CN109454901A - 在线涂装碳纤维复合材料的汽车顶盖的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在线涂装碳纤维复合材料的汽车顶盖的生产方法，生产方法包括HP‑RTM和Surface‑RTM成型工艺，其包括以下步骤：将预制体放置于HP‑RTM夹持平台；机械手抓取预制体放入HP‑RTM夹持平台的成型模具中；控制HP‑RTM夹持平台使成型模具合模；HP‑RTM注胶系统开始向成型模具中注射树脂；待树脂固化后，控制成型模具处于半开模状态，Surface‑RTM注胶系统向成型模具中注入表面涂装树脂，然后成型模具再次合模；待表面涂装树脂固化后形成汽车顶盖成品，机械手抓取汽车顶盖成品，并将其放置于成品输送台；以及成品输送台输送成汽车顶盖成品并进行后续工序。本发明的生产方法生产的产品重量轻，能源消耗少，全自动化生产工艺、效率高、质量能保证，且适应量产。

Description

在线涂装碳纤维复合材料的汽车顶盖的生产方法
技术领域
本发明是关于汽车部件生产领域，特别是关于一种适用于各种机动车辆、电动车辆的汽车顶盖部件，尤其是采用HP-RTM成型工艺、Surface-RTM工艺的在线涂装碳纤维复合材料的汽车顶盖的生产方法。
背景技术
汽车顶盖大部分为金属结构，由冲压而成。其缺点是重量较重，不能满足人对汽车轻量化的需求，同时也加剧了能源的消耗。因此，在满足顶盖刚度、强度和防撞等基本性能要求的基础上，亟待对其进行轻量化设计，减少能源消耗。目前采用碳纤维复合材料替代金属顶盖结构的方案较多，且已在某些车型上实际应用。
目前，碳纤维复合材料顶盖成型方案主要采用真空导流、低压RTM等传统复合材料成型工艺。其中，真空导流工艺是在模具上采用手工铺层的方式制备成预制体，打完真空袋采用真空负压的方式将树脂导流充满型腔，完成后放入烘箱中加热固化成型。其缺点是因使用单面模具，制品只有单面为光滑面；并且，成型周期较长，很难达到量产要求。
低压RTM是指由低粘度树脂在闭合金属模具中流动浸润增强材料并固化成型的一种工艺技术。其缺点是低压RTM整个操作过程自动化程度低，生产效率低下，且人员操作影响因素较大，导致产品质量均一性较差；另外，低压RTM生产节拍较长，无法满足汽车行业高效率的要求。
除此之外，这两类传统工艺均只能采用手工喷漆的方式进行涂装。在制品脱模后，先采用手工方法对表面进行多次打磨和修补剂修补。然后进行多次喷涂、烘干过程完成涂装。手工喷漆的缺点是打磨工作量大，烘烤次数较多，周期较长，且手工打磨力度不容易控制，产品表面易出现缺陷。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在线涂装碳纤维复合材料的汽车顶盖的生产方法，其通过机器人将预成型的预制体放置于HP-RTM模具的模腔中完成成型，达到了高度自动化，且HP-RTM成型工艺周期短，可以满足量产的需求。
为实现上述目的，本发明提供了一种在线涂装碳纤维复合材料的汽车顶盖的生产方法，生产方法包括HP-RTM和Surface-RTM成型工艺，生产方法包括以下步骤：将预制体放置于HP-RTM夹持平台；机械手抓取预制体放入HP-RTM夹持平台的成型模具中；控制HP-RTM夹持平台使成型模具合模；HP-RTM注胶系统开始向成型模具中注射树脂；待树脂固化后，控制成型模具处于半开模状态，Surface-RTM注胶系统向成型模具中注入表面涂装树脂，然后成型模具再次合模；待表面涂装树脂固化后形成汽车顶盖成品，机械手抓取汽车顶盖成品，并将其放置于成品输送台；以及成品输送台输送成汽车顶盖成品并进行后续工序。
在一优选的实施方式中，HP-RTM成型工艺的注胶压力为10MPa，树脂流动速率为30g/s，树脂固化温度为120℃，树脂固化时间为2min，表面涂装树脂厚度为0.2mm。
在一优选的实施方式中，在HP-RTM成型工艺前还包括先进行预制体预成型工艺，其包括以下步骤：完成多层碳纤维织物的同时下料并进行超声焊接后形成堆叠体，机器抓手将堆叠体置于加热台中；将堆叠体完成加热至定型剂熔化后，机器抓手将堆叠体置于预成型压机的预成型模具中；控制预成型压机使预成型模具合模；堆叠体的定型剂固化后，定型完成型成预制体；
步骤五：机器抓手抓取预制体，置于切割工装上进行预制体切边工序；以及完成预制体的切边工序后，机器抓手将预制体置于预制体输送台7进行后续工序；
在一优选的实施方式中，预制体预成型工艺的碳纤维织物类型为碳纤维经编织物，碳纤维织物的单层厚度为0.34mm，定型剂的类型为环氧定型剂，加热台的加热温度为170℃，在加热台内的加热时间为3min，预成型模具内的温度为70℃。
与现有技术相比，本发明的在线涂装碳纤维复合材料的汽车顶盖的生产方法具有以下有益效果：其从预制体制备到成型为涂装后的顶盖产品，均采用自动化生产，提高了生产效率。另外，高度的自动化，减少了人为操作因素的影响，生产过程参数稳定，产品质量和合格率得到保证。
附图说明
图1是根据本发明一实施方式的汽车顶盖的结构示意图。
图2是根据本发明一实施方式的汽车顶盖的剖面示意图。
图3是根据本发明一实施方式的汽车顶盖的预制体的预成型工艺示意图。
图4是根据本发明一实施方式的汽车顶盖的HP-RTM和Surface-RTM成型工艺示意图。
主要附图标记说明：
1-碳纤维织物，2-堆叠体，3-加热台，4-预成型模具，5-预成型压机，6-预制体，7-预制体输送台，8-HP-RTM夹持平台，9-成型模具，10-机械手，11-HP-RTM注胶系统，12-Surface-RTM注胶系统，13-成品输送台，14-汽车顶盖。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1至图4所示，图1是根据本发明一实施方式的汽车顶盖的结构示意图。图2是根据本发明一实施方式的汽车顶盖的剖面示意图。图3是根据本发明一实施方式的汽车顶盖的预制体的预成型工艺示意图。图4是根据本发明一实施方式的汽车顶盖的HP-RTM成型工艺示意图。根据本发明优选实施方式的一种在线涂装碳纤维复合材料的汽车顶盖的生产方法，生产方法包括HP-RTM成型工艺，其包括以下步骤：将预制体6放置于HP-RTM夹持平台8；机械手10抓取预制体6放入HP-RTM夹持平台8的成型模具9中；控制HP-RTM夹持平台8使成型模具9合模；HP-RTM注胶系统11开始向成型模具9中注射树脂；待树脂固化后，控制成型模具9处于半开模状态，Surface-RTM注胶系统12向成型模具中注入表面涂装树脂，然后成型模具再次合模；待表面涂装树脂固化后形成汽车顶盖14成品，机械手10抓取汽车顶盖14成品，并将其放置于成品输送台13；以及成品输送台13输送成汽车顶盖14成品并进行后续工序。
在一些实施方式中，HP-RTM成型工艺的注胶压力为10MPa，树脂流动速率为30g/s，树脂固化温度为120℃，树脂固化时间为2min，表面涂装树脂厚度为0.2mm。
在一些实施方式中，在HP-RTM成型工艺前还包括先进行预制体6预成型工艺，其包括以下步骤：完成多层碳纤维织物1同时下料并进行超声焊接后形成堆叠体2，机器抓手将堆叠体2置于加热台3中；将堆叠体2完成加热至定型剂熔化后，机器抓手将堆叠体2置于预成型压机5的预成型模具4中；控制预成型压机5使预成型模具4合模；堆叠体2的定型剂固化后，定型完成型成预制体6；机器抓手抓取预制体6，置于切割工装上进行预制体6切边工序；以及完成预制体6的切边工序后，机器抓手将预制体6置于预制体输送台7进行后续工序；
在一些实施方式中，预制体6预成型工艺的碳纤维织物1类型为碳纤维经编织物，碳纤维织物1的单层厚度为0.34mm，定型剂的类型为环氧定型剂，加热台3的加热温度为170℃，在加热台3内的加热时间为3min，预成型模具4内的温度为70℃。
综上所述，本发明的在线涂装碳纤维复合材料的汽车顶盖的生产方法，与现有技术相比具有以下优点：通过该生产方法生产的汽车顶盖结构比传统金属结构减重30％左右，减少了汽车能源消耗。该生产方法采用模压预成型技术制造预制体，效率高，并且工艺稳定，能够保证产品质量。该生产方法采用的HP-RTM成型工艺，全自动化，提高了产品质量，节拍快，可以满足量产需求。该生产方法采用Surface-RTM工艺进行涂装，可达到A级表面要求，全自动化，提高了产品质量，节拍快，可以满足量产需求。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (4)

1.一种在线涂装碳纤维复合材料的汽车顶盖的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括HP-RTM和Surface-RTM成型工艺，所述生产方法包括以下步骤：
将预制体放置于HP-RTM夹持平台；
机械手抓所述取预制体放入所述HP-RTM夹持平台的成型模具中；
控制所述HP-RTM夹持平台使所述成型模具合模；
HP-RTM注胶系统开始向所述成型模具中注射树脂；
待所述树脂固化后，控制所述成型模具处于半开模状态，Surface-RTM注胶系统向所述成型模具中注入表面涂装树脂，然后所述成型模具再次合模；
待所述表面涂装树脂固化后形成汽车顶盖成品，所述机械手抓取汽车顶盖成品，并将其放置于成品输送台；以及
所述成品输送台输送所述成汽车顶盖成品并进行后续工序。
2.如权利要求1所述的在线涂装碳纤维复合材料的汽车顶盖的生产方法，其特征在于，所述HP-RTM成型工艺的注胶压力为10MPa，树脂流动速率为30g/s，树脂固化温度为120℃，树脂固化时间为2min，表面涂装树脂厚度为0.2mm。
3.如权利要求1所述的在线涂装碳纤维复合材料的汽车顶盖的生产方法，其特征在于，在所述HP-RTM成型工艺前还包括先进行预制体预成型工艺，其包括以下步骤：
完成多层碳纤维织物同时下料并进行超声焊接后形成堆叠体，机器抓手将所述堆叠体置于加热台中；
将所述堆叠体完成加热至定型剂熔化后，所述机器抓手将所述堆叠体置于预成型压机的预成型模具中；
控制所述预成型压机使所述预成型模具合模；
所述堆叠体的定型剂固化后，定型完成型成所述预制体；
机器抓手抓取所述预制体，置于切割工装上进行所述预制体切边工序；以及
完成所述预制体的切边工序后，机器抓手将所述预制体置于预制体输送台进行后续工序。
4.如权利要求3所述的在线涂装碳纤维复合材料的汽车顶盖的生产方法，其特征在于，预制体预成型工艺的所述碳纤维织物类型为碳纤维经编织物，所述碳纤维织物的单层厚度为0.34mm，所述定型剂的类型为环氧定型剂，所述加热台的加热温度为170℃，在所述加热台内的加热时间为3min，所述预成型模具内的温度为70℃。
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