一种矩形管主梁及其制备方法与流程

1.本发明属于零件加工技术领域，具体涉及一种矩形管主梁及其制备方法。


背景技术：

2.在现有复合材料车架的主体上涉及到一种复合材料的矩形管主梁，主梁需要与其他零件进行螺纹连接，传统矩形管主梁上一般采用预埋金属件的方式作为螺纹的基体，后期再在复合材料预埋金属件上采用cnc加工螺纹孔。但是，由于矩形管主梁的内腔尺寸较小，内腔内预埋的金属件数量较多，预埋的金属件的外形复杂等等因素，导致矩形管主梁内部空间更加狭小且不规则，在零件成型过程中存在拐角部分无法手工压实、产品固化无法打袋的问题，加工螺纹孔的过程中会产生热量，热量带来的高温会造成产品出现分层、爆袋、脱胶等问题，影响到矩形管主梁的主体结构性能，降低矩形管主梁的安全性能。


技术实现要素：

3.针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种矩形管主梁及其制备方法，制备方法可以实现在狭小内腔内放置多个金属件，有效解决现有的制备方法存在的易产生分层、脱胶等问题，降低了零件成型的难度，降低了大量的人工和设备成本。
4.为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
5.一种矩形管主梁的制备方法，包括以下步骤：
6.(1)将预浸料在矩形管模具上铺层并固化，制得矩形管毛坯，根据金属件位置和尺寸，对矩形管毛坯加工打孔，制备异型管本体；
7.(2)将预浸料铺敷在平板模具上并固化，得到平板毛坯；根据金属件位置和尺寸在平板毛坯上加工打孔，制备金属件定位孔；
8.(3)将加工好的金属件定位在平板毛坯上，然后将预浸料铺在金属件和平板毛坯上并固化，制得含金属件的平板组件；
9.(4)将平板组件与异型管本体粘接固定，制得。
10.进一步地，预浸料为纤维预浸料。
11.进一步地，纤维预浸料包括碳纤维预浸料、玻璃纤维预浸料和芳纶纤维预浸料中的一种。
12.进一步地，采用cnc精加工的方式进行打孔。
13.进一步地，固化方式为热压固化成型，热压温度为90-150℃，压力为3-6bar。
14.进一步地，步骤(2)中平板毛坯包括上平板毛坯和下平板毛坯。
15.一种矩形管主梁，采用上述方法制得。
16.本发明所产生的有益效果为：
17.1、本发明制得的矩形管主梁作为主承力结构，其本体壁厚均匀，产品的性能稳定可靠，可提高使用寿命。
18.2、本发明制备矩形管主梁的金属件为预成型金属件，其成型过程单独操作，简单
方便，且对金属件成型的过程中方便固定和加工，具有操作简单方便的优势；且金属件安装前进行螺纹孔加工，降低了加工发热对矩形管带来的分层和脱胶的风险，提高产品的质量。
19.3、本发明将预制金属件固定在平板毛坯上，然后将平板毛坯粘接在制备好的矩形管上，该操作简单、操作方便，取消后期加工工装的投入，大大降低了后期人工、设备成本、极大的提高了生产效率。
20.4、本发明中含有金属件的平板组件大面积粘接在矩形管内壁上，使得金属件的抗扭转能力和抗拉脱能力得到大幅提升，增加了整个产品的结构安全性。
附图说明
21.图1为矩形管毛坯制备示意图；
22.图2为上平板毛坯结构示意图；
23.图3为下平板毛坯结构示意图；
24.图4为金属件与上平板毛坯连接示意图；
25.图5为上平板组件结构示意图；
26.图6为金属件与下平板毛坯连接示意图；
27.图7为下平板组件结构示意图；
28.图8矩形管主梁截面结构示意图；
29.图9为矩形管主梁结构示意图；
30.附图标记：1、矩形管上模具；2、矩形管下模具；3、矩形管毛坯；4、异型管本体；5、上平板毛坯；6、下平板毛坯；7、金属件；8、金属件定位孔；9、上平板组件；10、下平板组件；11、粘接层；12、矩形管主梁。
具体实施方式
31.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。
32.因此，以下对提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
33.需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
34.下面结合实施例和附图对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
35.实施例1
36.一种矩形管主梁，其制备方法包括以下步骤：
37.(1)将碳纤维预浸料在矩形管上模具1和矩形管下模具2中铺层，并加热至90℃，施加3bar的压力，固化后制得矩形管毛坯3，根据金属件7位置和尺寸，采用cnc精加工方法对矩形管毛坯3进行加工打孔，制备异型管本体4；
38.(2)将碳纤维预浸料分别铺敷在上平板模具和下平板模具上，加热至90℃，施加3bar的压力，固化得到上平板毛坯5和下平板毛坯6；根据金属件7位置和尺寸在上平板毛坯5和下平板毛坯6上采用cnc精加工方法进行加工打孔，制备金属件定位孔8；
39.(3)将预制的含有螺纹的金属件7定位在上平板毛坯5和下平板毛坯6上，然后将碳纤维预浸料铺在金属件7和上平板毛坯5上，加热至90℃，施加3bar的压力，使其在金属件7和上平板毛坯5表层形成粘接层11，固化制得含金属件的上平板组件9；同时，将碳纤维预浸料铺在金属件7和下平板毛坯6上，加热至90℃，施加3bar的压力，使其在金属件7和下平板毛坯6表层形成粘接层11，固化制得含金属件7的下平板组件10；
40.(4)将上平板组件9和下平板组件10上的金属件7与异型管本体4上的孔进行对应，然后进行粘接固定，制得。
41.实施例2
42.一种矩形管主梁，其制备方法包括以下步骤：
43.(1)将玻璃纤维预浸料在矩形管上模具1和矩形管下模具2中铺层，并加热至150℃，施加6bar的压力，固化后制得矩形管毛坯3，根据金属件7位置和尺寸，采用cnc精加工方法对矩形管毛坯3进行加工打孔，制备异型管本体4；
44.(2)将玻璃纤维预浸料分别铺敷在上平板模具和下平板模具上，加热至150℃，施加6bar的压力，固化得到上平板毛坯5和下平板毛坯6；根据金属件7位置和尺寸在上平板毛坯5和下平板毛坯6上采用cnc精加工方法进行加工打孔，制备金属件定位孔8；
45.(3)将预制的含有螺纹的金属件7定位在上平板毛坯5和下平板毛坯6上，然后将玻璃纤维预浸料铺在金属件7和上平板毛坯5上，加热至150℃，施加6bar的压力，使其在金属件7和上平板毛坯5表层形成粘接层11，固化制得含金属件的上平板组件9；同时，将玻璃纤维预浸料铺在金属件7和下平板毛坯6上，加热至150℃，施加6bar的压力，使其在金属件7和下平板毛坯6表层形成粘接层11，固化制得含金属件7的下平板组件10；
46.(4)将上平板组件9和下平板组件10上的金属件7与异型管本体4上的孔进行对应，然后进行粘接固定，制得。
47.实施例3
48.一种矩形管主梁，其制备方法包括以下步骤：
49.(1)将芳纶纤维预浸料在矩形管上模具1和矩形管下模具2中铺层，并加热至120℃，施加4bar的压力，固化后制得矩形管毛坯3，根据金属件7位置和尺寸，采用cnc精加工方法对矩形管毛坯3进行加工打孔，制备异型管本体4；
50.(2)将芳纶纤维预浸料分别铺敷在上平板模具和下平板模具上，加热至120℃，施加4bar的压力，固化得到上平板毛坯5和下平板毛坯6；根据金属件7位置和尺寸在上平板毛坯5和下平板毛坯6上采用cnc精加工方法进行加工打孔，制备金属件定位孔8；
51.(3)将预制的含有螺纹的金属件7定位在上平板毛坯5和下平板毛坯6上，然后将芳纶纤维预浸料铺在金属件7和上平板毛坯5上，加热至120℃，施加4bar的压力，使其在金属件7和上平板毛坯5表层形成粘接层11，固化制得含金属件的上平板组件9；同时，将芳纶纤
维预浸料铺在金属件7和下平板毛坯6上，加热至120℃，施加4bar的压力，使其在金属件7和下平板毛坯6表层形成粘接层11，固化制得含金属件7的下平板组件10；
52.(4)将上平板组件9和下平板组件10上的金属件7与异型管本体4上的孔进行对应，然后进行粘接固定，制得。
53.采用本技术中的方法制得的矩形管主梁壁厚均匀，带有金属件的平板毛坯以整体粘接的方式固定在矩形管上，可增加平板毛坯与矩形管之间的粘接面积，进而提高粘接强度，使得平板毛坯在使用过程中不存在脱落的问题，使得产品的结构安全性更高，大大提高产品质量和使用寿命。

技术特征：
1.一种矩形管主梁的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将预浸料在矩形管模具上铺层并固化，制得矩形管毛坯，根据金属件位置和尺寸，对矩形管毛坯加工打孔，制备异型管本体；(2)将预浸料铺敷在平板模具上并固化，得到平板毛坯；根据金属件位置和尺寸在平板毛坯上加工打孔，制备金属件定位孔；(3)将加工好的金属件定位在平板毛坯上，然后将预浸料铺在预埋金属件和平板毛坯上并固化，制得含金属件的平板组件；(4)将平板组件与异型管本体粘接固定，制得。2.根据权利要求1所述的矩形管主梁的制备方法，其特征在于，所述预浸料为纤维预浸料。3.根据权利要求1所述的矩形管主梁的制备方法，其特征在于，所述纤维预浸料包括碳纤维预浸料、玻璃纤维预浸料和芳纶纤维预浸料中的一种。4.根据权利要求1所述的矩形管主梁的制备方法，其特征在于，采用cnc精加工的方式打孔。5.根据权利要求1所述的矩形管主梁的制备方法，其特征在于，固化方式为热压固化成型，热压温度为90-150℃，压力为3-6bar。6.根据权利要求1所述的矩形管主梁的制备方法，其特征在于，步骤(2)中平板毛坯包括上平板毛坯和下平板毛坯。7.一种矩形管主梁，其特征在于，采用权利要求1-6中任一项所述方法制得。

技术总结
本发明公开了一种矩形管主梁及其制备方法，包括以下步骤：将预浸料在矩形管模具上铺层并固化，制得矩形管毛坯，根据金属件位置和尺寸，对矩形管毛坯加工打孔，制备异型管本体；将预浸料铺敷在平板模具上并固化，得到平板毛坯；根据金属件位置和尺寸在平板毛坯上加工打孔，制备金属件定位孔；将加工好的金属件定位在平板毛坯上，然后将预浸料铺在金属件和平板毛坯上并固化，制得含金属件的平板组件；将平板组件与异型管本体粘接固定，制得。该制备方法可以实现在狭小内腔内放置多个金属件，有效解决现有的制备方法存在的易产生分层、脱胶等问题，降低了零件成型的难度，降低了大量的人工和设备成本。工和设备成本。工和设备成本。


技术研发人员：蒋刚刚 贾沛阳 李晓阳 段艳兵 张华川 王培勇
受保护的技术使用者：成都鲁晨新材料科技有限公司
技术研发日：2023.07.19
技术公布日：2023/9/19