CN109353030B - 一种用于制造复合材料框架结构的模压成型装置、复合材料框架结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造复合材料框架结构的模压成型装置、复合材料框架结构及其制造方法。所述装置包括成型模具，成型模具包括下模和上模；下模包括下模板、侧面模板及由下模板和侧面模板围成的模腔，模腔内设置有一体成型于下模板上的多个凸块，下模、上模和多个凸块之间相互配合使得模腔的形状与待制造的复合材料框架结构的形状相匹配。所述方法为：将复合材料预浸料分成重量百分比不同的多部分复合材料预浸料，然后按重量百分比递减的方式依次填充于模腔内进行预压，得到复合材料预制体，然后将其进行固化，最后进行脱模处理，制得复合材料框架结构。本发明装置和方法能保证复合材料框架结构各部分密度均匀，有利于提高产品的质量。

Description

一种用于制造复合材料框架结构的模压成型装置、复合材料 框架结构及其制造方法

技术领域

本发明涉及复合材料成型技术领域，具体涉及一种用于制造复合材料框架结构的模压成型装置、复合材料框架结构及其制造方法。

背景技术

机箱(例如电子设备机箱)是安装和保护设备内部各种电路单元、元器件及机械零部件的重要结构，其对于消除各种复杂环境对设备的干扰，保证设备安全、稳定、可靠地工作，提高设备的使用效率、寿命，以及增强设备安装、维修的方便起着非常重要的作用。机箱内的承载板一般为复杂的框架结构，其上须制备通风槽、框架结构层间大部分需制备螺纹孔。随着现代化设备对机箱的轻量化需求与日俱增，目前的机箱框架结构已出现由铝合金框架结构逐步向复合材料框架结构发展的趋势。

复合材料，例如以碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)为例，其比刚度、比强度均高于铝合金材料，据统计在承载结构中采用CFRP 等代替铝合金结构预计可以实现减重30％以上。模压成型(压制成型) 是复合材料生产中最古老而又最富有无限活力的一种成型方法，它是将一定量的预混料或预浸料加入到对模内，经加热、加压固化成型的方法，模压成型可兼用于热固性塑料，热塑性塑料和橡胶材料等。

但是，目前的模压成型装置以及模压成型工艺并不适合制造复合材料框架结构产品，无法保证复合材料框架结构产品各部分密度的均匀，从而导致产品质量和性能较差，且采用目前的模压成型装置以及工艺制造的复合材料框架结构普遍存在层间强度不高、难成型、难脱模以及精度差等问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的至少一个技术问题，本发明提供了一种用于制造复合材料框架结构的模压成型装置、复合材料框架结构及其制造方法。

为了实现上述目的，本发明在第一方面提供了一种用于制造复合材料框架结构的模压成型装置，包括成型模具，所述成型模具包括下模和上模；所述下模包括下模板、侧面模板以及由所述下模板和所述侧面模板围成的模腔，所述模腔内设置有一体成型于所述下模板上的多个凸块，所述下模、所述上模和多个所述凸块之间相互配合使得所述模腔的形状与待制造的复合材料框架结构的形状相匹配。

优选地，所述模压成型装置还包括脱模机构；所述脱模机构包括脱模板、连接板和间隔设置在所述连接板上的多个脱模顶杆，所述脱模板的形状与待制造的复合材料框架结构的形状相同；所述下模板开设有多个用于穿设所述脱模顶杆的穿孔，一个所述脱模顶杆穿设于一个所述穿孔中。

本发明在第二方面提供了一种复合材料框架结构的制造方法，所述方法通过本发明在第一方面所述的模压成型装置进行，所述方法包括如下步骤：

(1)将包含纤维和树脂的复合材料预浸料分成占所述复合材料预浸料的总重量的重量百分比不同的多部分复合材料预浸料；

(2)将步骤(1)中的多部分复合材料预浸料按重量百分比递减的方式依次填充于所述成型模具的模腔内进行预压，得到复合材料预制体；

(3)将步骤(2)得到的复合材料预制体于所述成型模具的模腔内进行固化，得到复合材料型材，然后对所述复合材料型材进行脱模处理，制得复合材料框架结构。

优选地，在步骤(3)中，通过压机驱动所述脱模机构对所述复合材料型材进行脱模处理。

优选地，所述纤维为短切纤维。

特别地，在步骤(1)中，将所述复合材料预浸料分成占所述复合材料预浸料的总重量的重量百分比不同的三部分复合材料预浸料；所述三部分复合材料预浸料由以重量百分比计为65～75％的第一部分复合材料预浸料、15～25％的第二部分复合材料预浸料和5～15％的第三部分复合材料预浸料组成；优选的是，所述三部分复合材料预浸料由以重量百分比计为68～72％的第一部分复合材料预浸料、18～22％的第二部分复合材料预浸料和8～12％的第三部分复合材料预浸料组成。

优选地，所述纤维选自由玻璃纤维、碳纤维、硼纤维和玄武岩纤维组成的组；和/或所述树脂选自由环氧树脂、乙烯基树脂、聚氨酯、不饱和聚酯和聚氰酸酯组成的组。

优选地，所述纤维为碳纤维，所述树脂为环氧树脂。

优选地，在步骤(3)中，所述固化的温度为120～150℃，所述固化的压力为0.5～2MPa，所述固化的时间为2～4h。

本发明在第三方面提供了由本发明在第二方面所述的制造方法制得的复合材料框架结构。

本发明与现有技术相比至少具有如下有益效果：

(1)本发明装置中的所述成型模具包括的多个凸块一体化成型于所述下模板上，相比传统成型模具中的分块结构(每个凸块通过螺钉紧固到下模板上)，本发明将多个凸块与下模板直接制成一体化结构，更利于复合材料框架结构的一体化模压成型，使得复合材料框架结构的成型定位精度更高，从而有利于得到性能更加优异的复合材料框架结构。

(2)本发明的一些优选实施方案中的所述模压成型装置还包括脱模机构，该脱模机构包括脱模板、连接板和间隔设置在所述连接板上的多个脱模顶杆，多个所述脱模顶杆的设置可以保证产品在脱模过程中受力均匀，可以有效避免产品在脱模过程中受到不可逆的损伤，能有效提高脱模效率以及制造的产品的质量。

(3)本发明方法通过将多部分复合材料预浸料按重量百分比递减的方式依次填充(铺设)于成型模具的模腔内进行预压，采用这种等重量下料(填料重量与理论计算重量相同)多步预压填料的方式，可以有效避免由于框架结构本身含有很多筋条，填料的不均匀易造成复合材料框架结构表面局部疏松的问题，有效地保证了产品各部分密度的均一性，从而有利于提高产品的质量以及性能。

(4)本发明方法的一些优选实施方案通过采用短切纤维作为复合材料预浸料的原材料进行预压，一方面可以避免由于复合材料产品的铺层方式以及其自身的层合方式而导致其层间剪切强度不高的问题，提高了复合材料框架结构的层间强度，另一方面，由于短切纤维可以使用边角料从而极大地降低了生产成本。

(5)本发明方法的一些优选实施方案中，通过采用本发明中所述脱模机构进行脱模处理，相比传统方法仅依靠螺钉通过顶丝孔将凸块顶出，由于凸块数量多，顶出过程不能使凸块同时受力，受力也不均匀，一方面影响脱模效果，另一方面容易使产品造成不可逆损伤，本发明采用了这种包括脱模板、连接板和间隔设置在所述连接板上的多个脱模顶杆的脱模机构进行脱模处理，利用压机设备，可以轻松地将产品整个脱出(顶出)，脱模效率高、产品质量好。

附图说明

本发明附图仅仅为说明目的提供，图中各部件的比例与数量不一定与实际产品一致。

图1是本发明一个具体实施方式中制造复合材料框架结构采用的模压成型装置的分解示意图。

图2是图1中包括的复合材料框架结构产品的结构示意图。

图3是图1中包括的上模的结构示意图。

图4是图1中包括的脱模板的结构示意图

图5是图1中包括的下模的结构示意图。

图6是图1中包括的连接板和脱模顶杆的结构示意图。

图7是本发明一个具体实施方式中制造的复合材料框架结构产品的实物图。

图中：1：下模；11：凸块；12：穿孔；2：上模；21：通道窗口； 3：脱模板；4：连接板；5：脱模顶杆；6：复合材料框架结构。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明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的一部分实施例，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。

本发明在第一方面提供了一种用于制造复合材料框架结构的模压成型装置，包括成型模具，所述成型模具包括下模1和上模2，例如，如图1所示；所述下模包括下模板、侧面模板以及由所述下模板和所述侧面模板围成的模腔，所述模腔内设置有一体成型于所述下模板上的多个凸块11，所述下模、所述上模和多个所述凸块之间相互配合使得所述模腔的形状与待制造的复合材料框架结构的形状相匹配，用以成型出待制造的复合材料框架结构6。在本发明中，多个所述凸块11 间隔成型于所述下模板上，例如，如图5所示，所述凸块11例如为高于所述下模板的上表面的块状结构。

特别说明的是，本发明对所述复合材料框架结构的具体形状没有特别的限制，可以根据需要设计，只要当采用其作为机箱内的承载板时，能满足设备机箱的承载要求即可；在本发明中，所述复合材料框架结构的具体形状例如可以如图1和图2所示，或者如图7所示。

本发明装置中的所述成型模具包括的多个凸块一体化成型于所述下模板上，相比传统成型模具中的分块结构(每个凸块通过螺钉紧固到下模板上)，本发明将多个凸块与下模板直接制成一体化结构，更利于复合材料框架结构的一体化模压成型，使得复合材料框架结构的成型定位精度更高，从而有利于得到性能更加优异的复合材料框架结构。

根据一些优选的实施方式，所述模压成型装置还包括脱模机构，例如，如图1、图4和图6所示；所述脱模机构包括脱模板3、连接板 4和间隔设置在所述连接板4上的多个脱模顶杆5，所述脱模板3的形状与待制造的复合材料框架结构的形状相同；例如，如图5所示，所述下模板开设有多个用于穿设所述脱模顶杆5的穿孔12，一个所述脱模顶杆5穿设于一个所述穿孔12中。在本发明中，多个所述穿孔例如可以间隔开设在每相邻的两个凸块之间，例如，如图5所示；在本发明中，多个所述脱模顶杆优选为一体化成型于所述连接板上。在本发明中，多个所述脱模顶杆的设置可以保证产品在脱模过程中受力均匀，可以有效避免产品在脱模过程中受到不可逆的损伤，能有效提高脱模效率高以及制造的产品的质量。

根据一些优选的实施方式，所述下模的两侧设置有用于支撑所述下模的支架。

根据一些优选的实施方式，所述上模2开设有多个通道窗口21，例如，如图3所示，所述通道窗口与所述模腔连通，一方面有利于用于排出成型过程中产生的气体，另一方面有利于合模操作。

根据一些优选的实施方式，所述脱模板3设置成分体结构，例如，如图4所示，脱模板3为两块板组成，有利于脱模后脱模板从复材产品中取出。

本发明在第二方面提供了一种复合材料框架结构的制造方法，所述方法通过本发明在第一方面所述的模压成型装置进行，所述方法包括如下步骤：

(1)将包含纤维和树脂的复合材料预浸料分成占所述复合材料预浸料的总重量的重量百分比不同的多部分复合材料预浸料；在本发明中，例如将所述纤维和所述树脂复合(例如用所述树脂浸渍复合所述纤维)，得到所述复合材料预浸料；在本发明中，所述重量百分比指的是每部分复合材料预浸料的重量占所有复合材料预浸料的总重量的百分比。

(2)将步骤(1)中的多部分复合材料预浸料按重量百分比递减的方式依次填充于所述成型模具的模腔内进行预压，得到复合材料预制体。

(3)将步骤(2)得到的复合材料预制体于所述成型模具的模腔内进行固化(例如加热加压固化)，得到复合材料型材，然后对所述复合材料型材进行脱模处理，制得复合材料框架结构。

在本发明中，所述预压可以将纤维状的复合材料预浸料压成重量一定、形状规则的复合材料预制体；在本发明中，通过预压可以得到紧密的、空气含量少的复合材料预制体，可以缩短后续固化的时间，且有利于保证复合材料框架结构产品不易出现气泡，特别适用于成型复杂的复合材料框架结构。在本发明中，在预压过程中控制所述上模的温度在20℃～50℃范围内，可以有效防止复合材料预浸料与上模黏在一起。

在本发明中，将多部分复合材料预浸料按重量百分比递减的方式依次填充于成型模具的模腔内进行预压，得到复合材料预制体，具体地，例如当所述复合材料预浸料按重量百分比递减的顺序依次包含第一部分复合材料预浸料、第二部分复合材料预浸料、第三部分复合材料预浸料以及第四部分复合材料预浸料等多部分复合材料预浸料时，指的是先将第一部分复合材料预浸料填充于模腔内进行预压，然后将第二部分复合材料预浸料填充于模腔内进行预压，再将第三部分复合材料预浸料填充于模腔内进行预压，如此不断重复，直至将每部分复合材料预浸料填充于模腔内完成预压，由此得到复合材料预制体。特别说明的是，在本发明中，分步预压过程中的压力能保证所述成型模具每次都能合上所述上模即可。

在本发明中，通过将多部分复合材料预浸料按重量百分比递减的方式依次填充于成型模具的模腔内进行预压，采用这种多步预压填料方式，可以有效避免由于框架结构本身含有很多筋条，填料的不均匀易造成复合材料框架结构表面局部疏松的问题，有效地保证了产品各部分密度的均一性，有利于提高产品的质量以及产品的层间剪切强度等性能。在本发明中，本发明方法通过采用本发明所述的模压成型装置制造所述复合材料框架结构，所采用的成型模具包括的多个凸块一体化成型于所述下模板上，相比传统采用的成型模具中的分块结构(每个凸块通过螺钉紧固到下模板上)，本发明方法更利于复合材料框架结构的一体化模压成型，使得复合材料框架结构的成型定位精度更高，从而有利于得到性能更加优异的复合材料框架结构。

根据一些优选的实施方式，在步骤(3)中，通过压机驱动所述脱模机构对所述复合材料型材进行脱模处理。在本发明中，在进行所述脱模处理前，用螺钉通过顶丝孔取出上模，所述脱模顶杆的一端与所述下模板的内表面相平行，另一端伸出所述穿孔与所述连接板连接，在进行所述脱模处理时，所述压机驱动所述脱模顶杆沿所述穿孔移动而将所述复合材料型材从所述模腔中顶出，由此制得所述复合材料框架结构6。

在本发明中，优选为采用包括脱模板、连接板和间隔一体化成型在所述连接板上的多个脱模顶杆的一体化脱模机构进行脱模处理，相比传统方法仅依靠螺钉通过顶丝孔将凸块顶出，由于凸块数量多，顶出过程不能使凸块同时受力，受力也不均匀，一方面影响脱模效果，另一方面容易使产品造成不可逆损伤，本发明通过压机设备的驱动作用，采用一体化脱模机构进行脱模处理，多个脱模顶杆可以使得所述复合材料型材同时均匀受力，从而可以轻松地将复合材料框架结构产品整个脱出(顶出)，脱模效率高、产品质量好。

本发明对所述压机没有特别的限制，所述压机例如可以为现有模压成型工艺中采用的压机设备。在本发明中，所述压机作用于所述连接板上，驱动所述脱模顶杆沿所述穿孔移动而将所述复合材料型材从所述模腔中顶出。

根据一些优选的实施方式，在步骤(2)中将所述复合材料预浸料填充于所述模腔之前，先将所述脱模板置于所述下模的模腔内，然后在步骤(3)中进行所述固化，最后对所述复合材料型材进行脱模处理，制得复合材料框架结构。

根据一些优选的实施方式，所述纤维为短切纤维；在本发明中，所述短切纤维的长度例如优选为10mm～40mm(例如10、15、20、25、 30、35、40mm)。在本发明中，优选为采用短切纤维作为复合材料预浸料的原材料进行预压，一方面可以避免由于复合材料产品的铺层方式以及其自身的层合方式而导致其层间剪切强度不高的问题，提高了复合材料框架结构的层间强度，另一方面，由于短切纤维可以使用边角料从而极大地降低了生产成本。

根据一些优选的实施方式，在步骤(1)中，将所述复合材料预浸料分成占所述复合材料预浸料的总重量的重量百分比不同的三部分复合材料预浸料；所述三部分复合材料预浸料由以重量百分比计为 65～75％(例如65％、66％、67％、68％、69％、70％、71％、72％、73％、 74％或75％)的第一部分复合材料预浸料、15～25％(例如15％、16％、 17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％或25％)的第二部分复合材料预浸料和5～15％例如5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、 12％、13％、14％或15％)的第三部分复合材料预浸料组成；优选的是，所述三部分复合材料预浸料由以重量百分比计为68～72％(例如 68％、69％、70％、71％或72％)的第一部分复合材料预浸料、18～22％ (例如18％、19％、20％、21％或22％)的第二部分复合材料预浸料和8～12％(例如8％、9％、10％、11％或12％)的第三部分复合材料预浸料组成；所述第一部分复合材料预浸料、所述第二部分复合材料预浸料和所述第三部分复合材料预浸料的重量百分比之和为100％。

在本发明中，更优选为分三步依次向所述成型模具的内腔内加入 68～72％的第一部分复合材料预浸料、18～22％的第二部分复合材料预浸料和8～12％的第三部分复合材料预浸料，可以使得所述复合材料预浸料填充得更加均匀，进一步保证产品各部分密度的均一性，可以有效地提高框架结构的层间强度，进一步保证制得刚度更大、强度更高的所述复合材料框架结构。

根据一些优选的实施方式，所述纤维选自由玻璃纤维、碳纤维、硼纤维和玄武岩纤维组成的组；和/或所述树脂选自由环氧树脂、乙烯基树脂、聚氨酯、不饱和聚酯和聚氰酸酯组成的组。

根据一些优选的实施方式，所述纤维为碳纤维，所述树脂为环氧树脂。在本发明中，所述环氧树脂例如可以为缩水甘油醚型、缩水甘油酯型或缩水甘油胺型等环氧树脂。

根据一些优选的实施方式，在步骤(3)中，所述固化的温度为 120～150℃(例如120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃或150℃)，所述固化的压力为0.5～2MPa(例如0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2MPa)，所述固化的时间为 2～4h(例如2、2.5、3、3.5、或4h)。特别说明的是，在本发明中，固化温度、时间、压力根据树脂种类以及模具结构造型进行选择。

根据一些具体的实施方式，采用本发明所述的模压成型装置进行所述复合材料框架结构的制造，具体包括如下步骤：

(a)将短切碳纤维和环氧树脂复合，得到复合材料预浸料，将包含所述纤维和所述树脂的复合材料预浸料分成占所述复合材料预浸料的总重量的重量百分比不同的三部分复合材料预浸料，所述三部分复合材料预浸料由以重量百分比计为68～72％的第一部分复合材料预浸料、18～22％的第二部分复合材料预浸料和8～12％的第三部分复合材料预浸料组成。

(b)将步骤(a)中的三部分复合材料预浸料按重量百分比递减的方式依次填充于成型模具的模腔内进行预压，得到复合材料预制体。

(c)将(b)得到的复合材料预制体于所述成型模具的模腔内进行加热加压固化，得到复合材料型材，然后通过由压机驱动的脱模机构对所述复合材料型材进行脱模处理，将整个所述复合材料框架结构产品顶出所述模腔，由此制得复合材料框架结构。

本发明方法为适用于复合材料框架结构产品一体化模压成型的方法，具有生产效率高、产品尺寸精度高、密度均一、性能稳定，重复性好，能批量生产以及生产成本低等优点，应用本发明方法可以解决纤维树脂基复合材料框架结构特别是纤维树脂基复合材料复杂框架结构难成型、难脱模、精度差的问题。

本发明在第三方面提供了本发明在第二方面所述的制造方法制得的复合材料框架结构。本发明制得所述复合材料框架结构具有轻质、密度均一、性能稳定、精度高、刚度大以及强度高等优点。

下面结合实施例对本发明作进一步说明。这些实施例只是就本发明的优选实施方式进行举例说明，本发明的保护范围不应解释为仅限于这些实施例。

实施例1

采用本发明所述的模压成型装置进行复合材料框架结构的制造，其具体步骤为：

①将长度为30mm的短切碳纤维和环氧树脂复合，得到复合材料预浸料，将包含所述纤维和所述树脂的复合材料预浸料分成占所述复合材料预浸料的总重量的重量百分比不同的三部分复合材料预浸料，所述三部分复合材料预浸料由以重量百分比计为70％的第一部分复合材料预浸料、20％的第二部分复合材料预浸料和10％的第三部分复合材料预浸料组成。

②将①中的三部分复合材料预浸料按重量百分比递减的方式依次填充于成型模具的模腔内进行预压，得到复合材料预制体。

③将②得到的复合材料预制体于所述成型模具的模腔内进行加热加压固化，得到复合材料型材，然后通过由压机驱动的所述脱模机构对所述复合材料型材进行脱模处理，制得复合材料框架结构。

对本实施例制得的所述复合材料框架结构取样进行静态强度试验，测得拉伸强度为186MPa(GB/T 1447-2005)、层间剪切强度为82MPa (GB/T 1449-2005)；测得本实施例中所述的样品弯曲模量为46GPa (GB/T 1449-2005)。

实施例2

实施例2与实施例1基本相同，不同之处在于：

在①中，将长度为5mm的短切碳纤维和环氧树脂复合，得到复合材料预浸料，将包含所述纤维和所述树脂的复合材料预浸料分成占所述复合材料预浸料的总重量的重量百分比不同的三部分复合材料预浸料，所述三部分复合材料预浸料由以重量百分比计为70％的第一部分复合材料预浸料、20％的第二部分复合材料预浸料和10％的第三部分复合材料预浸料组成。

采用实施例1中相同的测试方法对本实施例制造的所述复合材料框架结构进行性能测试，其结果如表1所示。

实施例3

实施例3与实施例1基本相同，不同之处在于：

在①中，将长度为80mm的碳纤维和环氧树脂复合，得到复合材料预浸料，将包含所述纤维和所述树脂的复合材料预浸料分成占所述复合材料预浸料的总重量的重量百分比不同的三部分复合材料预浸料，所述三部分复合材料预浸料由以重量百分比计为70％的第一部分复合材料预浸料、20％的第二部分复合材料预浸料和10％的第三部分复合材料预浸料组成。

采用实施例1中相同的测试方法对本实施例制造的所述复合材料框架结构进行性能测试，其结果如表1所示。

对比例1

对比例1与实施例1基本相同，不同之处在于：

在①中，将长度为30mm的短切碳纤维和环氧树脂复合，得到复合材料预浸料。

在②中，将①中的所有复合材料预浸料一次全部填充于所述成型模具的模腔内进行预压，得到复合材料预制体。

采用实施例1中相同的测试方法对本对比例制造的所述复合材料框架结构进行性能测试，其结果如表1所示。

对比例2

对比例2与实施例1基本相同，不同之处在于：

在①中，将长度为30mm的短切碳纤维和环氧树脂复合，得到复合材料预浸料，将包含所述纤维和所述树脂的复合材料预浸料分成占所述复合材料预浸料的总重量的重量百分比不同的三部分复合材料预浸料，所述三部分复合材料预浸料由以重量百分比计为33.33％的第一部分复合材料预浸料、33.33％的第二部分复合材料预浸料和33.33％的第三部分复合材料预浸料组成。

采用实施例1中相同的测试方法对本对比例制造的所述复合材料框架结构进行性能测试，其结果如表1所示。

对比例3

对比例3与实施例1基本相同，不同之处在于：

本对比例采用的成型模具包括下模和与所述下模相配合的上模，所述下模包括下模板、侧面模板以及由所述下模板和所述侧面模板围成的所述模腔，所述模腔内设置有通过螺钉紧固在所述下模板上的多个凸块，所述模腔的形状与实施例1中的模腔的形状相同。

在③中，将②得到的复合材料预制体于所述成型模具的模腔内进行加热加压固化，得到复合材料型材，然后依靠螺钉通过顶丝孔将凸块顶出从而实现对所述复合材料型材进行脱模处理，制得复合材料框架结构。

采用实施例1中相同的测试方法对本对比例制造的所述复合材料框架结构进行性能测试，其结果如表1所示。

表1：实施例1～3以及对比例1～3制造的框架结构的性能指标。

特别说明的是，在本发明中用拉伸强度、层间剪切强度表征所述框架结构的强度，拉伸强度、层间剪切强度越大，说明所述框架结构的强度越高；在本发明中用弯曲模量表征所述框架结构的刚度，弯曲模量越大，说明所述框架结构的刚度越高。从表1的结果可知，所述纤维选用合适的长度(10mm～40mm)，成型及脱模采用合适的工装(一体化成型脱模)，填料采用合适的方法(多步预压)可以获得强度与刚度性能良好的复合材料框架结构。

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 (7)

1.一种复合材料框架结构的制造方法，其特征在于，所述方法通过用于制造复合材料框架结构的模压成型装置进行，所述模压成型装置包括成型模具，所述成型模具包括下模和上模；所述下模包括下模板、侧面模板以及由所述下模板和所述侧面模板围成的模腔，所述模腔内设置有一体成型于所述下模板上的多个凸块，所述下模、所述上模和多个所述凸块之间相互配合使得所述模腔的形状与待制造的复合材料框架结构的形状相匹配；

所述方法包括如下步骤：

(1)将包含纤维和树脂的复合材料预浸料分成占所述复合材料预浸料的总重量的重量百分比不同的三部分复合材料预浸料；所述三部分复合材料预浸料由以重量百分比计为65～75％的第一部分复合材料预浸料、15～25％的第二部分复合材料预浸料和5～15％的第三部分复合材料预浸料组成；

(2)将步骤(1)中的三部分复合材料预浸料按重量百分比递减的方式依次填充于所述成型模具的模腔内进行预压，得到复合材料预制体；

(3)将步骤(2)得到的复合材料预制体于所述成型模具的模腔内进行固化，得到复合材料型材，然后对所述复合材料型材进行脱模处理，制得复合材料框架结构。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：

所述纤维为短切纤维。

3.根据权利要求1或2所述的制造方法，其特征在于：

所述三部分复合材料预浸料由以重量百分比计为68～72％的第一部分复合材料预浸料、18～22％的第二部分复合材料预浸料和8～12％的第三部分复合材料预浸料组成。

4.根据权利要求1或2所述的制造方法，其特征在于：

所述纤维选自由玻璃纤维、碳纤维、硼纤维和玄武岩纤维组成的组；和/或

所述树脂选自由环氧树脂、乙烯基树脂、聚氨酯、不饱和聚酯和聚氰酸酯组成的组。

5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于：

所述纤维为碳纤维，所述树脂为环氧树脂。

6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于：

在步骤(3)中，所述固化的温度为120～150℃，所述固化的压力为0.5～2MPa，所述固化的时间为2～4h。

7.由权利要求1至6任一项所述的制造方法制得的复合材料框架结构。

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