一种混合材料的座椅骨架及其形成工艺的制作方法

本发明涉及一种汽车座椅，更具体地涉及一种混合材料的座椅骨架及其形成工艺。

背景技术：

现有的座椅骨架通常由相同的一种材料生产的零件通过焊接或者螺栓连接成整体，该材料为高强钢材料或者镁铝合金材料。但是，单纯地由高强钢材料形成的座椅骨架，由于密度高，导致整体重量大，给搬运等带来很大的负担；而单纯地由镁铝合金材料形成的骨架，由于强度低，导致零件壁厚大、尺寸大、对模具设计以及成型要求很高，成品零件内部缺陷多，成品率低，价格昂贵。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术存在的要么重量大要么厚度大所带来的问题，本发明旨在提供一种混合材料的座椅骨架及其形成工艺。

本发明所述的混合材料的座椅骨架，其包括有靠背骨架，该靠背骨架包括由紧固件连接以形成框架的靠背骨架上横梁、靠背骨架左侧板、靠背骨架下横梁和靠背骨架右侧板；靠背骨架上横梁和靠背骨架下横梁由镁合金材料通过半固态工艺成型；靠背骨架左侧板和靠背骨架右侧板由高强钢通过冲压成型和/或碳纤维通过湿法模压成型；靠背骨架上横梁、靠背骨架左侧板、靠背骨架下横梁和靠背骨架右侧板的至少部分接触面通过结构胶粘合。

该靠背骨架上横梁的末端嵌套在靠背骨架左侧板和/或靠背骨架右侧板的末端的内部，结构胶设置于靠背骨架上横梁与靠背骨架左侧板和/或靠背骨架右侧板之间。

该靠背骨架左侧板和/或靠背骨架右侧板的末端容置在靠背骨架下横梁的末端的内部，结构胶设置于靠背骨架左侧板和/或靠背骨架右侧板与靠背骨架下横梁之间。

该座椅骨架还包括有与靠背骨架呈一定角度设置的坐垫骨架，该坐垫骨架包括由紧固件连接以形成框架的坐垫骨架坐盆、坐垫骨架左侧板和坐垫骨架右侧板；坐垫骨架坐盆由镁合金材料通过半固态工艺成型；坐垫骨架左侧板和坐垫骨架右侧板由高强钢通过冲压成型和/或碳纤维通过湿法模压成型；坐垫骨架坐盆、坐垫骨架左侧板和坐垫骨架右侧板的至少部分接触面通过结构胶粘合。

该坐垫骨架左侧板和/或坐垫骨架右侧板的末端的上部嵌套在坐垫骨架坐盆的末端的内部，结构胶设置于坐垫骨架左侧板和/或坐垫骨架右侧板与坐垫骨架坐盆之间。

该结构胶为半“工”字型或“双面”设置。

该结构胶为常温固化胶和/或高温固化胶。

本发明还提供一种混合材料的座椅骨架的形成工艺，包括步骤：S1，提供固定工装；S2，提供夹持工装；S3，由高强钢通过冲压成型和/或碳纤维通过湿法模压成型靠背骨架左侧板和靠背骨架右侧板，并将靠背骨架左侧板和靠背骨架右侧板固定在固定工装上，靠背骨架左侧板和靠背骨架右侧板上的粘胶表面涂上结构胶；S4，由镁合金分别通过半固态工艺成型靠背骨架上横梁和靠背骨架下横梁，并将靠背骨架上横梁和靠背骨架下横梁通过粘胶表面分别粘合于靠背骨架左侧板和靠背骨架右侧板；S5，将夹持工装夹持在粘胶表面上施加外力使结构胶固化。

该固定工装包括平板和固定于平板上的用于支撑靠背骨架左侧板和靠背骨架右侧板的第一支座、第二支座、第三支座和第四支座。

该夹持工装包括彼此铰接的第一夹持部和第二夹持部，该第一夹持部的远离铰接轴的自由端设置有定位柱，该第二夹持部的远离铰接轴的自由端设置有容置该定位柱的空间。

所述步骤S5具体为：固定螺栓依次穿过第一夹持部和第二夹持部的中部的贯穿孔后拧紧螺母，使得第一夹持部和第二夹持部保持在夹持状态并同时对骨架的粘胶表面施加压力。

根据本发明的混合材料的座椅骨架，由高强钢通过冲压成型和/或碳纤维通过湿法模压成型靠背骨架左侧板和靠背骨架右侧板，由镁合金通过半固态工艺成型靠背骨架上横梁和靠背骨架下横梁，根据需要(不同部位对强度的需求不同)由不同材料形成各部件，实现了骨架的轻量化；而且通过在各部件的接触面使用结构胶粘合，解决了异种金属之间连接的电位差带来的电位腐蚀问题。

附图说明

图1是根据本发明的混合材料的座椅骨架的结构示意图；

图2是图1的靠背骨架的爆炸图；

图3是靠背骨架上横梁和靠背骨架左侧板的连接结构示意图；

图4是靠背骨架左侧板和靠背骨架下横梁的连接结构示意图；

图5是座椅骨架的坐垫骨架的连接结构示意图；

图6是固定工装的结构示意图；

图7是夹持工装的结构示意图；

图8示出了待夹持于固定工装上的混合材料的座椅骨架的示意图；

图9是通过夹持工装固定于固定工装上的混合材料的座椅骨架的剖面图。

具体实施方式

下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述。

图1是根据本发明的混合材料的座椅骨架10的结构示意图，其中，该座椅骨架包括呈一定角度设置的靠背骨架1和坐垫骨架2。

图2是图1的靠背骨架1的爆炸图，其中，该靠背骨架1包括横断面均大致呈现为U型的靠背骨架上横梁11、靠背骨架左侧板12、靠背骨架下横梁13和靠背骨架右侧板14，它们通过穿过定位孔15的紧固件依次首尾连接以形成用于放置靠背垫的框架。其中，靠背骨架上横梁11和靠背骨架下横梁13由镁合金材料形成，如AZ系列和AM系列，本实施例中选用镁合金AZ91D通过半固态工艺成型(镁合金[陈振华等编著]出版社：化学工业出版社出版日期：2004-7-6)；而靠背骨架左侧板12和靠背骨架右侧板14由高强钢或碳纤维等高强度材料形成，本实施例中选用高强钢通过冲压成型。

图3是靠背骨架上横梁11和靠背骨架左侧板12的连接结构示意图，其中，该靠背骨架上横梁11具有第一U型末端111，而靠背骨架左侧板12也具有第一U型末端121，靠背骨架上横梁11的U型末端111嵌套在靠背骨架左侧板12的U型末端121的内部。而且，该连接结构还包括有图示为彼此不连续的三条第一结构胶16，以将靠背骨架上横梁11的U型末端111粘结在靠背骨架左侧板12的U型末端121的内部。应该理解，这三条第一结构胶16可以如图所示呈现为半工字型排列，也可以呈现为其他类型排列，例如“U”型、“L”型、“C”型等多面粘接形式；这三条第一结构胶16可以如图所示呈离散型设置，也可以呈现为连续的设置。另外，由于靠背骨架上横梁11和靠背骨架右侧板14的连接结构与其类似，在此不再赘述。

图4是靠背骨架左侧板12和靠背骨架下横梁13的连接结构示意图，其中，该靠背骨架左侧板12具有第二U型末端122，而靠背骨架下横梁13具有第一U型末端131，靠背骨架左侧板12的U型末端122容置在靠背骨架下横梁13的U型末端131的内部。而且，该连接结构还包括有图示为平行的两条第二结构胶16，以将靠背骨架左侧板12的第二U型末端122粘结在靠背骨架下横梁13的U型末端131的内部。应该理解，这两条第二结构胶16可以如图所示呈现为平行排列，也可以呈现为其他类型排列。另外，由于靠背骨架下横梁13和靠背骨架右侧板14的连接结构与其类似，在此不再赘述。

图5是座椅骨架的坐垫骨架2的连接结构示意图，其中，该坐垫骨架2包括横断面均大致呈现为U型的坐垫骨架坐盆21、坐垫骨架左侧板22和坐垫骨架右侧板23，它们同样通过穿过定位孔的紧固件连接以形成用于放置坐垫的框架。其中坐垫骨架坐盆21由镁合金AZ91D通过半固态工艺成型；而坐垫骨架左侧板22和坐垫骨架右侧板23由高强钢通过冲压成型。在图示的坐垫骨架坐盆21和坐垫骨架左侧板22的连接结构示意图中，该连接结构还包括有图示为彼此不连续的三条第三结构胶16，以将坐垫骨架左侧板22的上部粘结在坐垫骨架坐盆21的内部。应该理解，这三条第三结构胶16可以如图所示呈现为半工字型排列，也可以呈现为其他类型排列；这三条第三结构胶16可以如图所示呈离散型设置，也可以呈现为连续的设置。另外，由于坐垫骨架坐盆21和坐垫骨架右侧板23的连接结构与其类似，在此不再赘述。

基于剪切实验及座椅工况，根据本发明的结构胶16可选用剪切强度约20Mpa的常温固化胶和高温固化胶：E-120HP和Teroson EP 5089。E-120HP是常温固化产品，固化条件为常温(20摄氏度以上)，24h；Teroson EP 5089是高温固化产品，固化条件为160-180度，20-30min。在此基础上，通过调节靠背骨架上横梁11、靠背骨架左侧板12、靠背骨架下横梁13和靠背骨架右侧板14之间的粘合面积；通过调节坐垫骨架坐盆21、坐垫骨架左侧板22和坐垫骨架右侧板23之间的粘合面积，从而调节结构胶16的作用面积，可以使得座椅连接部位的安全系数达到生产要求。例如，如图3所示，第一结构胶16采用半“工”字型设置，粘接面积(mm²)为S1＝900，S2＝1900，S3＝800；如图4所示，第二结构胶16采用“两面”设置，粘接面积(mm²)为S4＝1700，S5＝800，其理论分析数据如下表1所示。上横梁粘接位置安全系数3.7-5.7，可靠性高。下横梁粘接位置安全系数1.6-2.0，仍存在脱胶的可能。在满足2.0可靠安全系数的前提下，S5理论允许的最小面积为1000mm²。

表1

本发明还提供一种混合材料的座椅骨架的形成工艺，包括如下步骤：

S1，提供固定工装3，如图6所示，该固定工装3包括平板31和固定于平板31上的第一支座32、第二支座33、第三支座34和第四支座35；

S2，提供夹持工装4，如图7所示，该夹持工装4包括彼此铰接的第一夹持部41和第二夹持部42，该第一夹持部41的远离铰接轴的自由端设置有定位柱41a，该第二夹持部42的远离铰接轴的自由端设置有容置该定位柱41a的空间，另外，该第一夹持部41和第二夹持部42的中部具有对应的贯穿孔；

S3，由高强钢通过冲压成型靠背骨架左侧板12和靠背骨架右侧板14，将靠背骨架左侧板12固定在第一支座32和第二支座33上，将靠背骨架右侧板14固定在第三支座34和第四支座35上，然后用乙醇或者丙醇进行粘胶表面清洁，使用双组份胶枪或其他涂胶设备在粘接区域处涂上结构胶16，例如E-120HP常温固化胶；

S4，由镁合金AZ91D通过半固态工艺成型靠背骨架上横梁11和靠背骨架下横梁13，将靠背骨架上横梁11和靠背骨架下横梁13相应地与靠背骨架左侧板12和靠背骨架右侧板14粘合，如图8所示，然后将夹持工装4的定位柱41a贯穿骨架上预留的定位孔15(参见图2，定位孔共有16个，对应需要8个夹持工装)，并容置于第二夹持部42的预留空间内；

S5，固定螺栓5依次穿过第一夹持部41和第二夹持部42的中部的贯穿孔后拧紧螺母6，从而使得第一夹持部41和第二夹持部42保持在夹持状态并同时对骨架的粘胶表面施加压力，如图9所示，保持24h使结构胶16固化，然后拧松螺母6，拆除固定螺栓5和夹持工装4。随后通过将紧固件(例如螺栓)穿过各定位孔15以将靠背骨架上横梁、靠背骨架左侧板、靠背骨架下横梁和靠背骨架右侧板依次首尾连接形成用于放置靠背垫的框架。

应该理解，当结构胶16选用Teroson EP 5089高温固化胶时，其工艺流程与E-120HP常温固化胶类似，包括：涂胶前用乙醇等溶液进行清洁处理。与其不同之处在于，该高温固化结构胶需加热施工，对胶进行预热处理，预热温度30-40℃；双组份胶枪或其他涂胶设备进行预热枪嘴，压盘和泵25-35℃，胶嘴：35-55℃；常规烘烤温度为 175℃持续15min，最小烘烤周期为150℃持续10min。由于坐垫骨架2的形成工艺与上述靠背骨架1的形成工艺大体相同，在此不再赘述。

以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。