CN105128352A - 复合材料集成结构和复合材料集成结构的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种复合材料集成结构和复合材料集成结构的制造方法，其中，该复合材料集成结构，包括：连续纤维增强复合材料，以及短切纤维增强复合材料；短切纤维增强复合材料，包覆在连续纤维增强复合材料的外围。从而使得该复合材料集成结构相比较于铝合金材料具有较小的重量，可以满足工业制造上的零部件轻量化的要求；该复合材料集成结构具有高比强、高比模、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、阻尼减震性的性能；同时，外围包覆的短切纤维增强复合材料易于通过模压成型工艺或者注塑成型工艺进行复合材料集成结构的外形制作，从而复合材料集成结构的外形制作效率高，并且降低了复合材料集成结构的外形制作的成本。

Description

复合材料集成结构和复合材料集成结构的制造方法

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种复合材料集成结构和复合材料集成结构的制造方法。

背景技术

随着科技的发展和社会的进步，对于工业制造中应用于汽车、轮船、飞机以及轨道车辆上的零部件的轻量化要求，对于工业制造中应用于家具上的零部件、以及应用在模型玩具上的零部件的轻量化要求，越来越突显出来。

然而现有技术中，工业制造上的零部件通常采用铝合金材料进行制造而得，铝合金虽然比钢铁合金轻便，然而依旧无法满足工业制造上的零部件轻量化的要求。

发明内容

本发明提供一种复合材料集成结构和复合材料集成结构的制造方法，用以解决现有技术中的工业制造上的零部件通常采用铝合金材料进行制造而得，无法满足工业制造上的零部件轻量化的要求的题。

本发明的一方面提供一种复合材料集成结构，包括：

连续纤维增强复合材料，以及短切纤维增强复合材料；

所述短切纤维增强复合材料，包覆在所述连续纤维增强复合材料的外围。

如上所述的结构中，所述连续纤维增强复合材料的形状为第一预设形状；所述短切纤维增强复合材料的形状为与所述第一预设形状相匹配的第二预设形状。

如上所述的结构中，所述第一预设形状包括规则形状或不规则形状。

如上所述的结构中，所述连续纤维增强复合材料的截面厚度小于所述短切纤维增强复合材料的截面厚度。

如上所述的结构中，还包括：

设置在所述复合材料集成结构表面的连接部。

本发明的另一方面提供一种复合材料集成结构的制造方法，包括：

对连续纤维增强复合材料进行预处理；

将短切纤维增强复合材料，包覆住预处理后的连续纤维增强复合材料。

如上所述的方法中，所述对连续纤维增强复合材料进行预处理，将短切纤维增强复合材料，包覆住预处理后的连续纤维增强复合材料，包括：

对所述连续纤维增强复合材料进行固化成型处理，形成预设第一形状的连续纤维增强复合材料；

将第一层短切纤维增强复合材料铺设在模具阴模的底部；

将所述预设第一形状的连续纤维增强复合材料铺设在所述第一层短切纤维增强复合材料上；

将第二层短切纤维增强复合材料铺设在所述预设第一形状的连续纤维增强复合材料上，其中，所述第一层短切纤维增强复合材料的宽度以及所述第二层短切纤维增强复合材料的宽度，大于所述预设第一形状的连续纤维增强复合材料的宽度；

对所述模具阴模和模具阳模进行预热处理；

采用预热处理后的模具阳模对所述第二层短切纤维增强复合材料加压；

在所述模具阴模和所述模具阳模冷却之后，形成所述第一层短切纤维增强复合材料和所述第二层短切纤维增强复合材料以与所述第一预设形状相匹配的第二预设形状，包覆在所述预设第一形状的连续纤维增强复合材料的外围的复合材料集成结构。

如上所述的方法中，所述对连续纤维增强复合材料进行预处理，将短切纤维增强复合材料，包覆住预处理后的连续纤维增强复合材料，包括：

对所述连续纤维增强复合材料进行固化成型处理，形成预设第一形状的连续纤维增强复合材料；

将所述预设第一形状的连续纤维增强复合材料定位在注塑工艺模具腔体的中心位置；

挤出注塑机将所述短切纤维增强复合材料从所述注塑工艺模具的进料口注入到所述注塑工艺模具的腔体中，直至所述短切纤维增强复合材料填充满所述注塑工艺模具的腔体；

对所述注塑工艺模具进行冷却处理，形成所述短切纤维增强复合材料以所述注塑工艺模具的腔体形状包覆在所述预设第一形状的连续纤维增强复合材料的外围的复合材料集成结构。

如上所述的方法中，所述对连续纤维增强复合材料进行预处理，将短切纤维增强复合材料，包覆住预处理后的连续纤维增强复合材料，包括：

将所述连续纤维增强复合材料置于第一预成型模具的腔体中；

利用所述第一预成型模具对所述连续纤维增强复合材料进行模压成型处理；

对模压成型处理后的连续纤维增强复合材料进行修剪，形成预设第一形状的连续纤维增强复合材料；

将所述预设第一形状的连续纤维增强复合材料，置于第二预成型模具的腔体的中心位置；

将所述短切纤维增强复合材料从所述第二预成型模具的注入口注入到所述第二预成型模具的腔体中，直至所述短切纤维增强复合材料填充满所述第二预成型模具的腔体；

对所述第二预成型模具进行加压处理和冷却处理，形成所述短切纤维增强复合材料以所述第二预成型模具的腔体形状包覆在所述预设第一形状的连续纤维增强复合材料的外围的复合材料集成结构。

本发明的技术效果是：提供一种由连续纤维增强复合材料，以及短切纤维增强复合材料构成的复合材料集成结构，其中短切纤维增强复合材料包覆在连续纤维增强复合材料的外围。从而使得该复合材料集成结构相比较于铝合金材料具有较小的重量，可以满足工业制造上的零部件轻量化的要求；该复合材料集成结构具有高比强、高比模、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、阻尼减震性的性能；同时，外围包覆的短切纤维增强复合材料易于通过模压成型工艺或者注塑成型工艺进行复合材料集成结构的外形制作，从而复合材料集成结构的外形制作效率高，并且降低了复合材料集成结构的外形制作的成本。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的复合材料集成结构的结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的复合材料集成结构的制造方法的流程图；

图3为本发明实施例三提供的复合材料集成结构的制造方法的流程图；

图4为本发明实施例三的步骤201执行过程中预设第一形状的连续纤维增强复合材料的剖面示意图；

图5为本发明实施例三的步骤204执行过程中复合材料集成结构的剖面示意图；

图6为本发明实施例三的步骤204执行过程中模具阳模的剖面示意图；

图7为本发明实施例三的步骤205执行过程中复合材料集成结构的剖面示意图；

图8为本发明实施例四提供的复合材料集成结构的制造方法的流程图；

图9为本发明实施例四的步骤301执行过程中预设第一形状的连续纤维增强复合材料的剖面示意图；

图10为本发明实施例四的步骤302执行过程中的注塑工艺模具和挤出注塑机的剖面结构示意图；

图11为本发明实施例四的步骤303执行过程中复合材料集成结构的剖面示意图；

图12为本发明实施例五提供的复合材料集成结构的制造方法的流程图；

图13为本发明实施例五的步骤401执行过程中的第一预成型模具的剖面结构示意图；

图14为本发明实施例五的步骤402执行过程中的第一预成型模具的剖面结构示意图；

图15为本发明实施例五的步骤403执行过程中的第一预成型模具的剖面结构示意图；

图16为本发明实施例五的步骤403执行过程中的连续纤维增强复合材料的剖面结构示意图；

图17为本发明实施例五的步骤404执行过程中的第二预成型模具的剖面结构示意图；

图18为本发明实施例五的步骤405执行过程中的第二预成型模具的剖面结构示意图；

图19为本发明实施例五的步骤406执行过程中的第二预成型模具的剖面结构示意图；

图20为本发明实施例五的步骤406执行过程中的复合材料集成结构的剖面结构示意图。

附图标记：

1-复合材料集成结构2-连续纤维增强复合材料3-短切纤维增强复合材料4-模具阴模

5-模具阳模6-注塑工艺模具7-挤出注塑机8-第一预成型模具

9-第二预成型模具

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

图1为本发明实施例一提供的复合材料集成结构的结构示意图，如图1所示，本实施例的复合材料集成结构1，包括：

连续纤维增强复合材料2，以及短切纤维增强复合材料3；

短切纤维增强复合材料3，包覆在连续纤维增强复合材料2的外围。

在本实施例中，具体的，连续纤维增强复合材料2由预浸料层铺热压成型的制造工艺，或者由织物预制体树脂转移模塑成型的制造工艺制造而得；连续纤维增强复合材料2具有优异的力学性能，并且具有可设计性，同时相比较于铝合金材料具有较小的重量；但是，在复杂结构构件的模具中完全铺设连续纤维增强复合材料2，去形成只有连续纤维增强复合材料2的工业零部件，耗费时间，并增加零部件的制造成本。短切纤维增强复合材料3由短切预浸料模压成型的制造工艺，或者由热塑性粒料注塑成型的制造工艺制造而得；短切纤维增强复合材料3是一种介于高分子塑料与高性能连续纤维增强复合材料之间的过渡材料；短切纤维增强复合材料3具有易成型、流动性好的性能。

本实施例中，短切纤维增强复合材料3可以采用环氧、酚醛、聚酯、聚氨酯等热固性树脂以及聚丙烯、聚苯硫醚等热塑性树脂基体；本实施例中，对于短切纤维增强复合材料3的具体组分，不做限定。

本实施例中，连续纤维增强复合材料2可以采用玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维等增强体；本实施例中，对于连续纤维增强复合材料2的具体组分，不做限定。

本实施例中，提供一种包括了连续纤维增强复合材料2和短切纤维增强复合材料3的复合材料集成结构1；短切纤维增强复合材料3，包覆在连续纤维增强复合材料2的外围。具体的，连续纤维增强复合材料2的外形可以是长方体，对应的，包覆在连续纤维增强复合材料2的外围的短切纤维增强复合材料3的外形可以是正方体；或者，连续纤维增强复合材料2的外形可以是球体，对应的，包覆在连续纤维增强复合材料2的外围的短切纤维增强复合材料3的外形可以是正方体。本实施例对于连续纤维增强复合材料2的外形不做限定，对于短切纤维增强复合材料3的外形不做限定。

并且，短切纤维增强复合材料3包覆在连续纤维增强复合材料2的外围而得到的复合材料集成结构1可以是应用在汽车防撞结构、车身框架、车体地板、引擎盖、座椅、底盘、轮毂等零部件；也可以是应用在轮船上的轮船承力结构、船体框架、船体甲板、舵等零部件；也可以是应用在飞机上的飞机内饰部件、座椅等零部件；也可以是应用在家居工业上的家具中的面板结构、桌椅等零部件；也可以是模型玩具的壳体等零部件，本实施例中对此不做限定。

若本实施例中短切纤维增强复合材料3包覆在连续纤维增强复合材料2的外围而得到的复合材料集成结构1，是汽车车身、汽车的底盘、汽车的发动机的等零部件，则可以使得汽车减少本身的重量，实现了汽车轻量化，若汽车重量减轻10％则可以节省6％～8％的燃料；同时，该复合材料集成结构1可以具有低噪音、保温隔热等优良性能，可以节约了汽车的耗油量，从而节约了能源，并减少环境污染；同时该复合材料集成结构1易于制造，加快了汽车的生产节拍，提高了生产效率。

本实施例通过提供一种由连续纤维增强复合材料2，以及短切纤维增强复合材料3构成的复合材料集成结构1，其中短切纤维增强复合材料3包覆在连续纤维增强复合材料2的外围。由于连续纤维增强复合材料2具有优异的力学性能、可设计性，同时相比较于铝合金材料具有较小的重量，从而由连续纤维增强复合材料2作为复合材料集成结构1的内部骨架结构，可以满足工业制造上的零部件轻量化的要求；并且，由于短切纤维增强复合材料3具有易成型、流动性好的性能，从而将短切纤维增强复合材料3作为复合材料集成结构1的外部填充结构，可以实现提高复合材料集成结构1的制造效率的效果。并且，复合材料集成结构1中的两部分结构都是复合材料，从而复合材料集成结构1具有高比强、高比模、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、阻尼减震性的性能。同时，外围包覆的短切纤维增强复合材料易于通过模压成型工艺或者注塑成型工艺进行复合材料集成结构的外形制作，从而复合材料集成结构的外形制作效率高，并且降低了复合材料集成结构的外形制作的成本。

进一步地，在上述实施例的基础上，本发明实施例一提供的复合材料集成结构1，连续纤维增强复合材料2的形状为第一预设形状；短切纤维增强复合材料3的形状为与第一预设形状相匹配的第二预设形状。

第一预设形状包括规则形状或不规则形状。

在本实施方式中，具体的，连续纤维增强复合材料2的形状为第一预设形状，第一预设形状可以是规则形状或者不规则形状；短切纤维增强复合材料3的形状第二预设形状，其中，第二预设形状与第一预设形状相匹配。

举例来说，若复合材料集成结构1是个座椅，则连续纤维增强复合材料2是复合材料集成结构1的座椅骨架，连续纤维增强复合材料2的外形是座椅骨架的形状，相应的，短切纤维增强复合材料3作为座椅外部，短切纤维增强复合材料3的形状是座椅外部的形状；再举例来说，若复合材料集成结构1是个方向盘，则连续纤维增强复合材料2是复合材料集成结构1的方向盘骨架，连续纤维增强复合材料2的外形是方向盘骨架的形状，相应的，短切纤维增强复合材料3作为方向盘的可触摸外部，短切纤维增强复合材料3的形状是方向盘的可触摸外部的形状。

本实施方式中，对于连续纤维增强复合材料2的具体形状不做限定，对于短切纤维增强复合材料3的具体形状不做限定。

进一步地，在上述实施例的基础上，本发明实施例一提供的复合材料集成结构1，连续纤维增强复合材料2的截面厚度小于短切纤维增强复合材料3的截面厚度。

在本实施方式中，具体的，设定在复合材料集成结构1中，连续纤维增强复合材料2的截面厚度之和，小于短切纤维增强复合材料3的截面厚度。

进一步地，在上述实施例的基础上，本发明实施例一提供的复合材料集成结构1，还包括：

设置在复合材料集成结构1表面的连接部。

在本实施方式中，具体的，还可以在复合材料集成结构1的表面上设置连接部，连接部可以用于复合材料集成结构1与其他零部件进行连接。

举例来说，若复合材料集成结构1是汽车车身，则在复合材料集成结构1上设置多个连接部，多个连接部分别和汽车的发动机、底板、车门等等进行连接；若复合材料集成结构1是方向盘，则在复合材料集成结构1上设置连接部，连接部与汽车车身或者是与仪表板横梁进行连接。本实施例中，对于连接部的具体结构，以及连接部在复合材料集成结构1上的位置，不进行限定。

图2为本发明实施例二提供的复合材料集成结构的制造方法的流程图，如图2所示，本发明实施例二提供的复合材料集成结构1的制造方法，包括：

步骤101、对连续纤维增强复合材料2进行预处理。

在本实施例中，具体的，对连续纤维增强复合材料2进行固化成型处理，或者进行模压成型处理，形成预设第一形状的连续纤维增强复合材料2。

本实施例中，对预处理的方式，不做限定。

本实施例中，对于连续纤维增强复合材料2的具体组分，不做限定。

本实施例对于预设第一形状的连续纤维增强复合材料2的外形，不做限定。

步骤102、将短切纤维增强复合材料3，包覆住预处理后的连续纤维增强复合材料2。

在本实施例中，具体的，以注塑的方式，将短切纤维增强复合材料3包覆住预处理后的连续纤维增强复合材料2；或者，以模压成型的方式，将短切纤维增强复合材料3包覆住预处理后的连续纤维增强复合材料2；本实施例中，对此不做限定。

由于短切纤维增强复合材料3在一定的温度下具有流动性，从而通过注塑等方式，使得短切纤维增强复合材料3包裹在预处理后的连续纤维增强复合材料2的外围，在冷却之后，短切纤维增强复合材料3与连续纤维增强复合材料2实现一体成型，可以得到短切纤维增强复合材料3包覆在连续纤维增强复合材料2的外围的复合材料集成结构1。

本实施例中，对于短切纤维增强复合材料3的具体组分，不做限定。

本实施例中，对于短切纤维增强复合材料3的外形不做限定。

本实施例中，由短切纤维增强复合材料3包覆在连续纤维增强复合材料2的外围而得到的复合材料集成结构1，可以是应用在汽车上的零部件，也可以是应用在轮船上的零部件，也可以是应用在飞机上的零部件，对此不做限定。

本实施例通过将短切纤维增强复合材料3，包覆住预处理后的连续纤维增强复合材料2，从而可以得到一种由连续纤维增强复合材料2，以及短切纤维增强复合材料3构成的复合材料集成结构1。由于连续纤维增强复合材料2具有优异的力学性能、可设计性，同时相比较于铝合金材料具有较小的重量，从而由连续纤维增强复合材料2作为复合材料集成结构1的内部骨架结构，可以满足工业制造上的零部件轻量化的要求；并且，由于短切纤维增强复合材料3具有易成型、流动性好的性能，从而将短切纤维增强复合材料3作为复合材料集成结构1的外部填充结构，可以实现提高复合材料集成结构1的制造效率的效果。并且，复合材料集成结构1中的两部分结构都是复合材料，从而复合材料集成结构1具有高比强、高比模、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、阻尼减震性的性能。并且，可以采用挤出成型工艺或注塑成型工艺或模压成型工艺，去得到应用到不同领域的复合材料集成结构1，工艺方法多样，操作灵活简单；外围包覆的短切纤维增强复合材料易于通过模压成型工艺或者注塑成型工艺进行复合材料集成结构的外形制作，从而复合材料集成结构的外形制作效率高，并且降低了复合材料集成结构的外形制作的成本。

图3为本发明实施例三提供的复合材料集成结构的制造方法的流程图，如图3所示，本发明实施例三提供的复合材料集成结构1的制造方法，包括：

步骤201、对连续纤维增强复合材料2进行固化成型处理，形成预设第一形状的连续纤维增强复合材料2。

在本实施例中，具体的，根据需要制造的零部件的尺寸、形状和受力状态，选择筋骨模具；图4为本发明实施例三的步骤201执行过程中预设第一形状的连续纤维增强复合材料的剖面示意图，如图4所示，在筋骨模具中对连续纤维增强复合材料2进行固化成型处理，形成预设第一形状的连续纤维增强复合材料2，本实施例中，对于连续纤维增强复合材料2的组成成分，不做限定。

步骤202、将第一层短切纤维增强复合材料3铺设在模具阴模4的底部；将预设第一形状的连续纤维增强复合材料2铺设在第一层短切纤维增强复合材料3上；将第二层短切纤维增强复合材料3铺设在预设第一形状的连续纤维增强复合材料2上，其中，第一层短切纤维增强复合材料3的宽度以及第二层短切纤维增强复合材料3的宽度，大于预设第一形状的连续纤维增强复合材料2的宽度。

在本实施例中，具体的，图5为本发明实施例三的步骤204执行过程中复合材料集成结构的剖面示意图，图6为本发明实施例三的步骤204执行过程中模具阳模的剖面示意图，如图5和图6所示，根据需要制造的零部件的尺寸、形状和受力状态，选择合适的模具阴模4和模具阳模5；将第一层简单形状的短切纤维增强复合材料3铺设在模具阴模4的底部的预设位置上；将步骤201中得到的预设第一形状的连续纤维增强复合材料2铺设在第一层短切纤维增强复合材料3上的预设位置上，其中，第一层短切纤维增强复合材料3的宽度大于预设第一形状的连续纤维增强复合材料2的宽度；然后将第二层简单形状的短切纤维增强复合材料3铺设在预设第一形状的连续纤维增强复合材料2上的预设位置上，其中，第二层短切纤维增强复合材料3的宽度大于预设第一形状的连续纤维增强复合材料2的宽度。

本实施例中，对于第一层短切纤维增强复合材料3和第二层短切纤维增强复合材料3的组成成分，不做限定。

步骤203、对模具阴模4和模具阳模5进行预热处理。

在本实施例中，具体的，对模具阴模4和模具阳模5进行预热处理，使得第一层短切纤维增强复合材料3和第二层短切纤维增强复合材料3进行流动，从而将连续纤维增强复合材料2进行包裹。

本实施例中，根据短切纤维增强复合材料3的厚度采用相应的预热处理时间，本实施例对于预热处理的时间不做限定。

步骤204、采用预热处理后的模具阳模5对第二层短切纤维增强复合材料3加压。

在本实施例中，具体的，在步骤203之后，采用模具阳模5由上方，对第二层短切纤维增强复合材料3加压，使得第一层短切纤维增强复合材料3和第二层短切纤维增强复合材料3可以进一步的流动；由于第一层短切纤维增强复合材料3的宽度以及第二层短切纤维增强复合材料3的宽度，都大于预设第一形状的连续纤维增强复合材料2的宽度，从而流动状态的短切纤维增强复合材料3可以去包覆预设第一形状的连续纤维增强复合材料2的外围。并且，使得第一层短切纤维增强复合材料3和第二层短切纤维增强复合材料3成型。

本实施例中，本实施例中，根据短切纤维增强复合材料3的厚度采用相应的加压力度，本实施例对于加压力度不做限定。

步骤205、在模具阴模4和模具阳模5冷却之后，形成第一层短切纤维增强复合材料3和第二层短切纤维增强复合材料3以与第一预设形状相匹配的第二预设形状，包覆在预设第一形状的连续纤维增强复合材料2的外围的复合材料集成结构1。

在本实施例中，具体的，图7为本发明实施例三的步骤205执行过程中复合材料集成结构的剖面示意图，如图7所示，在模具阴模4和模具阳模5冷却时，模具中的短切纤维增强复合材料3和连续纤维增强复合材料2也冷却了，此时，去除模具阴模4，然后去除模具阳模5，可以得到第一层短切纤维增强复合材料3和第二层短切纤维增强复合材料3以与第一预设形状相匹配的第二预设形状，包覆在预设第一形状的连续纤维增强复合材料2的外围的复合材料集成结构1。

本实施例通过依次在模具阴模4的底部铺设第一层短切纤维增强复合材料3、预设第一形状的连续纤维增强复合材料2、第二层短切纤维增强复合材料3；采用采用预热处理后的模具阳模5对第二层短切纤维增强复合材料3加压，在冷却之后，形成第一层短切纤维增强复合材料3和第二层短切纤维增强复合材料3以与第一预设形状相匹配的第二预设形状，包覆在预设第一形状的连续纤维增强复合材料2的外围的复合材料集成结构1。从而得到的复合材料集成结构1，由于连续纤维增强复合材料2具有优异的力学性能、可设计性，同时相比较于铝合金材料具有较小的重量，从而由连续纤维增强复合材料2作为复合材料集成结构1的内部骨架结构，可以满足工业制造上的零部件轻量化的要求；并且，由于短切纤维增强复合材料3具有易成型、流动性好的性能，从而将短切纤维增强复合材料3作为复合材料集成结构1的外部填充结构，可以实现提高复合材料集成结构1的制造效率的效果；并且，复合材料集成结构1中的两部分结构都是复合材料，从而复合材料集成结构1具有高比强、高比模、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、阻尼减震性的性能。同时，采用模压成型工艺，可以得到应用到不同领域的复合材料集成结构1，操作灵活简单；外围包覆的短切纤维增强复合材料易于通过模压成型工艺进行复合材料集成结构的外形制作，从而复合材料集成结构的外形制作效率高，并且降低了复合材料集成结构的外形制作的成本。

图8为本发明实施例四提供的复合材料集成结构的制造方法的流程图，如图8所示，本发明实施例四提供的复合材料集成结构1的制造方法，包括：

步骤301、对连续纤维增强复合材料2进行固化成型处理，形成预设第一形状的连续纤维增强复合材料2。

在本实施例中，具体的，根据需要制造的零部件的尺寸、形状和受力状态，选择筋骨模具；图9为本发明实施例四的步骤301执行过程中预设第一形状的连续纤维增强复合材料的剖面示意图，如图9所示，在筋骨模具中对连续纤维增强复合材料2进行固化成型处理，形成预设第一形状的连续纤维增强复合材料2，本实施例中，对于连续纤维增强复合材料2的组成成分，不做限定。

步骤302、将预设第一形状的连续纤维增强复合材料2定位在注塑工艺模具6腔体的中心位置；挤出注塑机7将短切纤维增强复合材料3从注塑工艺模具6的进料口注入到注塑工艺模具6的腔体中，直至短切纤维增强复合材料3填充满注塑工艺模具6的腔体。

在本实施例中，具体的，图10为本发明实施例四的步骤302执行过程中的注塑工艺模具和挤出注塑机的剖面结构示意图，如图10所示，根据需要制造的零部件的尺寸、形状和受力状态，选择注塑工艺模具6；首先将步骤301中得到的预设第一形状的连续纤维增强复合材料2定位在注塑工艺模具6腔体的中心位置；在挤出注塑机7的容器中填充了流动状态的短切纤维增强复合材料3，挤出注塑机7的容器的出口与注塑工艺模具6的进料口连接，打开挤出注塑机7的容器的出口，从而挤出注塑机7将短切纤维增强复合材料3注入到注塑工艺模具6的腔体中；在短切纤维增强复合材料3填充满了注塑工艺模具6的腔体的时候，关闭挤出注塑机7的容器的出口。

本实施例中，对于短切纤维增强复合材料3的组成成分，不做限定。

步骤303、对注塑工艺模具6进行冷却处理，形成短切纤维增强复合材料3以注塑工艺模具6的腔体形状包覆在预设第一形状的连续纤维增强复合材料2的外围的复合材料集成结构1。

在本实施例中，具体的，对注塑工艺模具6进行冷却处理，例如，可以开启模具冷却循环系统；或者可以降低注塑工艺模具6所在环境的温度，对此不做限制。图11为本发明实施例四的步骤303执行过程中复合材料集成结构的剖面示意图，如图11所示，在冷却处理之后，短切纤维增强复合材料3的形状固定，从而短切纤维增强复合材料3以注塑工艺模具6的腔体形状包覆在预设第一形状的连续纤维增强复合材料2的外围，形成了短切纤维增强复合材料3包裹连续纤维增强复合材料2的复合材料集成结构1。

本实施例通过将预设第一形状的连续纤维增强复合材料2定位在注塑工艺模具6腔体的中心位置，挤出注塑机7将短切纤维增强复合材料3注入到注塑工艺模具6的腔体中，在冷却之后，形成短切纤维增强复合材料3以注塑工艺模具6的腔体形状包覆在预设第一形状的连续纤维增强复合材料2的外围的复合材料集成结构1。从而得到的复合材料集成结构1，由于连续纤维增强复合材料2具有优异的力学性能、可设计性，同时相比较于铝合金材料具有较小的重量，从而由连续纤维增强复合材料2作为复合材料集成结构1的内部骨架结构，可以满足工业制造上的零部件轻量化的要求；并且，由于短切纤维增强复合材料3具有易成型、流动性好的性能，从而将短切纤维增强复合材料3作为复合材料集成结构1的外部填充结构，可以实现提高复合材料集成结构1的制造效率的效果；并且，复合材料集成结构1中的两部分结构都是复合材料，从而复合材料集成结构1具有高比强、高比模、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、阻尼减震性的性能。同时，采用挤出、注塑成型工艺，可以得到应用到不同领域的复合材料集成结构1，操作灵活简单；外围包覆的短切纤维增强复合材料易于通过基挤出、注塑成型工艺进行复合材料集成结构的外形制作，从而复合材料集成结构的外形制作效率高，并且降低了复合材料集成结构的外形制作的成本。

图12为本发明实施例五提供的复合材料集成结构的制造方法的流程图，如图12所示，本发明实施例五提供的复合材料集成结构1的制造方法，包括：

步骤401、将连续纤维增强复合材料2置于第一预成型模具8的腔体中。

在本实施例中，具体的，根据需要制造的零部件的尺寸、形状和受力状态，选择第一预成型模具8；图13为本发明实施例五的步骤401执行过程中的第一预成型模具的剖面结构示意图，如图13所示，连续纤维增强复合材料2是一个简单形状的连续纤维增强复合材料2，根据需要制造的零部件的尺寸、形状等参数，将简单形状的连续纤维增强复合材料2置于第一预成型模具8的腔体中的预设位置上。

本实施例中，对于铺设的连续纤维增强复合材料2的层数，不做限定。

本实施例中，对于连续纤维增强复合材料2的组成成分，不做限定。

步骤402、利用第一预成型模具8对连续纤维增强复合材料2进行模压成型处理。

在本实施例中，具体的，图14为本发明实施例五的步骤402执行过程中的第一预成型模具的剖面结构示意图，如图14所示，第一预成型模具8对简单形状的连续纤维增强复合材料2进行模压成型处理。

步骤403、对模压成型处理后的连续纤维增强复合材料2进行修剪，形成预设第一形状的连续纤维增强复合材料2。

在本实施例中，具体的，图15为本发明实施例五的步骤403执行过程中的第一预成型模具的剖面结构示意图，图16为本发明实施例五的步骤403执行过程中的连续纤维增强复合材料的剖面结构示意图，如图15和图16所示，打开第一预成型模具8，取出模压成型处理后的连续纤维增强复合材料2，按照预设的尺寸和其他参数的要求，对模压成型处理后的连续纤维增强复合材料2进行小范围的修剪，形成预设第一形状的连续纤维增强复合材料2。

本实施例中，对于预设第一形状的连续纤维增强复合材料2的具体形状，不做限定。

步骤404、将预设第一形状的连续纤维增强复合材料2，置于第二预成型模具9的腔体的中心位置。

在本实施例中，具体的，图17为本发明实施例五的步骤404执行过程中的第二预成型模具的剖面结构示意图，如图17所示，将步骤403中得到的预设第一形状的连续纤维增强复合材料2放入第二预成型模具9的腔体的中心位置处。

步骤405、将短切纤维增强复合材料3从第二预成型模具9的注入口注入到第二预成型模具9的腔体中，直至短切纤维增强复合材料3填充满第二预成型模具9的腔体。

在本实施例中，具体的，图18为本发明实施例五的步骤405执行过程中的第二预成型模具的剖面结构示意图，如图18所示，第二预成型模具9的四周是封闭的，在第二预成型模具9的上端具有一个注入口，可以将流动的短切纤维增强复合材料3从注入口注入到第二预成型模具9的腔体中，使得短切纤维增强复合材料3填充满第二预成型模具9的腔体，从而流动的短切纤维增强复合材料3可以包裹住将预设第一形状的连续纤维增强复合材料2

本实施例中，对于短切纤维增强复合材料3的组成成分，不做限定。

步骤406、对第二预成型模具9进行加压处理和冷却处理，形成短切纤维增强复合材料3以第二预成型模具9的腔体形状包覆在预设第一形状的连续纤维增强复合材料2的外围的复合材料集成结构1。

在本实施例中，具体的，图19为本发明实施例五的步骤406执行过程中的第二预成型模具的剖面结构示意图，图20为本发明实施例五的步骤406执行过程中的复合材料集成结构的剖面结构示意图，如图19图20所示，在对第二预成型模具9进行加压处理和冷却处理之后，短切纤维增强复合材料3会成为固态，打开第二预成型模具9，脱模取出复合材料集成结构1，得到一个短切纤维增强复合材料3以第二预成型模具9的腔体形状包覆在预设第一形状的连续纤维增强复合材料2的外围的复合材料集成结构1。

本实施例通过利用第一预成型模具8对连续纤维增强复合材料2进行模压成型处理，在裁剪之后，将预设第一形状的连续纤维增强复合材料2置于第二预成型模具9中，将短切纤维增强复合材料3从第二预成型模具9的注入口注入到第二预成型模具9的腔体中，在加压和冷却之后，形成短切纤维增强复合材料3以第二预成型模具9的腔体形状包覆在预设第一形状的连续纤维增强复合材料2的外围的复合材料集成结构1。从而得到的复合材料集成结构1，由于连续纤维增强复合材料2具有优异的力学性能、可设计性，同时相比较于铝合金材料具有较小的重量，从而由连续纤维增强复合材料2作为复合材料集成结构1的内部骨架结构，可以满足工业制造上的零部件轻量化的要求；并且，由于短切纤维增强复合材料3具有易成型、流动性好的性能，从而将短切纤维增强复合材料3作为复合材料集成结构1的外部填充结构，可以实现提高复合材料集成结构1的制造效率的效果；并且，复合材料集成结构1中的两部分结构都是复合材料，从而复合材料集成结构1具有高比强、高比模、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、阻尼减震性的性能。同时，采用模压成型工艺，可以得到应用到不同领域的复合材料集成结构1，操作灵活简单；外围包覆的短切纤维增强复合材料易于通过模压成型工艺进行复合材料集成结构的外形制作，从而复合材料集成结构的外形制作效率高，并且降低了复合材料集成结构的外形制作的成本。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种复合材料集成结构，其特征在于，包括：

连续纤维增强复合材料，以及短切纤维增强复合材料；

所述短切纤维增强复合材料，包覆在所述连续纤维增强复合材料的外围。

2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述连续纤维增强复合材料的形状为第一预设形状；所述短切纤维增强复合材料的形状为与所述第一预设形状相匹配的第二预设形状。

3.根据权利要求2所述的结构，其特征在于，所述第一预设形状包括规则形状或不规则形状。

4.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述连续纤维增强复合材料的截面厚度小于所述短切纤维增强复合材料的截面厚度。

5.根据权利要求1-4任一所述的结构，其特征在于，还包括：

设置在所述复合材料集成结构表面的连接部。

6.一种复合材料集成结构的制造方法，其特征在于，包括：

对连续纤维增强复合材料进行预处理；

将短切纤维增强复合材料，包覆住预处理后的连续纤维增强复合材料。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对连续纤维增强复合材料进行预处理，将短切纤维增强复合材料，包覆住预处理后的连续纤维增强复合材料，包括：

对所述连续纤维增强复合材料进行固化成型处理，形成预设第一形状的连续纤维增强复合材料；

将第一层短切纤维增强复合材料铺设在模具阴模的底部；

将所述预设第一形状的连续纤维增强复合材料铺设在所述第一层短切纤维增强复合材料上；

将第二层短切纤维增强复合材料铺设在所述预设第一形状的连续纤维增强复合材料上，其中，所述第一层短切纤维增强复合材料的宽度以及所述第二层短切纤维增强复合材料的宽度，大于所述预设第一形状的连续纤维增强复合材料的宽度；

对所述模具阴模和模具阳模进行预热处理；

采用预热处理后的模具阳模对所述第二层短切纤维增强复合材料加压；

在所述模具阴模和所述模具阳模冷却之后，形成所述第一层短切纤维增强复合材料和所述第二层短切纤维增强复合材料以与所述第一预设形状相匹配的第二预设形状，包覆在所述预设第一形状的连续纤维增强复合材料的外围的复合材料集成结构。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对连续纤维增强复合材料进行预处理，将短切纤维增强复合材料，包覆住预处理后的连续纤维增强复合材料，包括：

对所述连续纤维增强复合材料进行固化成型处理，形成预设第一形状的连续纤维增强复合材料；

将所述预设第一形状的连续纤维增强复合材料定位在注塑工艺模具腔体的中心位置；

挤出注塑机将所述短切纤维增强复合材料从所述注塑工艺模具的进料口注入到所述注塑工艺模具的腔体中，直至所述短切纤维增强复合材料填充满所述注塑工艺模具的腔体；

对所述注塑工艺模具进行冷却处理，形成所述短切纤维增强复合材料以所述注塑工艺模具的腔体形状包覆在所述预设第一形状的连续纤维增强复合材料的外围的复合材料集成结构。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对连续纤维增强复合材料进行预处理，将短切纤维增强复合材料，包覆住预处理后的连续纤维增强复合材料，包括：

将所述连续纤维增强复合材料置于第一预成型模具的腔体中；

利用所述第一预成型模具对所述连续纤维增强复合材料进行模压成型处理；

对模压成型处理后的连续纤维增强复合材料进行修剪，形成预设第一形状的连续纤维增强复合材料；

将所述预设第一形状的连续纤维增强复合材料，置于第二预成型模具的腔体的中心位置；

将所述短切纤维增强复合材料从所述第二预成型模具的注入口注入到所述第二预成型模具的腔体中，直至所述短切纤维增强复合材料填充满所述第二预成型模具的腔体；

对所述第二预成型模具进行加压处理和冷却处理，形成所述短切纤维增强复合材料以所述第二预成型模具的腔体形状包覆在所述预设第一形状的连续纤维增强复合材料的外围的复合材料集成结构。