CN109292004A - 一种碳纤维复合材料汽车前罩 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳纤维复合材料汽车前罩，包括胶接的外板和内板，所述外板和内板由整体铺层的碳纤维复合材料制成；所述内板中部设有网状加强部，所述内板上胶接有锁扣加强板和铰链固定支座，所述锁扣加强板和铰链固定支座所在的整体铺层内夹设有加强铺层。其在满足性能要求的前提下，实现轻量化。
Description
技术领域
本发明涉及汽车复合材料领域，具体涉及一种碳纤维复合材料汽车前罩。
背景技术
随着世界汽车保有量的增加，能源短缺、环境污染等一系列问题日益突出。汽车轻量化可以降低整车质量，提高燃油效率/续航里程，从而降低成本。而传统燃油车对油耗法规及新能源车对续航里程的需求日益迫切，汽车轻量化迎来新一轮的发展机遇。
汽车前罩是汽车车身的重要部件之一，目前汽车前罩一般由钢材或铝合金等金属材料通过钣金冲压和焊接工艺制成，零部件数量多。钢制前罩有重量大、耐腐蚀性差等缺点，而铝合金前罩有减重效果不明显、模具成本高等缺点。
碳纤维复合材料因具有质轻、高强、优异的阻尼、碰撞和抗疲劳性能，正逐步取代传统金属材料，在对轻量化要求更高的新能源汽车上备受关注。碳纤维复合材料取代钢材制造车身部件，可减重50%以上，其碰撞吸收能力比金属材料高4~5倍，同时碳纤维复合材料零件可实现集成化设计，大大降低组装成本。因此，采用碳纤维复合材料制备汽车前罩可为汽车轻量化开拓思路。
CN206938092U公开了一种碳纤维复合材料汽车发动机罩，所述发动机罩为一体式发动机罩，其包括由上到下的上面板、芯材以及下面板，所述芯材分别与上面板、下面板通过胶粘剂粘结，所述上面板和下面板采用对称铺层结构，所述上面板和下面板采用碳纤维增强复合材料制成，所述芯材采用PVC泡沫制成。虽然其发动机罩采用碳纤维增强复合材料制成，满足轻量化要求，但是由于发动机罩为一体式结构，取消了内板，因此不能在上面板或下面板上设置相应的加强结构，进而导致其整体强度有所欠缺。
发明内容
本发明的目的是提供一种碳纤维复合材料汽车前罩，其在满足性能要求的前提下，实现轻量化。
本发明所述的碳纤维复合材料汽车前罩，包括胶接的外板和内板，所述外板和内板由整体铺层的碳纤维复合材料制成；所述内板中部设有网状加强部，所述内板上胶接有锁扣加强板和铰链固定支座，所述锁扣加强板和铰链固定支座所在的整体铺层内夹设有加强铺层。
进一步，所述网状加强部包括设于内板中部的一竖直加强筋，竖直加强筋将网状加强部隔离为左加强区和右加强区，所述左加强区和右加强区内分别设有至少一根斜加强筋。
进一步，所述左加强区内设有交叉的第一斜加强筋和第二斜加强筋，所述右加强区内设有交叉的第三斜加强筋和第四斜加强筋。
进一步，所述碳纤维复合材料以多层多铺层方向的碳纤维织物材料为增强体，以环氧树脂、改性环氧树脂和双马树脂中的一种或两种以上的混合物为基体树脂。
进一步，所述外板的整体铺层的铺层角度为[45/90/-45/0]，所述内板的整体铺层角度为[0/-45/90/45]，所述加强铺层的铺层角度为[45/-45]，锁扣加强板和铰链固定支座所在区域的铺层角度为[0/-45/45/-45/90/45]。
进一步，所述碳纤维织物材料的品级为T300、T700和T800中的一种或两种以上的混合，碳纤维织物材料的丝束为3K、12K、24K、48K和50K中的一种或两种以上的混合。
进一步，所述外板周沿设有与内板对应配合的胶接翻边。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
1、本发明的汽车前罩的外板和内板均由整体铺层的碳纤维复合材料制成，且在内板的锁扣加强板和铰链固定支座对应的区域设置加强铺层，既满足了前罩的性能要求，同时最大程度地实现减重，相比于传统钢制前罩减重50%以上。
2、本发明的网状加强部采用交叉结构以及中部采用单独的加强筋，提高了汽车前罩总成的强度和抗压力，结构简单，便于工艺成型。
3、本发明的外板周沿设有胶接翻边，保证了外板和内板连接的稳定性，提升了汽车前罩总成的刚度、模态和抗凹形，同时避免了前罩与前大灯等零部件的干涉，保证了汽车前罩周边间隙的均匀性和零部件件的安全间隙。
4、本发明的加强铺层均夹设于内板的整体铺层内，结构牢固，不易脱落，内板在加强铺层对应的表面过渡平缓。
附图说明
图1是本发明的汽车前罩外板的结构示意图；
图2是本发明的汽车前罩内板的结构示意图；
图3是本发明的汽车前罩的结构示意图；
图4是图3中A区域的截面示意图。
图中，1—外板，11—胶接翻边，2—内板，21—整体铺层，22—加强铺层，3—网状加强部，31—竖直加强筋，32—第一斜加强筋，33—第二斜加强筋，34—第三斜加强筋，35—第四斜加强筋，4—锁扣加强板，5—铰链固定支座。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。
实施例一，参见图1至图4，所示的碳纤维复合材料汽车前罩，包括胶接的外板1和内板2，为了提高外板1和内板2连接的稳定性，在所述外板1周沿设有与内板对应配合的胶接翻边11。
所述外板1和内板2由整体铺层的碳纤维复合材料制成；所述内板2中部设有网状加强部3，所述内板2上胶接有锁扣加强板4和铰链固定支座5，所述锁扣加强板4位于内板2前端中部，所述铰链固定支座5的数量为两个，分别设于内板2后端的左、右部。所述锁扣加强板4和铰链固定支座5所在的整体铺层21内夹设有加强铺层22。外板1和内板2沿四周的胶接翻边11和网状加强部3通过环氧树脂结构胶连接，胶接宽度为15mm，胶接厚度为1mm。
所述网状加强部3包括设于内板2中部的一竖直加强筋31，竖直加强筋31将网状加强部3隔离为左加强区和右加强区，所述左加强区内设有交叉的第一斜加强筋32和第二斜加强筋33，所述右加强区内设有交叉的第三斜加强筋34和第四斜加强筋35。
所述碳纤维复合材料以多层多铺层方向的碳纤维织物材料为增强体，以环氧树脂、为基体树脂。所述碳纤维织物材料的品级为T300，碳纤维织物材料的丝束为3K。
所述外板1的整体铺层的铺层角度为[45/90/-45/0]，所述内板2的整体铺层角度为[0/-45/90/45]，所述加强铺层的铺层角度为[45/-45]，内板2在锁扣加强板4和铰链固定支座5对应的区域的铺层角度为[0/-45/45/-45/90/45]。
实施例二，一种碳纤维复合材料汽车前罩，包括外板1和内板2，所述外板1和内板2由整体铺层的碳纤维复合材料制成；所述碳纤维复合材料以多层多铺层方向的碳纤维织物材料为增强体，以环氧树脂为基体树脂，所述碳纤维织物材料的品级为T300，碳纤维织物材料的丝束为3K；外板和内板沿四周的胶接翻边11和网状加强部通过环氧树脂结构胶连接，胶接宽度为15mm，胶接厚度为1mm；其余的与实施例一的结构相同。
实施例三，一种碳纤维复合材料汽车前罩，包括外板1和内板2，所述外板1和内板2由整体铺层的碳纤维复合材料制成；所述碳纤维复合材料以多层多铺层方向的碳纤维织物材料为增强体，以环氧树脂为基体树脂，所述碳纤维织物材料的品级为T700，碳纤维织物材料的丝束为3K、12K和50K的混合；外板1和内板2沿四周的胶接翻边11和网状加强部3通过聚氨酯结构胶连接，胶接宽度为25mm，胶接厚度为1.5mm；其余的与实施例一的结构相同。
实施例四，一种碳纤维复合材料汽车前罩，包括外板1和内板2，所述外板1和内板2由整体铺层的碳纤维复合材料制成；所述碳纤维复合材料以多层多铺层方向的碳纤维织物材料为增强体，以双马树脂为基体树脂，所述碳纤维织物材料的品级为T800，碳纤维织物材料的丝束为48K；外板1和内板2沿四周的胶接翻边11和网状加强部3通过环氧树脂结构胶连接，胶接宽度为20mm，胶接厚度为3mm；其余的与实施例一的结构相同。
实施例五，一种碳纤维复合材料汽车前罩，包括外板1和内板2，所述外板1和内板2由整体铺层的碳纤维复合材料制成；所述碳纤维复合材料以多层多铺层方向的碳纤维织物材料为增强体，以改性环氧树脂为基体树脂，所述碳纤维织物材料的品级为T300和T800的混合，碳纤维织物材料的丝束为12K；外板1和内板2沿四周的胶接翻边11和网状加强部3通过环氧树脂结构胶连接，胶接宽度为22mm，胶接厚度为2.5mm；其余的与实施例一的结构相同。
实施例六，一种碳纤维复合材料汽车前罩，包括外板1和内板2，所述外板1和内板2由整体铺层的碳纤维复合材料制成；所述碳纤维复合材料以多层多铺层方向的碳纤维织物材料为增强体，以环氧树脂为基体树脂，所述碳纤维织物材料的品级为T800，碳纤维织物材料的丝束为48K；外板1和内板2沿四周的胶接翻边11和网状加强部3通过聚氨酯结构胶连接，胶接宽度为20mm，胶接厚度为3mm；其余的与实施例一的结构相同。
Claims (7)
1.一种碳纤维复合材料汽车前罩，其特征在于：包括胶接的外板（1）和内板（2），所述外板和内板由整体铺层的碳纤维复合材料制成；所述内板（2）中部设有网状加强部（3），所述内板（2）上胶接有锁扣加强板（4）和铰链固定支座（5），所述锁扣加强板和铰链固定支座所在的整体铺层（21）内夹设有加强铺层（22）。
2.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料汽车前罩，其特征在于：所述网状加强部（3）包括设于内板（2）中部的一竖直加强筋（31），竖直加强筋将网状加强部分隔离为左加强区和右加强区，所述左加强区和右加强区内分别设有至少一根斜加强筋。
3.根据权利要求2所述的碳纤维复合材料汽车前罩，其特征在于：所述左加强区内设有交叉的第一斜加强筋（32）和第二斜加强筋（33），所述右加强区内设有交叉的第三斜加强筋（34）和第四斜加强筋（35）。
4.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料汽车前罩，其特征在于：所述碳纤维复合材料以多层多铺层方向的碳纤维织物材料为增强体，以环氧树脂、改性环氧树脂和双马树脂中的一种或两种以上的混合物为基体树脂。
5.根据权利要求4所述的碳纤维复合材料汽车前罩，其特征在于：所述外板（1）的整体铺层的铺层角度为[45/90/-45/0]，所述内板（2）的整体铺层（21）角度为[0/-45/90/45]，所述加强铺层（22）的铺层角度为[45/-45]，锁扣加强板（4）和铰链固定支座（5）所在区域的铺层角度为[0/-45/45/-45/90/45]。
6.根据权利要求4所述的碳纤维复合材料汽车前罩，其特征在于：所述碳纤维织物材料的品级为T300、T700和T800中的一种或两种以上的混合，碳纤维织物材料的丝束为3K、12K、24K、48K和50K中的一种或两种以上的混合。
7.根据权利要求1或2所述的碳纤维复合材料汽车前罩，其特征在于：所述外板（1）周沿设有与内板（2）对应配合的胶接翻边（11）。
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