本發(fā)明涉及一種汽車座椅，更具體地涉及一種混合材料的座椅骨架及其形成工藝。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的座椅骨架通常由相同的一種材料生產(chǎn)的零件通過焊接或者螺栓連接成整體，該材料為高強(qiáng)鋼材料或者鎂鋁合金材料。但是，單純地由高強(qiáng)鋼材料形成的座椅骨架，由于密度高，導(dǎo)致整體重量大，給搬運(yùn)等帶來很大的負(fù)擔(dān)；而單純地由鎂鋁合金材料形成的骨架，由于強(qiáng)度低，導(dǎo)致零件壁厚大、尺寸大、對模具設(shè)計(jì)以及成型要求很高，成品零件內(nèi)部缺陷多，成品率低，價(jià)格昂貴。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的要么重量大要么厚度大所帶來的問題，本發(fā)明旨在提供一種混合材料的座椅骨架及其形成工藝。

本發(fā)明所述的混合材料的座椅骨架，其包括有靠背骨架，該靠背骨架包括由緊固件連接以形成框架的靠背骨架上橫梁、靠背骨架左側(cè)板、靠背骨架下橫梁和靠背骨架右側(cè)板；靠背骨架上橫梁和靠背骨架下橫梁由鎂合金材料通過半固態(tài)工藝成型；靠背骨架左側(cè)板和靠背骨架右側(cè)板由高強(qiáng)鋼通過沖壓成型和/或碳纖維通過濕法模壓成型；靠背骨架上橫梁、靠背骨架左側(cè)板、靠背骨架下橫梁和靠背骨架右側(cè)板的至少部分接觸面通過結(jié)構(gòu)膠粘合。

該靠背骨架上橫梁的末端嵌套在靠背骨架左側(cè)板和/或靠背骨架右側(cè)板的末端的內(nèi)部，結(jié)構(gòu)膠設(shè)置于靠背骨架上橫梁與靠背骨架左側(cè)板和/或靠背骨架右側(cè)板之間。

該靠背骨架左側(cè)板和/或靠背骨架右側(cè)板的末端容置在靠背骨架下橫梁的末端的內(nèi)部，結(jié)構(gòu)膠設(shè)置于靠背骨架左側(cè)板和/或靠背骨架右側(cè)板與靠背骨架下橫梁之間。

該座椅骨架還包括有與靠背骨架呈一定角度設(shè)置的坐墊骨架，該坐墊骨架包括由緊固件連接以形成框架的坐墊骨架坐盆、坐墊骨架左側(cè)板和坐墊骨架右側(cè)板；坐墊骨架坐盆由鎂合金材料通過半固態(tài)工藝成型；坐墊骨架左側(cè)板和坐墊骨架右側(cè)板由高強(qiáng)鋼通過沖壓成型和/或碳纖維通過濕法模壓成型；坐墊骨架坐盆、坐墊骨架左側(cè)板和坐墊骨架右側(cè)板的至少部分接觸面通過結(jié)構(gòu)膠粘合。

該坐墊骨架左側(cè)板和/或坐墊骨架右側(cè)板的末端的上部嵌套在坐墊骨架坐盆的末端的內(nèi)部，結(jié)構(gòu)膠設(shè)置于坐墊骨架左側(cè)板和/或坐墊骨架右側(cè)板與坐墊骨架坐盆之間。

該結(jié)構(gòu)膠為半“工”字型或“雙面”設(shè)置。

該結(jié)構(gòu)膠為常溫固化膠和/或高溫固化膠。

本發(fā)明還提供一種混合材料的座椅骨架的形成工藝，包括步驟：S1，提供固定工裝；S2，提供夾持工裝；S3，由高強(qiáng)鋼通過沖壓成型和/或碳纖維通過濕法模壓成型靠背骨架左側(cè)板和靠背骨架右側(cè)板，并將靠背骨架左側(cè)板和靠背骨架右側(cè)板固定在固定工裝上，靠背骨架左側(cè)板和靠背骨架右側(cè)板上的粘膠表面涂上結(jié)構(gòu)膠；S4，由鎂合金分別通過半固態(tài)工藝成型靠背骨架上橫梁和靠背骨架下橫梁，并將靠背骨架上橫梁和靠背骨架下橫梁通過粘膠表面分別粘合于靠背骨架左側(cè)板和靠背骨架右側(cè)板；S5，將夾持工裝夾持在粘膠表面上施加外力使結(jié)構(gòu)膠固化。

該固定工裝包括平板和固定于平板上的用于支撐靠背骨架左側(cè)板和靠背骨架右側(cè)板的第一支座、第二支座、第三支座和第四支座。

該夾持工裝包括彼此鉸接的第一夾持部和第二夾持部，該第一夾持部的遠(yuǎn)離鉸接軸的自由端設(shè)置有定位柱，該第二夾持部的遠(yuǎn)離鉸接軸的自由端設(shè)置有容置該定位柱的空間。

所述步驟S5具體為：固定螺栓依次穿過第一夾持部和第二夾持部的中部的貫穿孔后擰緊螺母，使得第一夾持部和第二夾持部保持在夾持狀態(tài)并同時(shí)對骨架的粘膠表面施加壓力。

根據(jù)本發(fā)明的混合材料的座椅骨架，由高強(qiáng)鋼通過沖壓成型和/或碳纖維通過濕法模壓成型靠背骨架左側(cè)板和靠背骨架右側(cè)板，由鎂合金通過半固態(tài)工藝成型靠背骨架上橫梁和靠背骨架下橫梁，根據(jù)需要(不同部位對強(qiáng)度的需求不同)由不同材料形成各部件，實(shí)現(xiàn)了骨架的輕量化；而且通過在各部件的接觸面使用結(jié)構(gòu)膠粘合，解決了異種金屬之間連接的電位差帶來的電位腐蝕問題。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的混合材料的座椅骨架的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的靠背骨架的爆炸圖；

圖3是靠背骨架上橫梁和靠背骨架左側(cè)板的連接結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是靠背骨架左側(cè)板和靠背骨架下橫梁的連接結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是座椅骨架的坐墊骨架的連接結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是固定工裝的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是夾持工裝的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8示出了待夾持于固定工裝上的混合材料的座椅骨架的示意圖；

圖9是通過夾持工裝固定于固定工裝上的混合材料的座椅骨架的剖面圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，給出本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并予以詳細(xì)描述。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的混合材料的座椅骨架10的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，該座椅骨架包括呈一定角度設(shè)置的靠背骨架1和坐墊骨架2。

圖2是圖1的靠背骨架1的爆炸圖，其中，該靠背骨架1包括橫斷面均大致呈現(xiàn)為U型的靠背骨架上橫梁11、靠背骨架左側(cè)板12、靠背骨架下橫梁13和靠背骨架右側(cè)板14，它們通過穿過定位孔15的緊固件依次首尾連接以形成用于放置靠背墊的框架。其中，靠背骨架上橫梁11和靠背骨架下橫梁13由鎂合金材料形成，如AZ系列和AM系列，本實(shí)施例中選用鎂合金AZ91D通過半固態(tài)工藝成型(鎂合金[陳振華等編著]出版社：化學(xué)工業(yè)出版社出版日期：2004-7-6)；而靠背骨架左側(cè)板12和靠背骨架右側(cè)板14由高強(qiáng)鋼或碳纖維等高強(qiáng)度材料形成，本實(shí)施例中選用高強(qiáng)鋼通過沖壓成型。

圖3是靠背骨架上橫梁11和靠背骨架左側(cè)板12的連接結(jié)構(gòu)示意圖，其中，該靠背骨架上橫梁11具有第一U型末端111，而靠背骨架左側(cè)板12也具有第一U型末端121，靠背骨架上橫梁11的U型末端111嵌套在靠背骨架左側(cè)板12的U型末端121的內(nèi)部。而且，該連接結(jié)構(gòu)還包括有圖示為彼此不連續(xù)的三條第一結(jié)構(gòu)膠16，以將靠背骨架上橫梁11的U型末端111粘結(jié)在靠背骨架左側(cè)板12的U型末端121的內(nèi)部。應(yīng)該理解，這三條第一結(jié)構(gòu)膠16可以如圖所示呈現(xiàn)為半工字型排列，也可以呈現(xiàn)為其他類型排列，例如“U”型、“L”型、“C”型等多面粘接形式；這三條第一結(jié)構(gòu)膠16可以如圖所示呈離散型設(shè)置，也可以呈現(xiàn)為連續(xù)的設(shè)置。另外，由于靠背骨架上橫梁11和靠背骨架右側(cè)板14的連接結(jié)構(gòu)與其類似，在此不再贅述。

圖4是靠背骨架左側(cè)板12和靠背骨架下橫梁13的連接結(jié)構(gòu)示意圖，其中，該靠背骨架左側(cè)板12具有第二U型末端122，而靠背骨架下橫梁13具有第一U型末端131，靠背骨架左側(cè)板12的U型末端122容置在靠背骨架下橫梁13的U型末端131的內(nèi)部。而且，該連接結(jié)構(gòu)還包括有圖示為平行的兩條第二結(jié)構(gòu)膠16，以將靠背骨架左側(cè)板12的第二U型末端122粘結(jié)在靠背骨架下橫梁13的U型末端131的內(nèi)部。應(yīng)該理解，這兩條第二結(jié)構(gòu)膠16可以如圖所示呈現(xiàn)為平行排列，也可以呈現(xiàn)為其他類型排列。另外，由于靠背骨架下橫梁13和靠背骨架右側(cè)板14的連接結(jié)構(gòu)與其類似，在此不再贅述。

圖5是座椅骨架的坐墊骨架2的連接結(jié)構(gòu)示意圖，其中，該坐墊骨架2包括橫斷面均大致呈現(xiàn)為U型的坐墊骨架坐盆21、坐墊骨架左側(cè)板22和坐墊骨架右側(cè)板23，它們同樣通過穿過定位孔的緊固件連接以形成用于放置坐墊的框架。其中坐墊骨架坐盆21由鎂合金AZ91D通過半固態(tài)工藝成型；而坐墊骨架左側(cè)板22和坐墊骨架右側(cè)板23由高強(qiáng)鋼通過沖壓成型。在圖示的坐墊骨架坐盆21和坐墊骨架左側(cè)板22的連接結(jié)構(gòu)示意圖中，該連接結(jié)構(gòu)還包括有圖示為彼此不連續(xù)的三條第三結(jié)構(gòu)膠16，以將坐墊骨架左側(cè)板22的上部粘結(jié)在坐墊骨架坐盆21的內(nèi)部。應(yīng)該理解，這三條第三結(jié)構(gòu)膠16可以如圖所示呈現(xiàn)為半工字型排列，也可以呈現(xiàn)為其他類型排列；這三條第三結(jié)構(gòu)膠16可以如圖所示呈離散型設(shè)置，也可以呈現(xiàn)為連續(xù)的設(shè)置。另外，由于坐墊骨架坐盆21和坐墊骨架右側(cè)板23的連接結(jié)構(gòu)與其類似，在此不再贅述。

基于剪切實(shí)驗(yàn)及座椅工況，根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)膠16可選用剪切強(qiáng)度約20Mpa的常溫固化膠和高溫固化膠：E-120HP和Teroson EP 5089。E-120HP是常溫固化產(chǎn)品，固化條件為常溫(20攝氏度以上)，24h；Teroson EP 5089是高溫固化產(chǎn)品，固化條件為160-180度，20-30min。在此基礎(chǔ)上，通過調(diào)節(jié)靠背骨架上橫梁11、靠背骨架左側(cè)板12、靠背骨架下橫梁13和靠背骨架右側(cè)板14之間的粘合面積；通過調(diào)節(jié)坐墊骨架坐盆21、坐墊骨架左側(cè)板22和坐墊骨架右側(cè)板23之間的粘合面積，從而調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)膠16的作用面積，可以使得座椅連接部位的安全系數(shù)達(dá)到生產(chǎn)要求。例如，如圖3所示，第一結(jié)構(gòu)膠16采用半“工”字型設(shè)置，粘接面積(mm²)為S1＝900，S2＝1900，S3＝800；如圖4所示，第二結(jié)構(gòu)膠16采用“兩面”設(shè)置，粘接面積(mm²)為S4＝1700，S5＝800，其理論分析數(shù)據(jù)如下表1所示。上橫梁粘接位置安全系數(shù)3.7-5.7，可靠性高。下橫梁粘接位置安全系數(shù)1.6-2.0，仍存在脫膠的可能。在滿足2.0可靠安全系數(shù)的前提下，S5理論允許的最小面積為1000mm²。

表1

本發(fā)明還提供一種混合材料的座椅骨架的形成工藝，包括如下步驟：

S1，提供固定工裝3，如圖6所示，該固定工裝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，提供夾持工裝4，如圖7所示，該夾持工裝4包括彼此鉸接的第一夾持部41和第二夾持部42，該第一夾持部41的遠(yuǎn)離鉸接軸的自由端設(shè)置有定位柱41a，該第二夾持部42的遠(yuǎn)離鉸接軸的自由端設(shè)置有容置該定位柱41a的空間，另外，該第一夾持部41和第二夾持部42的中部具有對應(yīng)的貫穿孔；

S3，由高強(qiáng)鋼通過沖壓成型靠背骨架左側(cè)板12和靠背骨架右側(cè)板14，將靠背骨架左側(cè)板12固定在第一支座32和第二支座33上，將靠背骨架右側(cè)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進(jìn)行粘膠表面清潔，使用雙組份膠槍或其他涂膠設(shè)備在粘接區(qū)域處涂上結(jié)構(gòu)膠16，例如E-120HP常溫固化膠；

S4，由鎂合金AZ91D通過半固態(tài)工藝成型靠背骨架上橫梁11和靠背骨架下橫梁13，將靠背骨架上橫梁11和靠背骨架下橫梁13相應(yīng)地與靠背骨架左側(cè)板12和靠背骨架右側(cè)板14粘合，如圖8所示，然后將夾持工裝4的定位柱41a貫穿骨架上預(yù)留的定位孔15(參見圖2，定位孔共有16個(gè)，對應(yīng)需要8個(gè)夾持工裝)，并容置于第二夾持部42的預(yù)留空間內(nèi)；

S5，固定螺栓5依次穿過第一夾持部41和第二夾持部42的中部的貫穿孔后擰緊螺母6，從而使得第一夾持部41和第二夾持部42保持在夾持狀態(tài)并同時(shí)對骨架的粘膠表面施加壓力，如圖9所示，保持24h使結(jié)構(gòu)膠16固化，然后擰松螺母6，拆除固定螺栓5和夾持工裝4。隨后通過將緊固件(例如螺栓)穿過各定位孔15以將靠背骨架上橫梁、靠背骨架左側(cè)板、靠背骨架下橫梁和靠背骨架右側(cè)板依次首尾連接形成用于放置靠背墊的框架。

應(yīng)該理解，當(dāng)結(jié)構(gòu)膠16選用Teroson EP 5089高溫固化膠時(shí)，其工藝流程與E-120HP常溫固化膠類似，包括：涂膠前用乙醇等溶液進(jìn)行清潔處理。與其不同之處在于，該高溫固化結(jié)構(gòu)膠需加熱施工，對膠進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度30-40℃；雙組份膠槍或其他涂膠設(shè)備進(jìn)行預(yù)熱槍嘴，壓盤和泵25-35℃，膠嘴：35-55℃；常規(guī)烘烤溫度為 175℃持續(xù)15min，最小烘烤周期為150℃持續(xù)10min。由于坐墊骨架2的形成工藝與上述靠背骨架1的形成工藝大體相同，在此不再贅述。

以上所述的，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用以限定本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的上述實(shí)施例還可以做出各種變化。即凡是依據(jù)本發(fā)明申請的權(quán)利要求書及說明書內(nèi)容所作的簡單、等效變化與修飾，皆落入本發(fā)明專利的權(quán)利要求保護(hù)范圍。本發(fā)明未詳盡描述的均為常規(guī)技術(shù)內(nèi)容。