复合材料后舱门及其设计方法技术

复合材料后舱门，包括后舱门主体，其特征在于所述的后舱门主体由蒙皮、骨架和位于骨架中的安装座通过RTM工艺一体成型，所述的蒙皮为两层纤维增强复合材料和夹在纤维增强复合材料中的泡沫夹心构成的三明治结构并为向外凸起的曲面结构，骨架中包括铝合金管和FRP挤拉管，安装座为两层铰链铝包板和夹在铰链铝包板中的铰链钢板构成的三明治结构，安装座与蒙皮之间通过泡沫层填充。本发明专利技术提整体刚度大，提高后舱门主体与车体及其它部件连接的可靠性，优化后舱门主体的结构设计，保证后舱门主体的强度，延长使用寿命，拆装便利。本发明专利技术还提供一种复合材料后舱门的设计方法。

Composite material rear hatch door and its design method

The composite rear cabin door, including the main body of the rear cabin door, is characterized in that the main body of the rear cabin door is formed by a skin, a skeleton and a mounting seat in the skeleton by RTM process. The skin is a sandwich structure composed of two layers of fiber reinforced composite material and foam sandwich sandwich sandwiched in the fiber reinforced composite material and a curved surface structure convex outwards. The skeleton includes aluminium alloy. The tube and FRP extrusion pipe are installed with two layers of hinged aluminum clad plates and a sandwich structure sandwiched with hinged steel plates in the hinged aluminum clad plates. The invention has large overall stiffness, improves the reliability of the connection between the main body of the rear hatch door and the car body and other components, optimizes the structural design of the main body of the rear hatch door, ensures the strength of the main body of the rear hatch door, prolongs the service life, and facilitates disassembly and assembly. The invention also provides a design method for a composite rear hatch door.

【技术实现步骤摘要】
复合材料后舱门及其设计方法
本专利技术涉及一种复合材料后舱门及其设计方法，属于新能源客车制造领域。
技术介绍
后舱门作为汽车车身部件的重要组成部分，通常设置在车辆的后部，经常需要启闭，其主要用来保护客车发动机舱等重要各部件设备，因此在电动汽车后舱门门板的设计中，其结构设计是非常关键的，它关系到舱门开关时的安全可靠性、轻便性、灵活性等。目前，市场上常见的客车后舱门结构大多为铝合金面板加铝合金的骨架，采用粘接工艺。这种结构主要缺点在于后舱门总成零配件过多，故整个舱门安装起来过于繁琐。另外，铝合金材料较复合材料其质量重，在达到同等强度的基础上，复合材料比其减重39%，新能源汽车以塑代钢，轻量减重的发展趋势下，铝合金后舱门已远远不能满足现在的新能源技术的要求。为了减轻舱门的重量，达到以塑代钢的目的，现有技术中也出现了多种复合材质的舱门结构，例如：1、CN200780032567-用于飞行器的舱门框；2、CN201320472778-一种蜂窝夹层结构复合材料大板方舱；3、CN201510925351-一种泡沫夹芯结构复合材料舱门的制造方法；4、CN201510925352-一种蒙皮加筋结构复合材料舱门的制造方法；5、CN201520455256-一种客车行李舱门骨架与蒙皮连接结构；6、CN201711460749-一种客车后舱门；现有技术中的复合材质的舱门结构，主要针对舱门的减重、保温隔热和结构优化，但针对新能源客车的后舱门轻量化的减重设计的同时还要考虑到舱门的刚度、强度、安装位置的承载强度，本专利技术的目的在于提供一种刚度大，重量轻，安装可靠性强且安装便利适应于新能源客体使用的后舱门。
技术实现思路
本专利技术提供的复合材料后舱门，整体刚度大，提高后舱门主体与车体及其它部件连接的可靠性，优化后舱门主体的结构设计，保证后舱门主体的强度，延长使用寿命，拆装便利。本专利技术还提供一种复合材料后舱门的设计方法。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：复合材料后舱门，包括后舱门主体，其特征在于所述的后舱门主体由蒙皮、骨架和位于骨架中的安装座通过RTM工艺一体成型，所述的蒙皮为两层纤维增强复合材料和夹在纤维增强复合材料中的泡沫夹心构成的三明治结构并为向外凸起的曲面结构，骨架中包括铝合金管和FRP挤拉管，安装座为两层铰链铝包板和夹在铰链铝包板中的铰链钢板构成的三明治结构，安装座与蒙皮之间通过泡沫层填充。优选的，所述的骨架的外边缘由铝合金管和FRP挤拉管铺设而成，骨架内框架由FRP挤拉管和加强筋铺设而成，铝合金管与FRP挤拉管的用量长度比不超过0.1，安装座四周均与骨架接触，且一侧与铝合金管接触。优选的，所述的FRP挤拉管在骨架上半段的铺设密度大于在骨架下半段的铺设密度，铝合金管铺设在骨架左右两侧边缘，且位于骨架的上半段中。优选的，所述的加强筋铺设在骨架下半段中，且位于两个平行的FRP挤拉管之间，加强筋呈T字型，端部分别与FRP挤拉管垂直接触，加强筋与骨架上半段的FRP挤拉管均错开分布。优选的，所述的铝合金管和FRP挤拉管的横截面均为方形，且铝合金管和FRP挤拉管中均填充聚氨酯发泡料，加强筋)为横截面为方形的PVC泡沫条，且加强筋的厚度不小于毫米。优选的，后舱门主体上安装有后舱门气撑杆支撑座，后舱主体的门锁安装位置贴粘铝材加强板，后舱门气撑杆支撑座粘接在后舱门主体上，并与铝合金管通过螺栓或铆钉紧固连接，铝材加强板为长方形，贴粘在蒙皮上，且铝材加强板中至少相对的两个边缘与FRP挤拉管抵靠。优选的，所述的后舱门主体上安装有防水格栅和与防水格栅边缘粘结的风机安装板，所述防水格栅和风机安装板的边缘固定在FRP挤拉管上，并与后舱门主体间通过密封胶密封，在与防水格栅和风机安装板紧固连接的FRP挤拉管上开设连接孔，连接孔密封对接排水管接头。优选的，所述的后舱门主体铰接在小门合页，小门合页铰接在蒙皮上且与小门合页的边缘与蒙皮密封配合。以上所述的复合材料后舱门的设计方法，其特征在于根据后舱门主体的强度、刚度和重量需求，设计蒙皮的厚度和骨架的面积、骨架中铝合金管和FRP挤拉管的横截面面积、铝合金管和FRP挤拉管的用量长度比例和在骨架中的铺设位置，根据后舱门主体与车体的连接强度需求，设计安装座的重量、厚度和安装座在骨架中的位置。优选的，根据后舱门主体的强度需求，设计骨架中加强筋形状，厚度、铺设位置和密度。本专利技术的有益效果是：1、后舱门主体由蒙皮、骨架和安装座通过RTM工艺一体成型，蒙皮为纤维增强复合材料和泡沫夹心构成的三明治结构并为向外凸起的曲面结构，即保证了蒙皮的强度又提高了蒙皮的刚度，提高蒙皮在承载过程中的抗变形能力，从而提高了后舱门的整体刚度。2、骨架中包括铝合金管和FRP挤拉管,在后舱门主体的安装受力位置设置铝合金管，在其它非受力位置设置FRP挤拉管，减轻后舱门主体重量的同时，满足后舱门主体的安装受力位置的承载要求，提高后舱门主体与车体及其它部件连接的可靠性。3、将安装座与蒙皮和骨架一体成型，且将安装座设计成铝合金板与钢板的夹心结构，用泡沫层填充蒙皮与安装座之间，即减小后舱门主体重量，又保证后舱门主体的安装强度，提高后舱门的安装可靠性。4、后舱门主体通过RTM工艺一体成型，与车体和其它安装部件的连接更简单，拆装更便利，可有效提高后舱门组装和安装的便性利。5、根据后舱门打开状态下从下至上承载逐渐增加的受力原理，设计骨架的结构，将铝合金管设计在骨架的上半段，且FRP挤拉管在骨架上半段的铺设密度大于在骨架下半段的铺设密度，使后舱门主体上半段具有足够的承载强度，将加强筋铺设在骨架下半段，用加强筋增加后舱门主体下半段强度，在保证轻化量的前提下，优化后舱门主体的结构设计，保证后舱门主体的强度，延长使用寿命。附图说明图1为本专利技术的复合材料后舱门的结构示意图。图2为后舱门主体的结构示意图。图3为图2中A-A处的剖视图。图4为骨架的铺设示意图。具体实施方式下面结合图1至图4对本专利技术的实施例做详细说明。复合材料后舱门，包括后舱门主体，其特征在于所述的后舱门主体由蒙皮1、骨架2和位于骨架2中的安装座3通过RTM工艺一体成型，所述的蒙皮1为两层纤维增强复合材料和夹在纤维增强复合材料中的泡沫夹心构成的三明治结构并为向外凸起的曲面结构，骨架2中包括铝合金管21和FRP挤拉管22，安装座3为两层铰链铝包板和夹在铰链铝包板中的铰链钢板构成的三明治结构，安装座3与蒙皮1之间通过泡沫层填充。如图所示，后舱门主体由蒙皮1、骨架2和安装座3通过RTM工艺一体成型，蒙皮1为纤维增强复合材料和泡沫夹心构成的三明治结构并为向外凸起的曲面结构，即保证了蒙皮的强度又提高了蒙皮的刚度，提高蒙皮在承载过程中的抗变形能力，从而提高了后舱门的整体刚度。骨架2中包括铝合金管21和FRP挤拉管22,在后舱门主体的安装受力位置设置铝合金管21，在其它非受力位置设置FRP挤拉管，减轻后舱门主体重量的同时，满足后舱门主体的安装受力位置的承载要求，提高后舱门主体与车体及其它部件连接的可靠性。将安装座3与蒙皮1和骨架2一体成型，且将安装座设计成铰链铝包板与铰链钢板的夹心结构，用泡沫层填充蒙皮与安装座之间，即减小后舱门主体重量，又保证后舱门主体的安装强度，提高后舱门的安装可靠性。后舱门主体通过RTM工艺一体成型，与车本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.复合材料后舱门，包括后舱门主体，其特征在于所述的后舱门主体由蒙皮（1）、骨架（2）和位于骨架（2）中的安装座（3）通过RTM工艺一体成型，所述的蒙皮（1）为两层纤维增强复合材料和夹在纤维增强复合材料中的泡沫夹心构成的三明治结构并为向外凸起的曲面结构，骨架（2）中包括铝合金管（21）和FRP挤拉管（22）， 安装座（3）为两层铰链铝包板和夹在铰链铝包板中的铰链钢板构成的三明治结构，安装座（3）与蒙皮（1）之间通过泡沫层填充。

【技术特征摘要】
1.复合材料后舱门，包括后舱门主体，其特征在于所述的后舱门主体由蒙皮（1）、骨架（2）和位于骨架（2）中的安装座（3）通过RTM工艺一体成型，所述的蒙皮（1）为两层纤维增强复合材料和夹在纤维增强复合材料中的泡沫夹心构成的三明治结构并为向外凸起的曲面结构，骨架（2）中包括铝合金管（21）和FRP挤拉管（22），安装座（3）为两层铰链铝包板和夹在铰链铝包板中的铰链钢板构成的三明治结构，安装座（3）与蒙皮（1）之间通过泡沫层填充。2.根据权利要求1所述的复合材料后舱门，其特征在于所述的骨架（2）的外边缘由铝合金管（21）和FRP挤拉管（22）铺设而成，骨架（2）内框架由FRP挤拉管（22）和加强筋（23）铺设而成，铝合金管（21）与FRP挤拉管（22）的用量长度比不超过0.1，安装座（3）四周均与骨架（2）接触，且一侧与铝合金管（21）接触。3.根据权利要求2所述的复合材料后舱门，其特征在于所述的FRP挤拉管（22）在骨架（2）上半段的铺设密度大于在骨架（2）下半段的铺设密度，铝合金管（21）铺设在骨架（2）左右两侧边缘，且位于骨架（2）的上半段中。4.根据权利要求2所述的复合材料后舱门，其特征在于所述的加强筋（23）铺设在骨架（2）下半段中，且位于两个平行的FRP挤拉管（22）之间，加强筋（23）呈T字型，端部分别与FRP挤拉管（22）垂直接触，加强筋（23）与骨架（2）上半段的FRP挤拉管（22）均错开分布。5.根据权利要求2所述的复合材料后舱门，其特征在于所述的铝合金管（21）和FRP挤拉管（22）的横截面均为方形，且铝合金管（21）和FRP挤拉管（22）中均填充聚氨酯发泡料，加强筋（23)为横截面为方...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊凯，严立专，李建林，王遵，张元，
申请(专利权)人：株洲时代新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43