CN108215244A - 混杂纤维复合材料下轴箱盖的制造方法、产品及设计方法 - Google Patents

Abstract

混杂纤维复合材料下轴箱盖的制造方法，制造步骤如下：准备内腔形状与下轴箱盖相对应的模具，模具腔内与箱盖体相对应的部分为箱盖体腔、与耳形螺栓平台相对应的部分为耳形螺栓平台腔、与螺栓平台相对应的部分为螺栓平台腔，在模具腔内涂覆脱模剂，根据箱盖体、耳形螺栓平台和螺栓平台的形状裁剪成备用的碳纤维织物和玻璃纤维织物；用备用的玻璃纤维织物和碳纤维织物在模具腔内从下至上铺设形成纤维铺层，碳纤维织物铺设在耳形螺栓平台腔和螺栓平台腔并延伸至箱盖体腔中，且重量不超到纤维铺层重量的40%；铺设完成后，通过固化成型工艺，得到下轴箱盖成品。本发明还提供一种下轴箱盖及下轴箱盖的设计方法。

Description

混杂纤维复合材料下轴箱盖的制造方法、产品及设计方法

技术领域

本发明涉及混杂纤维复合材料下轴箱盖的制造方法，用混杂纤维的复合材料替代金属材料制备下轴箱盖，本发明还涉及一种下轴箱盖及下轴箱盖的设计方法。

背景技术

我国轨道交通建设已进入繁荣期，复合材料做成的构件重量轻、强度高、刚性大，对减轻车厢重量，降低噪声、振动，提高安全性、舒适性，减少维修等均有重要作用，已成为理想的高速轨道交通用结构件。转向架的质量占车辆质量的25%，因此对转向架减重对整车的轻量化具有重要意义。国外在上世纪80年代就已经开始研究复合材料在转向架上的应用了，作为复合材料中的重要一员，碳纤维制品具有高强度、高模量的优点，但其断裂韧性差（碳纤维的延伸约为1%）、成本高，而玻璃纤维制品虽然成本低，但其模量和强度都较低，因此采用玻纤和碳纤混合的技术是未来转向架轻量发展的一个重要方向。轴箱是轨道转向架上的重要部件，起到将轮对和转向架联系在一起，使轮对沿钢轨的滚动转化为车体沿线路的平动，传递各方向性能的作用，并有保证良好的润滑性能，防止尘土、雨水等侵入及甩油等的功能。而下轴箱盖是轴箱的关键零件，对下轴箱盖的轻量化设计是轴箱减重的关键之一。

检索到的关于采用玻碳混合纤维复合材料代替金属材料制备构件的专利文献：

1、CN 105857484 A，公开了一种玻璃纤维与碳纤维混杂复合材料自行车中管及其制备方法，包括一个竖直长管和位于竖直长管中部的支管，该支管与竖直长管为一体成型结构。复合材料包括高韧性0度玻璃纤维、高韧性+/-45度玻璃纤维、0度碳纤维和+/-45度碳纤维。本发明设计了一种玻璃纤维与碳纤维复合材料自行车中管，根据中管的受力情况，自行车中管的不同部位，其内部复合材料的排列结构不同，使中管的不同部位的抗拉伸强度和稳定性都不同。

2、CN 107434914A, 公开了一种新型纤维增强复合材料及采用该材料制作的限位侧挡板。所述新型纤维增强复合材料组分为：增强纤维10％～70％，基体树脂30％～90％，耐磨改性剂0.1％～10％，色浆0.05％～2％，加工助剂0.05％～1％。该新型纤维增强复合材料的拉伸强度大于110MPa，弯曲强度大于180MPa,弯曲模量大于12000MPa，与45#钢对磨，耐磨系数为0.08～0.1，其具有强度高，耐磨性高的特点。

3、CN106564202A, 涉及一种真空导入成型制备混杂复合材料“U型”件的方法。混杂复合材料“U”型件包括连续碳纤维织物、连续玻璃纤维织物、夹芯材料、金属预埋件，制备方法是在环境温度为18-30℃，湿度≤80％下进行。本发明使用真空导入成型方法制备的混杂复合材料“U”型件内、外表面零缺陷，完全可满足相应产品的验收技术条件。本发明在“U”型件下方增放抽气管路，利用单向透气膜单面仅流通气体不流通液体的功能，辅助“U”型件底面的残存气体排出，完全消除“U”型件表面出现发白、气泡、包容、白斑缺陷的风险。单个或多个“U”型件与其它异型部件可一体真空导入成型。

4、CN 106965860A，涉及一种混杂纤维复合材料汽车引擎盖，包括内板、外板和铰链，内板和外板叠合固定在一起，内板和铰链通过螺栓连接，所述内板和外板均由碳纤维和玻璃纤维两种材料配合环氧树脂使用树脂传递模塑成型工艺制成，本发明的内板和外板采用碳纤维和玻璃纤维相结合，用碳纤维和玻璃纤维混杂复合材料替换原有金属材料，因此种混杂复合材料有重量轻、比强度和比模量高、耐腐蚀、抗疲劳、减震等优点，碳纤维和玻璃纤维进行混杂可以在提高材料整体性能的同时降低重量和材料成本，引擎盖的重量也得以减轻。

现有技术中还没有针对轨道车辆转向架中轴箱的下轴箱盖采有复合材料代替金属材料制备方法，对下轴箱盖的安装和使用工况进等分析，下轴箱盖主要受力包括螺栓平台所受的螺栓力矩以及承受轴箱和轮对的重量冲击，因此采用复合材料制备下轴箱盖，在考虑轻量化的同时，还应根据下轴箱盖使用工况和使用过程中的受力特点，考虑下轴箱盖的强度、模量和抗冲击性能等性能是否能满足使用需求，与此同时还需对制备的成本进行控制，这也是正是本发明的研究的方向。

发明内容

本发明提供的混杂纤维复合材料下轴箱盖的制造方法，不仅满足下轴箱盖轻量化需求，而且满足下轴箱盖的使用性能需求，制造成本低而工艺简单可行，适于批量化生产。本发明还提供一种下轴箱盖及下轴箱盖的设计方法。

为达到上述目的本发明采用的技术方案是：

混杂纤维复合材料下轴箱盖的制造方法，下轴箱盖由半圆形的箱盖体、设置在箱盖体一端的耳形螺栓平台和设置在箱盖体另一端的螺栓平台组成，耳形螺栓平台与螺栓平台沿径向对齐且厚度相同，其特征在于下轴箱盖的制造步骤如下：

S1:准备内腔形状与下轴箱盖相对应的模具，模具腔内与箱盖体相对应的部分为箱盖体腔、与耳形螺栓平台相对应的部分为耳形螺栓平台腔、与螺栓平台相对应的部分为螺栓平台腔，在模具腔内涂覆脱模剂，根据箱盖体、耳形螺栓平台和螺栓平台的形状裁剪成备用的碳纤维织物和玻璃纤维织物；

S2:用备用的玻璃纤维织物和碳纤维织物在模具腔内从下至上铺设形成纤维铺层，碳纤维织物铺设在耳形螺栓平台腔和螺栓平台腔并延伸至箱盖体腔中，且重量不超到纤维铺层重量的40%；

S3:铺设完成后，通过固化成型工艺，得到下轴箱盖成品。

优选的，所述的步骤S2中的纤维铺层由从下到上依次叠加的混杂打底层、过渡层、加固层和顶层组成，所述的混杂打底层由玻璃纤维织物和碳纤维织物铺设形成，所述的过渡层、加固层和顶层均由玻璃纤维织物铺设形成，所述混杂打底层与加固层的纤维织物层数相同，过渡层和顶层纤维织物的纤维织物层数相同，且混杂打底层与加固层的纤维织物层数之和大于纤维铺层的纤维织物层数的90%。

优选的，所述的混杂打底层由覆盖整个模具腔的打底玻璃纤维织物和打底碳纤维织物从下至上交替铺设数层形成，所述的打底碳纤维织物由覆盖耳形螺栓平台腔并延伸至箱盖体腔的左侧碳纤维织物和覆盖螺栓平台腔并延伸至箱盖体腔中的右侧碳纤维织物组成。

优选的，所述的左侧碳纤维织物和右侧碳纤维织物延长至箱盖体腔的长度从下到上随着层数的增加而依次递增，且左侧碳纤维织物和右侧碳纤维织物延长至箱盖体腔的部分在箱盖体腔所占的圆弧角度为25度~48度。

优选的，所述的过渡层由覆盖整个模具腔的过渡玻璃纤维织物铺设数层形成，且过渡玻璃纤维织物的层数不超过5层，所述的顶层由覆盖箱盖体腔的顶层玻璃纤维织物铺设数层形成。

优选的，所述的加固层由覆盖箱盖体腔的第一层玻璃纤维织物、覆盖箱盖体腔端部第二层玻璃纤维织物、覆盖箱盖体腔端部且长度短于第二层玻璃纤维织物的第三层玻璃纤维织物和覆盖箱盖体腔端部且长度短于第三层玻璃纤维织物的第四层玻璃纤维织物从下到上依次循环数次铺设而成。

优选的。所述的第二层玻璃纤维织物在箱盖体腔所占的圆弧角度为48度，第四层玻璃纤维织物在在箱盖体腔所占的圆弧角度为25度。

优选的，所述的步骤S3中的“固化成型工艺”是指真空导入固化工艺或模压加热固化工艺，采用模压加热固化工艺时，步骤S1中的“备用的碳纤维织物和玻璃纤维织物”是指用树脂固化液进行预浸后的碳纤维织物预浸料和玻璃纤维织物预浸料，树脂固化液由10份环氧树脂和2-4份固化剂混合而成；

真空导入固化工艺的具体步骤为：A;铺设完成后，在纤维铺层上布置导流管和抽真空导气管，再依次铺设脱模布、导流网和真空膜，之后对真空膜和模具之间进行密封处理；B:通过抽真空导气管对模具内腔进行抽真空，使模具腔内真空度达到300Pa以上；C:通过导流管将由10份环氧树脂和2-4份固化剂混合而成的树脂固化液导入模具腔内，使树脂固化液将纤维铺层完全浸没后，密封关闭导流管；D:维持真空状态0.5~6h，直至树脂固化液完全固化；E:脱膜，得到下轴箱盖成品；

模压加热固化工艺具体步骤为：A:铺设完成后，将模具预热至60~80℃，然后迅速合模；B:对模具进行加热加压，时间为0.5~6h，压力为300Pa以上，温度为100~120℃，停止加热后待温度降至60℃后开模得到基本固化品；C:再将基本固化品放入烘箱进行后固化，后固化完全后得到下轴箱盖成品；

采用以上所述的混杂纤维复合材料下轴箱盖的制造方法制得的下轴箱盖，由半圆形的箱盖体、设置在箱盖体一端的耳形螺栓平台和设置在箱盖体另一端的螺栓平台组成，耳形螺栓平台与螺栓平台沿径向对齐且厚度相同，其特征在于所述的箱盖体、耳形螺栓平台和螺栓平台为由碳玻混杂维纤配合树脂固化液固化而成的一体成型结构，所述的下轴箱盖的重量为5-6Kg。

以上所述的下轴箱盖的设计方法，其特征在于根据下轴箱盖的安装需求，设计耳形螺栓平台和螺栓平台的尺寸；根据下轴箱盖的使用工况和下轴箱盖的使用性能需求，设计纤维铺层的厚度、碳纤维织物与玻璃纤维织物的比重、碳纤维织物在纤维铺层中的位置和碳纤维织物延伸至箱盖体腔中的长度；根据下轴箱盖的轻量化需求，设计纤维铺层的重量。

本发明的有益效果是：

1、采用玻璃纤维织物和碳纤维织物铺层，并通过树脂固化液进行固化，形成混杂纤维复合材料下轴箱盖，相对于金属材质的下轴箱盖可减重50%以上，满足下轴箱盖轻量化需求，实现轴箱的轻量化。

2、通过设计纤维铺层的厚度、碳纤维织物与玻璃纤维织物的比重、碳纤维织物在纤维铺层中的位置和碳纤维织物延伸至箱盖体腔中的长度，来调整下轴箱盖的强度、模量和抗冲性能等特性，使下轴箱盖满足使用性能需求。

3、 用成本较低的玻璃纤维与碳纤维混杂形成纤维铺层，碳纤维织物铺设在耳形螺栓平台腔和螺栓平台腔并延伸至箱盖体腔中，不仅提高下轴箱盖中耳形螺栓平台和螺栓平台的强度，保证下轴箱盖在使用过程中的安装稳定性，而且提高箱盖体与耳形螺栓平台和螺栓平台之间的连接强度，保证下轴箱盖在使用过程中的结构稳定性。

4、混杂纤维复合材质的下轴箱盖相比于金属材质的下轴箱盖，其抗劳性能和化学稳定性

更好，可有效防止灰尘、雨水的侵蚀，使用寿命更长。

5、制造成本低而工艺简单可行，适于批量化生产。

附图说明

图1为下轴箱盖的结构示意图。

图2为图1的主视图。

图3为纤维辅层的示意图。

具体实施方式

下面对结合附图1至3对本发明的实施例做详细说明。

混杂纤维复合材料下轴箱盖的制造方法，下轴箱盖由半圆形的箱盖体1、设置在箱盖体1一端的耳形螺栓平台2和设置在箱盖体1另一端的螺栓平台3组成，耳形螺栓平台2与螺栓平台3沿径向对齐且厚度相同，其特征在于下轴箱盖的制造步骤如下：

S1:准备内腔形状与下轴箱盖相对应的模具，模具腔内与箱盖体1相对应的部分为箱盖体腔、与耳形螺栓平台2相对应的部分为耳形螺栓平台腔、与螺栓平台3相对应的部分为螺栓平台腔，在模具腔内涂覆脱模剂，根据箱盖体1、耳形螺栓平台2和螺栓平台3的形状裁剪成备用的碳纤维织物和玻璃纤维织物；

S2:用备用的玻璃纤维织物和碳纤维织物在模具腔内从下至上铺设形成纤维铺层，碳纤维织物铺设在耳形螺栓平台腔和螺栓平台腔并延伸至箱盖体腔中，且重量不超到纤维铺层重量的40%；

S3:铺设完成后，通过固化成型工艺，得到下轴箱盖成品。

如图所示，下轴箱盖具有箱盖体1、耳形螺栓平台2和螺栓平台3，根据下轴箱盖的形状，设计与其对应的模具，模具向上开口，用于混杂纤维的铺设，根据下轴箱盖的强度、模量和抗冲性能等特性的需求，来设计纤维铺层的厚度、碳纤维织物与玻璃纤维织物的比重、碳纤维织物在纤维铺层中的位置和碳纤维织物延伸至箱盖体腔中的长度，再在模具腔内进行铺层，其中碳纤维织物铺设在耳形螺栓平台腔和螺栓平台腔并延伸至箱盖体腔中，保证形成耳形螺栓平台和螺栓平台的强度，提高箱盖体与耳形螺栓平台和螺栓平台之间的连接强度，保证下轴箱盖能够承受的螺栓力矩以及轴箱和轮对的重量冲击，下轴箱盖的安装稳定性和结构稳定性更高，可满足充分使用需求。

其中，所述的步骤S2中的纤维铺层由从下到上依次叠加的混杂打底层、过渡层、加固层和顶层组成，所述的混杂打底层由玻璃纤维织物和碳纤维织物铺设形成，所述的过渡层、加固层和顶层均由玻璃纤维织物铺设形成，所述混杂打底层与加固层的纤维织物层数相同，过渡层和顶层纤维织物的纤维织物层数相同，且混杂打底层与加固层的纤维织物层数之和大于纤维铺层的纤维织物层数的90%。

其中，所述的混杂打底层由覆盖整个模具腔的打底玻璃纤维织物和打底碳纤维织物从下至上交替铺设数层形成，所述的打底碳纤维织物由覆盖耳形螺栓平台腔并延伸至箱盖体腔的左侧碳纤维织物和覆盖螺栓平台腔并延伸至箱盖体腔中的右侧碳纤维织物组成。混杂打底层主要用于形成螺栓平台3和耳形螺栓平台2，在混杂打底层中交替使用碳纤维织物铺设，可保证螺栓平台3和耳形螺栓平台2成型后的强度，使其能够承受住下轴箱盖安装后，螺栓的紧固力矩。将碳纤维织物延伸至箱盖体腔的目的是为了提高箱盖体腔1和耳形螺栓平台2及螺栓平台3之间的连接强度，提高下轴箱盖成品的结构稳定性，而且可增大箱盖体两端的厚度。

其中，所述的左侧碳纤维织物和右侧碳纤维织物延长至箱盖体腔的长度从下到上随着层数的增加而依次递增，且左侧碳纤维织物和右侧碳纤维织物延长至箱盖体腔的部分在箱盖体腔所占的圆弧角度为25度~48度。如图3所示，右侧碳纤维织物和左侧碳纤维织均向箱盖体腔延伸，其延伸的长度从上至上依次增加，在箱盖体腔所占的角度从25度增加到48度，通过依次延长的碳纤维织物，使玻璃纤维织物和碳纤维织物有效重叠，在固化过程中能有效固化连接，使箱盖体1与耳形螺栓平台2和螺栓平台3之间的连接强度，随从下至上耳形螺栓平台2和螺栓平台3的形状变化而增强，提高下轴箱盖的结构稳定性，而且适应箱盖体由两端到中间厚度逐渐减小的变化。

其中，所述的过渡层由覆盖整个模具腔的过渡玻璃纤维织物铺设数层形成，且过渡玻璃纤维织物的层数不超过5层，所述的顶层由覆盖箱盖体腔的顶层玻璃纤维织物铺设数层形成。通过过渡层覆盖整个模具腔，在固化过程中连接混杂打底层和加固层，通过顶层对加固层进行有效覆盖。

其中，所述的加固层由覆盖箱盖体腔的第一层玻璃纤维织物、覆盖箱盖体腔端部第二层玻璃纤维织物、覆盖箱盖体腔端部且长度短于第二层玻璃纤维织物的第三层玻璃纤维织物和覆盖箱盖体腔端部且长度短于第三层玻璃纤维织物的第四层玻璃纤维织物从下到上依次循环数次铺设而成。从图1中可以看出箱盖体的厚度从中间至两端逐渐增加，且耳形螺栓平台和螺栓平台的厚度要小于箱盖体端部的厚度，通过混杂打底层和加固层来实现下轴箱盖的厚度变化特点，加固层中的第二层玻璃纤维织物至第四层玻璃纤维织物的长度依次减少，使形成的箱盖体的厚度由中间向两端增加。

其中，所述的第二层玻璃纤维织物在箱盖体腔所占的圆弧角度为48度，第四层玻璃纤维织物在在箱盖体腔所占的圆弧角度为25度，第二层玻璃纤维织物至第四层玻璃纤维织物的长度是根据箱盖体厚度由中间至两端的变化尺寸，而计算出来的。

其中，所述的步骤S3中的“固化成型工艺”是指真空导入固化工艺或模压加热固化工艺，采用模压加热固化工艺时，步骤S1中的“备用的碳纤维织物和玻璃纤维织物”是指用树脂固化液进行预浸后的碳纤维织物预浸料和玻璃纤维织物预浸料，树脂固化液由10份环氧树脂和2-4份固化剂混合而成；

真空导入固化工艺的具体步骤为：A;铺设完成后，在纤维铺层上布置导流管和抽真空导气管，再依次铺设脱模布、导流网和真空膜，之后对真空膜和模具之间进行密封处理；B:通过抽真空导气管对模具内腔进行抽真空，使模具腔内真空度达到300Pa以上；C:通过导流管将由10份环氧树脂和2-4份固化剂混合而成的树脂固化液导入模具腔内，使树脂固化液将纤维铺层完全浸没后，密封关闭导流管；D:维持真空状态0.5~6h，直至树脂固化液完全固化；E:脱膜，得到下轴箱盖成品；

模压加热固化工艺具体步骤为：A:铺设完成后，将模具预热至60~80℃，然后迅速合模；B:对模具进行加热加压，时间为0.5~6h，压力为300Pa以上，温度为100~120℃，停止加热后待温度降至60℃后开模得到基本固化品；C:再将基本固化品放入烘箱进行后固化，后固化完全后得到下轴箱盖成品。

采用以上真空导入固化工艺或模压加热固化工艺成型，可保证固化的有效性和可靠性，当采用模压加热工艺成型时，用于辅层的纤维织物均是在树脂固化液中进行过预浸的预浸料，而采用真空导入固化工艺，则在在形成纤维铺层后，向模具内导入树脂固化液。然当采用现有技术中已有的成型工艺，只能要保证纤维铺层固化的有效性和可靠性都是可行的。

本发明还保护采用以上所述的混杂纤维复合材料下轴箱盖的制造方法制得的下轴箱盖，由半圆形的箱盖体1、设置在箱盖体1一端的耳形螺栓平台2和设置在箱盖体1另一端的螺栓平台3组成，耳形螺栓平台2与螺栓平台3沿径向对齐且厚度相同，其特征在于所述的箱盖体1、耳形螺栓平台2和螺栓平台3为由碳玻混杂维纤配合树脂固化液固化而成的一体成型结构，所述的下轴箱盖的重量为5-6Kg。

以上所述的下轴箱盖，在强度、模量和抗冲击性能等方面的性能不差于金属材质的下轴箱盖，满足使用性能需求，而且相比于金属材质的下轴箱盖减重达到50%以上，实现轻量化，而其抗劳性能和化学稳定性更好，可有效防止灰尘、雨水的侵蚀，使用寿命更长。

本发明还保护以上所述的下轴箱盖的设计方法，其特征在于根据下轴箱盖的安装需求，设计耳形螺栓平台2和螺栓平台3的尺寸；根据下轴箱盖的使用工况和下轴箱盖的使用性能需求，设计纤维铺层的厚度、碳纤维织物与玻璃纤维织物的比重、碳纤维织物在纤维铺层中的位置和碳纤维织物延伸至箱盖体腔中的长度；根据下轴箱盖的轻量化需求，设计纤维铺层的重量。通过以上所述的设计方法，设计出符合使用工况和受力特点的下轴箱盖成品，提高下轴箱盖的使用针对性和使用可靠性。

实施例一：

混杂纤维复合材料下轴箱盖的制造方法，下轴箱盖由半圆形的箱盖体1、设置在箱盖体1一端的耳形螺栓平台2和设置在箱盖体1另一端的螺栓平台3组成，耳形螺栓平台2与螺栓平台3沿径向对齐且厚度相同，下轴箱盖的制造步骤如下：

第一步:准备内腔形状与下轴箱盖相对应的模具，模具腔内与箱盖体1相对应的部分为箱盖体腔、与耳形螺栓平台2相对应的部分为耳形螺栓平台腔、与螺栓平台3相对应的部分为螺栓平台腔，在模具腔内涂覆脱模剂，根据箱盖体1、耳形螺栓平台2和螺栓平台3的形状裁剪备用的碳纤维织物和玻璃纤维织物；

第二步:用玻璃纤维织物和碳纤维织物在模具腔内从下至上铺设形成纤维铺层，碳纤维织物铺设在耳形螺栓平台腔和螺栓平台腔并延伸至箱盖体腔中，且重量为纤维铺层重量的30%，使用的玻璃纤维织物和碳纤维织物均为0°/90°的双轴布或单轴布，且使用单轴布时纤维铺层中相邻层的纤维夹角为90°；

纤维铺层由从下到上依次叠加的混杂打底层、过渡层、加固层和顶层组成，所述的混杂打底层由玻璃纤维织物和碳纤维织物铺设形成，所述的过渡层、加固层和顶层均由玻璃纤维织物铺设形成，所述混杂打底层与加固层的纤维织物层数均为48层，过渡层和顶层纤维织物的纤维织物层数均为4层；

所述的混杂打底层由覆盖整个模具腔的打底玻璃纤维织物和打底碳纤维织物从下至上交替铺设数层形成，所述的打底碳纤维织物由覆盖耳形螺栓平台腔并延伸至箱盖体腔的左侧碳纤维织物和覆盖螺栓平台腔并延伸至箱盖体腔中的右侧碳纤维织物组成；

所述的左侧碳纤维织物和右侧碳纤维织物延长至箱盖体腔的长度从下到上随着层数的增加而依次递增，且左侧碳纤维织物和右侧碳纤维织物延长至箱盖体腔的部分在箱盖体腔所占的圆弧角度为25度~48度；

过渡层由覆盖整个模具腔的过渡玻璃纤维织物铺设形成，所述的顶层由覆盖箱盖体腔的顶层玻璃纤维织物铺设形成；

所述的加固层由覆盖箱盖体腔的第一层玻璃纤维织物、覆盖箱盖体腔端部第二层玻璃纤维织物、覆盖箱盖体腔端部且长度短于第二层玻璃纤维织物的第三层玻璃纤维织物和覆盖箱盖体腔端部且长度短于第三层玻璃纤维织物的第四层玻璃纤维织物从下到上依次循环铺设而成；

所述的第二层玻璃纤维织物在箱盖体腔所占的圆弧角度为48度，第四层玻璃纤维织物在在箱盖体腔所占的圆弧角度为25度；

第三步:采用真空导入固化工艺成型，具体为：

铺设完成后，在纤维铺层上布置导流管和抽真空导气管，再依次铺设脱模布、导流网和真空膜，之后对真空膜和模具之间进行密封处理；

通过抽真空导气管对模具内腔进行抽真空，使模具腔内真空度达到300Pa以上；

通过导流管将树脂固化液导入模具腔内，使树脂固化液将纤维铺层完全浸没后，密封关闭导流管，其中使用的树脂固化液由10份环氧树脂和3.2份固化剂混合而成；

维持真空状态6h，且在维持真空状态的过程中通过对模具进行加热的方法加速固化，直至树脂固化液完全固化；

脱膜，得到下轴箱盖成品。

实施例二:

与实施例一的不同之处在于：实施例二采用的模压加热固化工艺，其中 “备用的碳纤维织物和玻璃纤维织物”是指用树脂固化液进行预浸后的碳纤维织物预浸料和玻璃纤维织物预浸料，树脂固化液由10份环氧树脂和3.2份固化剂混合而成；

模压加热固化工艺的具体步骤为：A:铺设完成后，将模具预热至60~80℃，然后迅速合模；B:对模具进行加热加压，时间为6h，压力为300Pa以上，温度为100~120℃，停止加热后待温度降至60℃后开模得到基本固化品；C:再将基本固化品放入烘箱进行后固化，后固化完全后得到下轴箱盖成品。

以下通过检测数据，以上述两个实施例的制造方法制得的下轴箱盖成品是否满足轻量化需求和使用性能需求进行验证：

由使用环境和设计指标决定，下轴箱盖需能承受1.6吨的轮轴2g加速度冲击50次以上，且产品不出现裂纹、变形等影响产品质量的缺陷出现，另外下轴箱盖的其他各项性能参数要求，如表1所示：

表1

0°拉伸强度MPa	90°压缩强度MPa	面内剪切强度MPa	热变形温度
				≥450	≥150	≥35	≥100℃

采用本发明实施例的制造方法，制得的下轴箱盖的各项性能参数，如表2表示：

表2

对表1和表2的对比分析可看出，混杂纤维复合材料下轴箱盖的各项性能是符合要求的，另外在减重方面，钢制下轴箱盖重量为12.57 kg，复合材料下轴箱盖重量为5.85 kg，减重达6.72 kg，减重53.3%，减重效果明显。

以上本发明的实施例的技术方案进行完整描述，需要说明的是所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。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的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。例如，其中的固化成型工艺选用RTM成型工艺等其他成型工艺。

Claims (10)

1.混杂纤维复合材料下轴箱盖的制造方法，下轴箱盖由半圆形的箱盖体（1）、设置在箱盖体（1）一端的耳形螺栓平台（2）和设置在箱盖体（1）另一端的螺栓平台（3）组成，耳形螺栓平台（2）与螺栓平台（3）沿径向对齐且厚度相同，其特征在于下轴箱盖的制造步骤如下：

S1:准备内腔形状与下轴箱盖相对应的模具，模具腔内与箱盖体（1）相对应的部分为箱盖体腔、与耳形螺栓平台（2）相对应的部分为耳形螺栓平台腔、与螺栓平台（3）相对应的部分为螺栓平台腔，在模具腔内涂覆脱模剂，根据箱盖体（1）、耳形螺栓平台（2）和螺栓平台（3）的形状裁剪成备用的碳纤维织物和玻璃纤维织物；

S2:用备用的玻璃纤维织物和碳纤维织物在模具腔内从下至上铺设形成纤维铺层，碳纤维织物铺设在耳形螺栓平台腔和螺栓平台腔并延伸至箱盖体腔中，且重量不超到纤维铺层重量的40%；

S3:铺设完成后，通过固化成型工艺，得到下轴箱盖成品。

2.根据权利要求1所述的混杂纤维复合材料下轴箱盖的制造方法，其特征在于所述的步骤S2中的纤维铺层由从下到上依次叠加的混杂打底层、过渡层、加固层和顶层组成，所述的混杂打底层由玻璃纤维织物和碳纤维织物铺设形成，所述的过渡层、加固层和顶层均由玻璃纤维织物铺设形成，所述混杂打底层与加固层的纤维织物层数相同，过渡层和顶层纤维织物的纤维织物层数相同，且混杂打底层与加固层的纤维织物层数之和大于纤维铺层的纤维织物层数的90%。

3.根据权利要求2所述的混杂纤维复合材料下轴箱盖的制造方法，其特征在于所述的混杂打底层由覆盖整个模具腔的打底玻璃纤维织物和打底碳纤维织物从下至上交替铺设数层形成，所述的打底碳纤维织物由覆盖耳形螺栓平台腔并延伸至箱盖体腔的左侧碳纤维织物和覆盖螺栓平台腔并延伸至箱盖体腔中的右侧碳纤维织物组成。

4.根据权利要求3所述的混杂纤维复合材料下轴箱盖的制造方法，其特征在于所述的左侧碳纤维织物和右侧碳纤维织物延长至箱盖体腔的长度从下到上随着层数的增加而依次递增，且左侧碳纤维织物和右侧碳纤维织物延长至箱盖体腔的部分在箱盖体腔所占的圆弧角度为25度~48度。

5.根据权利要求2所述的混杂纤维复合材料下轴箱盖的制造方法，其特征在于所述的过渡层由覆盖整个模具腔的过渡玻璃纤维织物铺设数层形成，且过渡玻璃纤维织物的层数不超过5层，所述的顶层由覆盖箱盖体腔的顶层玻璃纤维织物铺设数层形成。

6.根据权利要求2所述的混杂纤维复合材料下轴箱盖的制造方法，其特征在于所述的加固层由覆盖箱盖体腔的第一层玻璃纤维织物、覆盖箱盖体腔端部第二层玻璃纤维织物、覆盖箱盖体腔端部且长度短于第二层玻璃纤维织物的第三层玻璃纤维织物和覆盖箱盖体腔端部且长度短于第三层玻璃纤维织物的第四层玻璃纤维织物从下到上依次循环数次铺设而成。

7.根据权利要求2所述的混杂纤维复合材料下轴箱盖的制造方法，其特征在于所述的第二层玻璃纤维织物在箱盖体腔所占的圆弧角度为48度，第四层玻璃纤维织物在在箱盖体腔所占的圆弧角度为25度。

8.根据权利要求1所述的混杂纤维复合材料下轴箱盖的制造方法，其特征在于所述的步骤S3中的“固化成型工艺”是指真空导入固化工艺或模压加热固化工艺，采用模压加热固化工艺时，步骤S1中的“备用的碳纤维织物和玻璃纤维织物”是指用树脂固化液进行预浸后的碳纤维织物预浸料和玻璃纤维织物预浸料，树脂固化液由10份环氧树脂和2-4份固化剂混合而成；

真空导入固化工艺的具体步骤为：A;铺设完成后，在纤维铺层上布置导流管和抽真空导气管，再依次铺设脱模布、导流网和真空膜，之后对真空膜和模具之间进行密封处理；B:通过抽真空导气管对模具内腔进行抽真空，使模具腔内真空度达到300Pa以上；C:通过导流管将由10份环氧树脂和2-4份固化剂混合而成的树脂固化液导入模具腔内，使树脂固化液将纤维铺层完全浸没后，密封关闭导流管；D:维持真空状态0.5~6h，直至树脂固化液完全固化；E:脱膜，得到下轴箱盖成品；

模压加热固化工艺具体步骤为：A:铺设完成后，将模具预热至60~80℃，然后迅速合模；B:对模具进行加热加压，时间为0.5~6h，压力为300Pa以上，温度为100~120℃，停止加热后待温度降至60℃后开模得到基本固化品；C:再将基本固化品放入烘箱进行后固化，后固化完全后得到下轴箱盖成品。

9.采用权利要求1至权利要求8任一项所述的混杂纤维复合材料下轴箱盖的制造方法制得的下轴箱盖，由半圆形的箱盖体（1）、设置在箱盖体（1）一端的耳形螺栓平台（2）和设置在箱盖体（1）另一端的螺栓平台（3）组成，耳形螺栓平台（2）与螺栓平台（3）沿径向对齐且厚度相同，其特征在于所述的箱盖体（1）、耳形螺栓平台（2）和螺栓平台（3）为由碳玻混杂维纤配合树脂固化液固化而成的一体成型结构，所述的下轴箱盖的重量为5-6Kg。

10.权利要求9所述的下轴箱盖的设计方法，其特征在于根据下轴箱盖的安装需求，设计耳形螺栓平台（2）和螺栓平台（3）的尺寸；根据下轴箱盖的使用工况和下轴箱盖的使用性能需求，设计纤维铺层的厚度、碳纤维织物与玻璃纤维织物的比重、碳纤维织物在纤维铺层中的位置和碳纤维织物延伸至箱盖体腔中的长度；根据下轴箱盖的轻量化需求，设计纤维铺层的重量。