CN107127981A - 碳纤维复合材料壳体成型方法 - Google Patents

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张咪咪
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Abstract

本发明提供一种碳纤维复合材料壳体成型方法，根据壳体件内径尺寸要求初步制造成型模具，成型模具尺寸精度走正公差；使用成型模具制备试制件，试制件固化完成后，对其内径尺寸进行检测；根据试制件内径尺寸与要求尺寸之间的差值，对成型模具进行二次加工；使用二次加工后的成型模具进行正式件的制备；制备全过程保证工艺参数与试制件制备过程一致；根据要求，对壳体件外形尺寸进行机械加工，得到碳纤维复合材料壳体。该种碳纤维复合材料壳体成型方法，所得碳纤维复合材料壳体，其强度、刚度都有明显的提高，在满足性能要求的同时，减重达到10%‑15%。成型模具采用普通钢模具，通过二次加工形式，有效控制壳体件内径要求的同时，降低了模具成本。

Description

碳纤维复合材料壳体成型方法
技术领域
本发明涉及一种碳纤维复合材料壳体成型方法。
背景技术
目前复合材料制品的通用件之一壳体，采用湿法缠绕工艺成型。目前普遍使用合金材料制备，存在着强度、刚度相对不理想，重量过大的问题。随着技术的发展与产品的重量需求，希望采用碳纤维复合材料代替原金属结构，以充分发挥碳纤维复合材料高强度、重量轻的性能优势。
上述问题是在碳纤维复合材料壳体成型过程中应当予以考虑并解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种碳纤维复合材料壳体成型方法解决现有技术中存在的强度、刚度相对不理想，重量过大的问题。
本发明的技术解决方案是：
一种碳纤维复合材料壳体成型方法，包括以下步骤：
S1、根据壳体件内径尺寸要求初步制造成型模具，成型模具尺寸精度走正公差；
S2、使用成型模具制备试制件，试制件固化完成后，对其内径尺寸进行检测；
S3、根据试制件内径尺寸与要求尺寸之间的差值，对成型模具进行二次加工；
S4、使用二次加工后的成型模具进行正式件的制备；制备全过程保证缠绕张力、缠绕速度及固化制度工艺参数与试制件制备过程一致；
S5、根据要求，对壳体件外形尺寸进行机械加工，得到碳纤维复合材料壳体。
进一步地，碳纤维复合材料壳体为变内径结构，碳纤维复合材料壳体内径尺寸由模具确定，外形尺寸由机械加工确定。
进一步地，碳纤维复合材料壳体以热固性树脂为基体、碳纤维为增强体，其中热固性树脂基体的质量含量为30-35%，碳纤维复合材料壳体采用湿法缠绕工艺成型或干法缠绕工艺成型，成型模具采用钢模具。
进一步地，碳纤维复合材料增强层为纤维缠绕角度0-90°的碳纤维复合材料增强层。
进一步地，碳纤维复合材料增强层为玻璃化转变温度大于或等于120℃的碳纤维复合材料增强层。
进一步地，碳纤维复合材料壳体的内径Φ1为100-120mm、内径Φ2为120-130mm、内径Φ3为130-140mm，碳纤维复合材料壳体的厚度为2-5mm、长度L1为10-50mm、长度L2为15-40mm、长度L3为150-500mm。
进一步地，成型模具包括模具金属壁和模具芯轴，模具芯轴穿过模具金属壁的中部，且模具芯轴的两端分别设置在模具金属壁外。
本发明的有益效果是：该种碳纤维复合材料壳体成型方法，所得碳纤维复合材料壳体，在各种工况下较原金属壳体结构，其强度、刚度都有明显的提高，在满足性能要求的同时，减重达到10%-15%。成型模具采用普通钢模具，通过二次加工形式，有效控制壳体件内径要求的同时，降低了模具成本。
附图说明
图1为本发明碳纤维复合材料壳体的结构示意图。
图2 为实施例中成型模具的结构示意图。
其中：1-碳纤维复合材料壳体，2-模具金属壁，3-模具芯轴。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
实施例
一种碳纤维复合材料壳体1成型方法，包括以下步骤：
S1、根据壳体件内径尺寸要求初步制造成型模具，成型模具尺寸精度走正公差；
S2、使用成型模具制备试制件，试制件固化完成后，对其内径尺寸进行检测；
S3、根据试制件内径尺寸与要求尺寸之间的差值，对成型模具进行二次加工；
S4、使用二次加工后的成型模具进行正式件的制备；制备全过程保证缠绕张力、缠绕速度及固化制度工艺参数与试制件制备过程一致；
S5、根据要求，对壳体件外形尺寸进行机械加工，得到碳纤维复合材料壳体1。
该种碳纤维复合材料壳体1成型方法，所得碳纤维复合材料壳体1，在各种工况下较原金属壳体结构，其强度、刚度都有明显的提高，在满足性能要求的同时，减重达到10%-15%。成型模具采用普通钢模具，通过二次加工形式，有效控制壳体件内径要求的同时，降低了模具成本。
实施例首先采用纤维缠绕工艺在金属模具成型壳体的试制件，然后对试制件进行固化、脱模并检测内径尺寸，随后根据试制件内径尺寸与要求尺寸间的差值，对模具进行二次加工，最后缠绕制备正式制件，固化完成后，根据外形尺寸要求进行机械加工，得到碳纤维复合材料壳体1，如图1。碳纤维复合材料壳体1的内径Φ1为100-120mm、内径Φ2为120-130mm、内径Φ3为130-140mm，碳纤维复合材料壳体1的厚度为2-5mm、长度L1为10-50mm、长度L2为15-40mm、长度L3为150-500mm。
碳纤维复合材料壳体1为变内径结构，碳纤维复合材料壳体1内径尺寸由模具确定，外形尺寸由机械加工确定。碳纤维复合材料增强层为纤维缠绕角度0-90°的碳纤维复合材料增强层。碳纤维复合材料增强层为玻璃化转变温度大于或等于120℃的碳纤维复合材料增强层。
如图2，成型模具包括模具金属壁2和模具芯轴3，模具芯轴3穿过模具金属壁2的中部，且模具芯轴3的两端分别设置在模具金属壁2外。
该种碳纤维复合材料壳体1，壳体整体以热固性树脂为基体、碳纤维为增强体的碳纤维复合材料增强层，增强层采用碳纤维干法缠绕成型工艺或碳纤维湿法缠绕成型工艺制备而成，可以满足该制品的强度、刚度及重量要求。
碳纤维复合材料增强层是以模具为内衬进行干法缠绕或湿法缠绕，控制碳纤维复合材料增强层中树脂质量含量在30-35%之间，并保证该种碳纤维复合材料壳体1在70℃下性能稳定。

Claims (7)

1.一种碳纤维复合材料壳体成型方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、根据壳体件内径尺寸要求初步制造成型模具，成型模具尺寸精度走正公差；
S2、使用成型模具制备试制件，试制件固化完成后，对其内径尺寸进行检测；
S3、根据试制件内径尺寸与要求尺寸之间的差值，对成型模具进行二次加工；
S4、使用二次加工后的成型模具进行正式件的制备；制备全过程保证缠绕张力、缠绕速度及固化制度工艺参数与试制件制备过程一致；
S5、根据要求，对壳体件外形尺寸进行机械加工，得到碳纤维复合材料壳体。
2.如权利要求1所述的碳纤维复合材料壳体成型方法，其特征在于：碳纤维复合材料壳体为变内径结构，碳纤维复合材料壳体内径尺寸由模具确定，外形尺寸由机械加工确定。
3.如权利要求1所述的碳纤维复合材料壳体成型方法，其特征在于：碳纤维复合材料壳体以热固性树脂为基体、碳纤维为增强体，其中热固性树脂基体的质量含量为30-35%，碳纤维复合材料壳体采用湿法缠绕工艺成型或干法缠绕工艺成型，成型模具采用钢模具。
4.如权利要求3所述的碳纤维复合材料壳体成型方法，其特征在于：碳纤维复合材料增强层为纤维缠绕角度0-90°的碳纤维复合材料增强层。
5.如权利要求4所述的碳纤维复合材料壳体成型方法，其特征在于：碳纤维复合材料增强层为玻璃化转变温度大于或等于120℃的碳纤维复合材料增强层。
6.如权利要求1-5任一项所述的碳纤维复合材料壳体成型方法，其特征在于：碳纤维复合材料壳体的内径Φ1为100-120mm、内径Φ2为120-130mm、内径Φ3为130-140mm，碳纤维复合材料壳体的厚度为2-5mm、长度L1为10-50mm、长度L2为15-40mm、长度L3为150-500mm。
7.如权利要求1-5任一项所述的碳纤维复合材料壳体成型方法，其特征在于：成型模具包括模具金属壁和模具芯轴，模具芯轴穿过模具金属壁的中部，且模具芯轴的两端分别设置在模具金属壁外。
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