一种新型的连续性碳纤维汽车零部件快速成型模具制造技术

本发明专利技术公开一种新型的连续性碳纤维汽车零部件快速成型模具，包括薄壁开口结构件、碳纤维补强件、上模具、下模具、气袋。所述薄壁开口结构件采用冲压、挤压、辊压工艺制成；所述预浸料采用连续碳丝编织物与热固性树脂组合制备而成；所述气袋采用较高延伸率的软性材料制成。以汽车金属结构件为母体，将碳纤维预浸料铺贴到金属结构件上，然后放入所述模具中进行加热加压，固化成型，形成加强型汽车结构件总成。本发明专利技术使得碳纤维复合材料对金属结构件进行加强的同时，实现大幅度的轻量化，生产节拍快，满足汽车行业大批量生产需求，相比其他碳纤维汽车零部件成型工艺具有模具成本低，制造成本低，碳纤维加强件随母体结构件成型，不需要后端装配，降低装配成本等优点，可广泛应用于汽车行业。于汽车行业。于汽车行业。

【技术实现步骤摘要】
一种新型的连续性碳纤维汽车零部件快速成型模具


[0001]本专利技术涉及一种新型的连续性碳纤维汽车零部件快速成型模具。

技术介绍

[0002]随着国家对汽车节能减排的要求越来越高，汽车轻量化是目前汽车行业节能减排的重量手段。汽车车身、底盘、动力总成等的重量在整车重量比重非常高，车身、底盘、动力总成的轻量化技术在不断的发展和进步，从高强钢、轻合金到复合材料的新技术、新工艺也在不断更新，并逐渐从早期的全钢材料发展到现在的多种材料混合设计。
[0003]碳纤维复合材料在汽车行业的应用正在快速发展，多种碳纤维制造工艺如预浸料模压、HP-RTM、WCM、热压罐等可以制造各种汽车结构件和覆盖件，然而这些工艺主要制造单体碳纤维零部件，然后与车身其他零部件进行装配，采用结构胶粘接或铆接，装配成本较高，HP-RTM、WCM工艺生产节拍较快，但是材料、模具、设备等的成本都很高，导致产品成本居高不下，无法在汽车行业大范围推广，预浸料模压、热压罐工艺生产周期长，无法满足大批量生产需要。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的问题是提供一种新型的连续性碳纤维汽车零部件快速成型模具，其目的是提供一种汽车结构件碳纤维加强解决方案，降低整车重量，提升整车刚度、安全性能等。并且提供一种可以满足汽车行业大批量生产需求的低成本生产技术。
[0005]为了解决上述问题，本专利技术采用以下方法：
[0006]一种新型的连续性碳纤维汽车零部件快速成型模具，其特征在于，由以下结构组成：薄壁开口结构件(3)、碳纤维补强件(4)、上模具(1)、下模具(2)、气袋(5)。
[0007]具体的，所述薄壁开口结构件(3)采用冲压、挤压、辊压工艺制成；
[0008]所述碳纤维补强件(4)经过预浸料前处理，所述预浸料采用连续碳丝编织物与热固性树脂组合制备而成；
[0009]所述气袋(5)采用较高延伸率的软性材料制成。
[0010]进一步的，气袋(5)的原始形状与金属结构件(3)相近，并在上下模具合模时不与金属结构件(3)接触，气袋(5)的外边缘嵌入到上模具(1)的槽内，与上模具(1)形成一个密闭的腔体，上模具(1)上开有进气孔和排气孔。
[0011]进一步的，下模具(2)采用普通钢材制成，其腔体仿形金属结构件(3)，并在金属结构件(3)的基础上放大一定比例，保证金属结构件(3)可以方便的放入和取出，下模具(2)在腔体仿形面的外围设加热孔，采用油加热或电加热的方式。
[0012]一种新型的连续性碳纤维汽车零部件快速成型模具制备汽车零部件的方法，其特征在于，采用以下方法制备：
[0013]对金属结构件(3)进行表面粗化处理，同时对碳纤维补强件(4)进行预浸料裁切下料，裁切完成后的碳纤维补强件(4)铺贴到对金属结构件(3)相应的位置，由于预浸料具有
一定的粘性，不需要辅助设备来将其固定；
[0014]将铺贴预浸料碳纤维补强件(4)的金属结构件(3)放入到下模具(2)中，下模具(2)的加热孔持续加热，使得下模具(2)仿形面的温度保持在预浸料的固化温度，金属结构件(3)放入到下模具(2)后，马上将上模具(1)和下模具(2)合模，同时对上模具(1)充入高压气体，高压气体迫使气袋(5)膨胀，并贴合到预浸料组成的碳纤维补强件(4)上，使得碳纤维补强件(4)受到均匀的压力(气压根据树脂的固化特性和温度设定)，贴敷到金属结构件(3)上；
[0015]打开上模具(1)的排气口，排除高压空气，然后开模，取出金属结构件(3)，此时碳纤维补强件(4)已经固化成型，并且与金属结构件(3)粘接在一起，形成一个零件总成。
附图说明
[0016]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明：
[0017]附图1为本专利技术的结构示意图。
[0018]图中标号为：1、上模具，2、下模具，3、金属结构件，4、碳纤维补强件，5、气袋，1-1、进气口，1-2、排气口。
具体实施方式
[0019]金属结构件(3)是采用冲压、挤压、辊压等工艺制成的薄壁开口结构件，该件采用钢或铝合金制成，如汽车车身结构件包括A柱、B柱、C柱、门槛梁、中通道、横梁、纵梁等，汽车底盘件包括钢制冲压下摆臂、冲压副车架等。碳纤维补强件(4)是采用连续碳丝编织物(或碳纤维与其他纤维混编、或者其他纤维编织)与热固性树脂组合的预浸料经过加热加压固化成型的补强结构件，该件与金属结构件(3)完全贴合，形成一个更高刚度、强度的结构件总成。根据汽车的性能需求，可以灵活设计碳纤维补强件(4)的铺层方向和铺层数量，并且可以不同的部位实现不等铺层数量。
[0020]上模具(1)，下模具(2)，气袋(5)是一种快速成型技术中模具的组成部分，上模具(1)是由普通钢材制成的一块盖板，气袋(5)是采用较高延伸率的软性材料制成(如硅胶)，气袋(5)的原始形状与金属结构件(3)相近，并在上下模具合模时不与金属结构件(3)接触，气袋(5)的外边缘嵌入到上模具(1)的槽内，与上模具(1)形成一个密闭的腔体，上模具(1)上开有进气孔(1-1)和排气孔(1-2。下模具(2)采用普通钢材制成，其腔体仿形金属结构件(3)，并在金属结构件(3)的基础上放大一定比例，保证金属结构件(3)可以方便的放入和取出，下模具(2)在腔体仿形面的外围设加热孔，采用油加热或电加热的方式。
[0021]制备工序如下：对金属结构件(3)进行表面粗化处理，同时对碳纤维补强件(4)所需的预浸料进行裁切下料，预浸料裁切完成后铺贴到对金属结构件(3)相应的位置，由于预浸料具有一定的粘性，不需要辅助设备来将其固定，将铺贴完成的金属结构件(3)放入到下模具(2)中，下模具(2)的加热孔持续加热，使得下模具(2)的仿形面保持在需要的温度(该温度根据预浸料的固化温度要求设定)，金属结构件(3)放入到下模具(2)后，马上将上模具(1)和下模具(2)合模，同时对上模具(1)通过进气口(1-1)充入高压气体，高压气体迫使气袋(5)膨胀，并贴合到预浸料组成的碳纤维补强件(4)上，使得碳纤维补强件(4)受到均匀的压力(气压根据树脂的固化特性和温度设定)，贴敷到金属结构件(3)上。经过一定时间后
(该时间根据树脂的固化特性和温度设定)，打开上模具(1)的排气口(1-2)，排除高压空气，然后开模，取出金属结构件(3)，此时碳纤维补强件(4)已经固化成型，并且与金属结构件(3)粘接在一起，形成一个零件总成。
[0022]总之，本专利技术所述的碳纤维结构补强方案，实现了一种通过对金属结构件表面贴敷碳纤维复合材料，从而可以降低金属结构件的厚度和尺寸，提升整体的刚度、强度等，降低整体重量。在制造过程中，以金属结构件为母体，将预浸料直接贴敷到金属结构件上，由于模具保持持续高的问题，可以保证金属结构件放入模具后快速升高需要的温度，同时气袋通过均匀的高压使得预浸料与金属结构件贴合并固化成型，可以实现热进惹出的效果，保证的非常高的生产速度，并减少制造过程中的工序，降低的制造成本，碳纤维补强件(4)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型的连续性碳纤维汽车零部件快速成型模具，其特征在于，由以下结构组成：薄壁开口结构件、碳纤维补强件、上模具、下模具、气袋。2.根据权利要求1所述的一种新型的连续性碳纤维汽车零部件快速成型模具，其特征在于，所述薄壁开口结构件采用冲压、挤压、辊压工艺制成；所述碳纤维补强件经过预浸料前处理，所述预浸料采用连续碳丝编织物与热固性树脂组合制备而成；所述气袋采用较高延伸率的软性材料制成。3.根据权利要求1或2任一项所述的一种新型的连续性碳纤维汽车零部件快速成型模具，其特征在于，气袋的原始形状与金属结构件相近，并在上下模具合模时不与金属结构件接触，气袋的外边缘嵌入到上模具的槽内，与上模具形成一个密闭的腔体，上模具上开有进气孔和排气孔。4.根据权利要求1所述的一种新型的连续性碳纤维汽车零部件快速成型模具，其特征在于，下模具采用普通钢材制成，其腔体仿形金属结构件，并在金属结构件的基础上放大一定比例，保证金属结构件可以方便的放入和取出，下模具在腔体...

【专利技术属性】
技术研发人员：严兵，吴世超，祁震，张永喜，施刘生，张可可，何郅晴，
申请(专利权)人：江苏澳盛复合材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：