，防撞管体包括由内而外层层布置的2n+1层复合层，第2i+1复合层包括编织区和复合在编织区上的第2i+1树脂填充区；第2j复合层包括非均匀区和复合在非均匀区上的第2j树脂填充区，其中，n≥1，n≥i≥0，n≥j≥1。由于具有2n+1层复合层，且每层复合层均具有可以提高防撞管强度和刚度的编织区和树脂填充区，经树脂填充后的复合层具有高强度和高刚度，而密度远远低于高强钢或铝合金，因此该防撞管较同等强度和刚度的高强钢防撞管或铝合金防撞管，大大降低了防撞管的重量，进而降低了防撞管占车门总成重量比重，有利于环保和节能。

Description

一种汽车用复合材料防撞管及其制造系统、制造方法
技术领域
本发明涉及防撞管领域，尤其涉及一种汽车用复合材料防撞管及其制造系统、制造方法。
背景技术
近年来，由于全球环境保护和节约能源的需要，电动车和其他新能源汽车的使用越来越多，电动车由于储电能力有限、电池包本身重量很大，因此需要对汽车整体结构进行减重，而传统汽车采用高强钢或铝合金替代低强度钢减重已经接近极限，复合材料因强度高、重量轻是很好的替代材料，如果汽车整体结构改为复合材料，在保持同等刚度、强度条件下，可以减重60％以上。
汽车车门防撞管是除车顶边梁、门槛外的第三传力路径，布置在汽车侧门的内部空间。汽车车门防撞管可拆卸地安装在汽车侧门上，当汽车侧门发生碰撞时，坚固的防撞管能大大减轻汽车侧门的变形程度，从而能减少汽车撞击对车内乘员的伤害。目前我国大部分汽车生产商制造的汽车门板内的防撞管使用高强钢或铝合金，导致车门防撞管占车门总成重量比重大，不利于环境保护和节约能源。
因此，如何设计一种能降低防撞管占车门总成重量比重的汽车用防撞管，以利于环境保护和节约能源，成为本领域人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种汽车用复合材料防撞管，以降低防撞管占车门总成重量比重。
为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种汽车用复合材料防撞管，包括呈空心结构的防撞管体，所述防撞管体包括由内而外层层布置的2n+1层复合层，第2i+1复合层包括编织区和复合在所述编织区上的第2i+1树脂填充区；第2j复合层包括非均匀区和复合在所述非均匀区上的第2j树脂填充区，其中，n≥1，n≥i≥0，n≥j≥1。
优选地，复合层为三层，由内而外依次为第一复合层、第二复合层和第三复合层，其中，
所述第一复合层包括第一编织区和复合在所述第一编织区上的第一树脂填充区，
所述第二复合层包括中间非均匀区和复合在所述中间非均匀区上的第二树脂填充区，
所述第三复合层包括第三编织区和复合在所述第三编织区上的第三树脂填充区。
优选地，所述第一编织区和第三编织区的材料均为玻璃纤维，所述中间非均匀区的材料为碳纤维。
优选地，所述第一树脂填充区、所述第二树脂填充区和所述第三树脂填充区的填充物均为聚氨酯树脂。
优选地，所述防撞管体在垂直于所述防撞管体轴向的平面上的截面为方形或圆形。
一种汽车用复合材料防撞管的制造系统，包括：
芯模，用于支撑防撞管体的复合层；
芯模固定装置，用于固定所述芯模；
纱架，用于提供纤维丝束；
至少两台编织机，所述编织机用于将第一纤维丝束编织在所述芯模上以形成对应的编织区；
介于相邻的两台编织机之间的预成型模具，所述预成型模具用于将导入的第二纤维丝束成型为中间非均匀区；
注胶装置，所述注胶装置用于向所述编织区和所述中间非均匀区填充树脂，并固化以形成所述防撞管体；
牵引装置，用于按照预设速度牵引所述防撞管体移动；
切割机，用于切割所述防撞管体。
优选地，所述芯模为方形或圆形。
优选地，所述第一纤维丝束为连续玻璃纤维丝束，所述第二纤维丝束为连续碳纤维丝束。
优选地，所述编织机数量为2，第一编织机将所述连续玻璃纤维丝束编织在所述芯模上形成第一编织区，第二编织机将所述连续玻璃纤维丝束编织在所述中间非均匀区上形成第三编织区。
优选地，所述注胶装置包括注胶盒，所述注胶盒内装有聚氨酯树脂，
所述防撞管体在形成所述编织区和所述中间非均匀区后，通过所述注胶盒向所述编织区和所述中间非均匀区填充聚氨酯树脂。
一种汽车用复合材料防撞管的制造方法，应用上述制造系统，包括如下步骤：
S1：编织第一纤维丝束以形成对应的编织区，且相邻的编织区之间导入第二纤维丝束并形成中间非均匀区；
S2：向编织区和中间非均匀区填充树脂，并固化以形成防撞管体；
S3：按照预设速度牵引防撞管体，当到达预设长度时切割。
优选地，所述第一纤维丝束为连续玻璃纤维丝束，所述第二纤维丝束为连续碳纤维丝束。
优选地，所述树脂为聚氨酯树脂。
从上述的技术方案可以看出，本发明提供的汽车用复合材料防撞管包括呈空心结构的防撞管体，该防撞管体包括由内而外层层布置的2n+1层复合层，第2i+1复合层包括第2i+1编织区和复合在所述第2i+1编织区上的第2i+1树脂填充区；第2j复合层包括中间非均匀区和复合在该中间非均匀区上的第2j树脂填充区，其中n≥1，n≥i≥0，n≥j≥1。由于具有层层布置的2n+1层复合层，并且每层复合层均具有可以提高防撞管强度和刚度的编织区和树脂填充区，经树脂填充后的复合层具有较高的强度和刚度，而经树脂填充后的复合层密度远远低于高强钢或铝合金，因此该防撞管较同等强度和刚度的高强钢防撞管或铝合金防撞管，可以大大减轻防撞管的重量，进而降低了防撞管占车门总成重量比重，有利于环境保护和节约能源。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种汽车用复合材料防撞管管体的复合层立体结构示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种汽车用复合材料防撞管管体的复合层立体结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种汽车用复合材料防撞管管体的截面结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种汽车用复合材料防撞管在车门上的装配结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种汽车用复合材料防撞管的制造系统结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种汽车用复合材料防撞管的制造方法的流程图。
其中：100为防撞管体，101为第一复合层，102为第二复合层，103为第三复合层，101-a为第一编织区，102-a为中间非均匀区，103-a为第三编织区，101-b为第一树脂填充区，102-b为第二树脂填充区，103-b为第三树脂填充区，300为金属端头，201为芯模，202为芯模固定装置，203为纱架，203-a为第一纱架，203-b为第二纱架，204-a为第一编织机，204-b为第二编织机，205为预成型模具，206为注胶装置，206-a为注胶盒，207为牵引装置，208为切割机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
请参阅图1至图3，本发明实施例所提供的汽车用复合材料防撞管，包括呈空心结构的防撞管体100，所述防撞管体100包括由内而外层层布置的2n+1层复合层，第2i+1复合层包括编织区和复合在所述编织区上的第2i+1树脂填充区；第2j复合层包括非均匀区和复合在所述非均匀区上的第2j树脂填充区，其中，n≥1，n≥i≥0，n≥j≥1。
由于具有层层布置的2n+1层复合层，并且每层复合层均具有可以提高防撞管强度和刚度的编织区和树脂填充区，经树脂填充后的复合层具有较高的强度和刚度，而经树脂填充的复合层密度远远低于高强钢或铝合金，因此该防撞管较同等强度和刚度的高强钢防撞管或铝合金防撞管，可以大大减轻防撞管的重量，进而降低了防撞管占车门总成重量比重，有利于环境保护和节约能源。
本发明中防撞管体100的复合层的至少为三层，但是并不仅仅局限于3层的。以防撞管体100的复合层为三层为例，如图1至图3所示，该复合层由内而外依次为第一复合层101、第二复合层102和第三复合层103，其中，
第一复合层101包括第一编织区101-a和复合在第一编织区101-a上的第一树脂填充区101-b，
第二复合层102包括中间非均匀区102-a和复合在中间非均匀区102-a上的第二树脂填充区102-b，
第三复合层103包括第三编织区103-a和复合在第三编织区103-a上的第三树脂填充区103-b。
如图2所示，第一编织区101-a和第三编织区103-a的材料均为纤维不局限于碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、超强聚乙烯纤维等常规纤维，还包括混编混搭的纤维及织物，优选的为玻璃纤维；中间非均匀区102-a的材料为纤维不局限于碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、超强聚乙烯纤维等常规纤维，还包括混编混搭的纤维及织物，优选的为碳纤维；由于玻璃纤维和碳纤维均为纤维增强复合材料，具有比重小、比强度大和比模量大的特点，因此使用玻璃纤维和碳纤维可以使防撞管体100在具有同等强度和刚度条件下，减轻了防撞管体100的重量。
如图3所示，第一树脂填充区101-b、第二树脂填充区102-b和第三树脂填充区103-b的填充物为但并不仅仅局限于环氧、聚氨酯、酚醛、不饱和聚酯等常规树脂，还包括改性的阻燃性树脂、增韧性树脂等，优选的，采用聚氨酯树脂；由于聚氨酯树脂具有耐高温的特性，因此使用聚氨酯树脂对第一树脂填充区101-b、第二树脂填充区102-b和第三树脂填充区103-b进行填充可以增强防撞管体100的耐高温性，满足整车电泳时的高温要求；并且，聚氨酯树脂较传统的环氧树脂和不饱和树脂具有无毒、无味的优点，有利于环境保护。
进一步的，本发明实施例所提供的防撞管体100在垂直于防撞管体100轴向的平面上的截面为圆形、方形、长方形、多边形等封闭图形，还包括半封闭U型，以满足不同车门配置要求。
需要说明的是，对防撞管体100在垂直于防撞管体100轴向的平面上的截面尺寸不作要求，只要能够满足防撞管体100的力学性能要求的截面尺寸均在本发明保护范围内。
如图4所示，防撞管体100通过金属端头100与车门其他零部件可拆卸的连接在一起，在车门发生碰撞时可以传递载荷并吸收能量，进而减少汽车碰撞对车内乘员的伤害。
如图5所示，本发明实施例还公开了一种汽车用复合材料防撞管的制造系统，包括：
芯模201，用于支撑防撞管体100的复合层；
芯模固定装置202，用于安装芯模201；
纱架203，用于提供纤维丝束；
至少两台编织机，编织机用于将第一纤维丝束编织在芯模201上以形成对应的编织区；
介于相邻的两台编织机之间的预成型模具205，预成型模具205用于将导入的第二纤维丝束成型为中间非均匀区102-a；
注胶装置206，注胶装置206用于向编织区和中间非均匀区102-a填充树脂，并固化以形成防撞管体100；
牵引装置207，用于按照预设速度牵引防撞管体100移动；
切割机208，用于切割防撞管体100。
具体的，上述芯模201可以是圆形、方形、长方形、多边形等封闭图形，还包括半封闭U型，以便于制造出不同截面形状的防撞管体100。
另外，芯模201在芯模固定装置202上的安装方式为可拆卸连接，以便于更换不同形状或尺寸的芯模201，进而制造出不同截面形状或尺寸的防撞管体100；并且，芯模201的尺寸不作限定，只要是能制造出满足力学性能要求的防撞管体100的芯模201均在本发明保护范围内。
进一步的，本发明实施例所提供的第一纤维丝束为连续玻璃纤维丝束，第二纤维丝束为连续碳纤维丝束；上述玻璃纤维丝束和碳纤维丝束均为纤维增强复合材料，具有比重小、比强度大和比模量大的特点，因此该制造系统使用玻璃纤维和碳纤维所制造出的同等强度和刚度的防撞管较传统的高强钢防撞管或铝合金防撞管，重量明显下降。
具体的，上述编织机数量为2，第一编织机204-a将连续玻璃纤维丝束编织在上述芯模201上形成第一编织区101-a，第二编织机204-b将连续玻璃纤维丝束编织在中间非均匀区102-a外侧以形成第三编织区103-a。
进一步的，注胶装置206包括注胶盒206-a，注胶盒206-a内装有但并不仅仅局限于环氧、聚氨酯、酚醛、不饱和聚酯等常规树脂，还包括改性的阻燃性树脂、增韧性树脂等，优选的，采用聚氨酯树脂，用以对上述第一编织区101-a、中间非均匀区102-a和第三编织区103-a进行注胶；由于聚氨酯树脂具有耐高温的特性，因此使用聚氨酯树脂对第一编织区101-a、中间非均匀区102-a和第三编织区103-a进行注胶可以增强防撞管体100的耐高温性，满足整车电泳时的高温要求；并且，聚氨酯树脂较传统的环氧树脂和不饱和树脂具有无毒、无味的优点，有利于环境保护。
另外，本发明实施例所提供的纱架203包括第一纱架203-a和第二纱架203-b，第一纱架203-a用于提供纤维不局限于碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、超强聚乙烯纤维等常规纤维，还包括混编混搭的纤维及织物，优选的为玻璃纤维，第二纱架203-b用以提供纤维不局限于碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、超强聚乙烯纤维等常规纤维，还包括混编混搭的纤维及织物，优选的为碳纤维。
本发明实施例所提供的制造系统工作时，首先，第一编织机204-a导入第一纱架203-a上的连续玻璃纤维丝束，第一编织机204-a将连续玻璃纤维丝束在芯模201上编织以形成第一编织区101-a；其次，形成第一编织区101-a的防撞管体100进入预成型模具205，同时预成型模具205导入第二纱架203-b所提供的连续碳纤维丝束，该预成型模具205将导入的连续碳纤维丝束在第一编织区101-a的外侧成型为中间非均匀区102-a；再次，完成中间非均匀区102-a成型的防撞管体100进入第二编织机204-b，同时第二编织机204-b导入第一纱架203-a上的连续玻璃纤维丝束，第二编织机204-b将连续玻璃纤维丝束编织在中间非均匀区102-a的外侧，形成第三编织区103-a；然后进入注胶盒206-a，由注胶装置206对第一编织区101-a、中间非均匀区102-a和第三编织区103-a进行聚氨酯注胶固化，形成第一树脂填充区101-b、第二树脂填充区102-b和第三树脂填充区103-b，第一编织区101-a和第一树脂填充区101-b构成第一复合层101，中间非均匀区102-a和第二树脂填充区102-b构成第二复合层102，第三编织区103-a和第三树脂填充区103-b构成第三复合层103；最后，由牵引装置207将具有三层复合层的防撞管体100进行牵引并拉出，由切割机208对防撞管体100进行切割。
需要说明的是，由于牵引装置207对防撞管体100的牵引速度为匀速，因此切割机208可以通过控制牵引装置207的牵引速度和牵引时间对防撞管体100实现定长切割，并且对于制造固定长度的防撞管体100，只需通过调整牵引装置207对防撞管体100的牵引速度，即可调整单个防撞管体100的制造时间，即控制防撞管体100的生产节拍，以适应汽车生产线的生产节拍；另外，只需调整牵引装置207的牵引速度或者牵引时间中的至少一个，即可制造出不同长度的防撞管体100，以适应不同车型配置对防撞管体100的需求。
如图6所示，本发明实施例还公开了一种汽车用复合材料防撞管的制造方法，应用上述制造系统，包括如下步骤：
S1：编织第一纤维丝束以形成对应的编织区，且相邻的编织区之间导入第二纤维丝束并形成中间非均匀区102-a。此处需要说明的是，需要形成编织区和中间非均匀区102-a，其中，编织区通过对第一纤维丝束进行编织而形成，中间非均匀区102-a直接导入第二纤维丝束成型，编织区和中间非均匀区102-a逐层设置并且交替布置。在该步骤中每编织完一个编织区后，加工一个中间非均匀区102-a，以备后续步骤使用。例如，当制造出的防撞管体100具有三个复合层时，此步骤中，位于最内层和最外层的均为编织区，位于中间层的为中间非均匀区102-a，位于最内层的编织区为第一编织区101-a，位于最外层的编织区为第三编织区103-a，制造时，先编织第一编织区101-a，再加工中间非均匀区102-a，最后再加工第三编织区103-a，实现编织区和中间非均匀区102-a逐层设置并且交替布置；当制造出的防撞管体100具有五个复合层时，此步骤中，由内而外依次为第一编织区101-a、中间非均匀区102-a、第三编织区103-a、中间非均匀区102-a、第五编织区，制造时，首先编织第一编织区101-a，其次加工中间非均匀区102-a，再次加工第三编织区103-a，然后加工中间非均匀区102-a，最后加工第五编织区，实现编织区和中间非均匀区102-a逐层设置并且交替布置。
S2：向编织区和中间非均匀区102-a填充树脂，并固化以形成防撞管体100。在步骤1中，已经将编织区和中间非均匀区102-a加工完毕，在该步骤中通过填充树脂，对编织区和中间非均匀区102-a以及各自的缝隙进行树脂填充，待树脂固化成型后防撞管体100就加工出来了。
S3：按照预设速度牵引防撞管体100，当到达预设长度时切割。由于不同品牌或不同型号的车辆配置不同，那么所使用的防撞管的尺寸也存在差异。为了满足不同的车辆配置需求，切割的防撞管的长度也有所差别，此处可根据需要进行调整。
需要说明的是，上述步骤S1中的第一纤维丝束不局限于碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、超强聚乙烯纤维等常规纤维，还包括混编混搭的纤维及织物，优选的，第一纤维丝束为玻璃纤维丝束；第二纤维丝束不局限于碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、超强聚乙烯纤维等常规纤维，还包括混编混搭的纤维及织物，优选的，第二纤维丝束为碳纤维丝束；由于玻璃纤维丝束和碳纤维丝束均为纤维增强复合材料，具有比重小、比强度大和比模量大的特点，因此该制造方法使用玻璃纤维和碳纤维所制造出的同等强度和刚度的防撞管较传统的高强钢防撞管或铝合金防撞管，重量大幅下降，进而大大降低了防撞管占车门总成重量比重，有利于环境保护和节约能源。
进一步的，步骤S2中的树脂为但并不仅仅局限于环氧、聚氨酯、酚醛、不饱和聚酯等常规树脂，还包括改性的阻燃性树脂、增韧性树脂等，优选的，采用聚氨酯树脂；由于聚氨酯树脂具有耐高温的特性，因此使用聚氨酯树脂对编织区和中间非均匀区102-a进行填充可以制造出耐高温的防撞管体100，满足汽车车门的电泳高温要求，并且由于聚氨酯树脂较传统的环氧树脂和不饱和树脂具有无毒、无味的优点，因此工艺环境较好，有利于环境保护。
需要说明的是，该发明实施例所提供的方法中，牵引防撞管体100的速度为匀速，因此只要改变防撞管体100的牵引速度和牵引时间当中的至少一个便可以制造出不同长度的防撞管体100；并且，对于固定长度的防撞管体100，只需要通过调整防撞管体100的牵引速度，便可以调整单个防撞管体100的制造时间，即通过调整防撞管体100的牵引速度可以控制防撞管体100的生产节拍，进而满足汽车生产线的生产节拍。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有设定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (13)

1.一种汽车用复合材料防撞管，其特征在于，包括呈空心结构的防撞管体(100)，所述防撞管体(100)包括由内而外层层布置的2n+1层复合层，第2i+1复合层包括编织区和复合在所述编织区上的第2i+1树脂填充区；第2j复合层包括非均匀区和复合在所述非均匀区上的第2j树脂填充区，其中，n≥1，n≥i≥0，n≥j≥1。
2.根据权利要求1所述的汽车用复合材料防撞管，其特征在于，所述复合层为三层，由内而外依次为第一复合层(101)、第二复合层(102)和第三复合层(103)，其中，
所述第一复合层(101)包括第一编织区(101-a)和复合在所述第一编织区(101-a)上的第一树脂填充区(101-b)，
所述第二复合层(102)包括中间非均匀区(102-a)和复合在所述中间非均匀区(102-a)上的第二树脂填充区(102-b)，
所述第三复合层(103)包括第三编织区(103-a)和复合在所述第三编织区(103-a)上的第三树脂填充区(103-b)。
3.根据权利要求2所述的汽车用复合材料防撞管，其特征在于，所述第一编织区(101-a)和第三编织区(103-a)的材料均为玻璃纤维，所述中间非均匀区(102-a)的材料为碳纤维。
4.根据权利要求2所述的汽车用复合材料防撞管，其特征在于，所述第一树脂填充区(101-b)、所述第二树脂填充区(102-b)和所述第三树脂填充区(103-b)的填充物均为聚氨酯树脂。
5.根据权利要求1所述的汽车用复合材料防撞管，其特征在于，所述防撞管体(100)在垂直于所述防撞管体(100)轴向的平面上的截面为方形或圆形。
6.一种汽车用复合材料防撞管的制造系统，其特征在于，包括：
芯模(201)，用于支撑防撞管体(100)的复合层；
芯模固定装置(202)，用于固定所述芯模(201)；
纱架(203)，用于提供纤维丝束；
至少两台编织机，所述编织机用于将第一纤维丝束编织在所述芯模(201)上以形成对应的编织区；
介于相邻的两台编织机之间的预成型模具(205)，所述预成型模具(205)用于将导入的第二纤维丝束成型为中间非均匀区(102-a)；
注胶装置(206)，所述注胶装置(206)用于向所述编织区和所述中间非均匀区(102-a)填充树脂，并固化以形成所述防撞管体(100)；
牵引装置(207)，用于按照预设速度牵引所述防撞管体(100)移动；
切割机(208)，用于切割所述防撞管体(100)。
7.如权利要求6所述的制造系统，其特征在于，所述芯模(201)为方形或圆形。
8.如权利要求6所述的制造系统，其特征在于，所述第一纤维丝束为连续玻璃纤维丝束，所述第二纤维丝束为连续碳纤维丝束。
9.如权利要求8所述的制造系统，其特征在于，所述编织机数量为2，第一编织机(204-a)将所述连续玻璃纤维丝束编织在所述芯模(201)上形成第一编织区(101-a)，第二编织机(204-b)将所述连续玻璃纤维丝束编织在所述中间非均匀区(102-a)上形成第三编织区(103-a)。
10.如权利要求6所述的制造系统，其特征在于，所述注胶装置(206)包括注胶盒(206-a)，所述注胶盒(206-a)内装有聚氨酯树脂，
所述防撞管体(100)在形成所述编织区和所述中间非均匀区(102-a)后，通过所述注胶盒(206-a)向所述编织区和所述中间非均匀区(102-a)填充聚氨酯树脂。
11.一种汽车用复合材料防撞管的制造方法，其特征在于，应用如权利要求6至10中任一项所述的制造系统，包括如下步骤：
S1：编织第一纤维丝束以形成对应的编织区，且相邻的编织区之间导入第二纤维丝束并形成中间非均匀区(102-a)；
S2：向编织区和中间非均匀区(102-a)填充树脂，并固化以形成防撞管体(100)；
S3：按照预设速度牵引防撞管体(100)，当到达预设长度时切割。
12.根据权利要求11所述的制造方法，其特征在于，所述第一纤维丝束为连续玻璃纤维丝束，所述第二纤维丝束为连续碳纤维丝束。
13.根据权利要求12所述的制造方法，其特征在于，所述树脂为聚氨酯树脂。
CN202010411231.7A 2020-05-15 2020-05-15 一种汽车用复合材料防撞管及其制造系统、制造方法 Pending CN111452602A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010411231.7A CN111452602A (zh) 2020-05-15 2020-05-15 一种汽车用复合材料防撞管及其制造系统、制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010411231.7A CN111452602A (zh) 2020-05-15 2020-05-15 一种汽车用复合材料防撞管及其制造系统、制造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111452602A true CN111452602A (zh) 2020-07-28

Family

ID=71674774

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010411231.7A Pending CN111452602A (zh) 2020-05-15 2020-05-15 一种汽车用复合材料防撞管及其制造系统、制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111452602A (zh)

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05508115A (ja) * 1990-06-14 1993-11-18 ファイバー　スパー　インコーポレイテッド 大きな曲げ強さを持つ複合構造部材並びに製造方法
CN1730270A (zh) * 2005-08-02 2006-02-08 中材科技股份有限公司 一种热塑性复合材料的拉挤成型方法及其成型模
JP2007229244A (ja) * 2006-03-01 2007-09-13 Fukuda Denshi Co Ltd カテーテル用チューブ及び、カテーテル用チューブの製造装置の制御方法
DE102011119245A1 (de) * 2011-11-22 2012-10-25 Daimler Ag Thermoplastisches FVK-Mehrkammerhohlprofil sowieFlechtpultrusionsverfahren und Flechtpultrusionsanlagezu dessen Herstellung
CN102777708A (zh) * 2012-07-25 2012-11-14 广东宝通玻璃钢有限公司 纤维编织拉挤管道和生产方法
CN202674573U (zh) * 2012-07-25 2013-01-16 广东宝通玻璃钢有限公司 一种有关纤维编织拉挤成型的加筋管
CN205185285U (zh) * 2015-11-04 2016-04-27 安徽瑞丰管业有限公司 一种塑料管材生产调速切割装置
CN106641481A (zh) * 2017-01-20 2017-05-10 上海高铁电气科技有限公司 纤维编织缠绕拉挤成型管道、加工装置及其生产方法
CN108381950A (zh) * 2018-03-07 2018-08-10 东莞市锦明碳纤维科技有限公司 纤维编织管材生产方法
CN208245940U (zh) * 2018-05-07 2018-12-18 鹤山标达钢塑制品有限公司 一种管件自动切割装置
KR20190055376A (ko) * 2017-11-15 2019-05-23 도레이첨단소재 주식회사 차량용 필러 보강재 및 이의 제조방법

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05508115A (ja) * 1990-06-14 1993-11-18 ファイバー　スパー　インコーポレイテッド 大きな曲げ強さを持つ複合構造部材並びに製造方法
CN1730270A (zh) * 2005-08-02 2006-02-08 中材科技股份有限公司 一种热塑性复合材料的拉挤成型方法及其成型模
JP2007229244A (ja) * 2006-03-01 2007-09-13 Fukuda Denshi Co Ltd カテーテル用チューブ及び、カテーテル用チューブの製造装置の制御方法
DE102011119245A1 (de) * 2011-11-22 2012-10-25 Daimler Ag Thermoplastisches FVK-Mehrkammerhohlprofil sowieFlechtpultrusionsverfahren und Flechtpultrusionsanlagezu dessen Herstellung
CN102777708A (zh) * 2012-07-25 2012-11-14 广东宝通玻璃钢有限公司 纤维编织拉挤管道和生产方法
CN202674573U (zh) * 2012-07-25 2013-01-16 广东宝通玻璃钢有限公司 一种有关纤维编织拉挤成型的加筋管
CN205185285U (zh) * 2015-11-04 2016-04-27 安徽瑞丰管业有限公司 一种塑料管材生产调速切割装置
CN106641481A (zh) * 2017-01-20 2017-05-10 上海高铁电气科技有限公司 纤维编织缠绕拉挤成型管道、加工装置及其生产方法
KR20190055376A (ko) * 2017-11-15 2019-05-23 도레이첨단소재 주식회사 차량용 필러 보강재 및 이의 제조방법
CN108381950A (zh) * 2018-03-07 2018-08-10 东莞市锦明碳纤维科技有限公司 纤维编织管材生产方法
CN208245940U (zh) * 2018-05-07 2018-12-18 鹤山标达钢塑制品有限公司 一种管件自动切割装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6423388B1 (en) Composite vehicle seat back frame and method of manufacturing same
JP6486339B2 (ja) 乗用車用のサイドパネル組立体
TWI526587B (zh) 織造預成型體、複合材料以及其等之製造方法
JP6621859B2 (ja) 車両のためのハイブリッド・バンパー・ビームを製造するための方法
JP5420647B2 (ja) 有機マトリックス複合材から作られる構造部品を製造する方法、および得られる部品
CN108583485A (zh) 一种多胞金属基碳纤维复合薄壁吸能结构及其制备工艺
JPH0639929A (ja) 自動車バンパ用の繊維強化プラスチック製の桁材の製法並びに強化プラスチック製の桁材
CN112976701A (zh) 蜂窝板及其制造方法、车身板和车辆
CN109050681A (zh) 三维编织复合材料的上边梁
CN107269750A (zh) 一种三维编织阻尼复合材料板簧及其制备方法
US20230264748A1 (en) Vehicle body pillar structure and vehicle body structure
JP7323402B2 (ja) 繊維強化樹脂複合材及び繊維強化樹脂複合材の製造方法
CN111452602A (zh) 一种汽车用复合材料防撞管及其制造系统、制造方法
CN212148346U (zh) 一种汽车用复合材料防撞管及其制造系统
CN112873903A (zh) 一种防撞吸能复合材料、前端车头及其制备方法
JP6526495B2 (ja) パイプ成形品の製造方法
KR101395992B1 (ko) 플라스틱 범퍼 빔 제조장치
KR101944870B1 (ko) 자동차 도어용 임팩트 빔
KR102410287B1 (ko) 섬유 강화 플라스틱을 이용한 헬리컬 기어 성형장치
CN216579289U (zh) 一种防撞吸能复合材料及前端车头
US20250249965A1 (en) Method of manufacturing vehicle-body structural component and vehicle-body structural component
CN102529120A (zh) 一种轮毂制造方法
CN112141034B (zh) 用于车辆的防撞梁以及防撞梁成型制造方法
CN219728352U (zh) 碳纤维复合材料的仪表板横梁
CN113954394A (zh) 车门防撞梁的制备方法及其制备方法和车门防撞梁组件

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200728

RJ01 Rejection of invention patent application after publication