CN110625965A - 一种一体化碳纤维节能车架的制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一体化碳纤维节能车架的制作工艺，其特征在于，根据车架成品的设计要求建立3D模型，并标注车架的各部分尺寸，并进行受力分析；根据建好的车架3D模型，截取相应尺寸的方形碳纤维管；跟据步骤S1中建立的3D模型用3D打印机打印出连接点的连接结构；用3D打印件将准备好的碳纤维管做初步连接；先用平锉刀将用碳纤维布加固过的地方的毛刺锉平，然后再刷一层面胶即可。在保证车架总体结构紧凑，性能可靠，安全稳定的基础上减少了车架重量，不需要单独生产车架某一部件，也避免了传统一体化车架制作中的开模，简化了制作步骤，减少了制作成本和劳动强度而且适用于多种形状的车价制作。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于Honda节能车大赛的一体化节能车车架制作工艺，属于轻量化汽车技术领域。
背景技术
碳纤维作为一种新兴增强纤维，不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性，其比重不到钢的1/4，但强度却非常高，且耐蚀性出类拔萃，是新一代增强纤维。碳纤维广泛用于民用、军用、建筑、航天以及超级跑车领域。碳纤维管具有强度高，寿命长、耐腐蚀，质量轻、低密度等优点，广泛应用于风筝、航空模型飞机、灯用支架、PC设备转轴、蚀刻机、医疗器械、体育器材等机械设备。尺寸稳定、热膨胀系数小、自润滑和吸能抗震等系列优异性能。并具有高比模、耐疲劳、抗蠕变、耐高温、耐腐蚀、耐磨损等特性，是制备节能车车架最为理想的材料之一。目前节能车车架的主流制作材料是铝，制作方法是各部分分开制作，最后焊接而成。存在成型步骤繁复，工艺流程长，工作量大，生产效率低等问题。
3D打印，融合了计算机辅助设计、材料加工与成形技术、以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术。相对于传统的、对原材料去除－切削、组装的加工模式不同，是一种“自下而上”通过材料累加的制造方法，从无到有。这使得过去受到传统制造方式的约束，而无法实现的复杂结构件制造变为可能，具有成本低和效率高的优点。并且随着科学技术的进步，3D打印也变得越来越便捷和高性价比的技术。3D打印存在着许多不同的技术。它们的不同之处在于可以用材料的方式，并以不同通层构建创建部件。3D打印常用材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料。3D打印机与普通打印机工作原理相同，只是打印材料有些不同，普通打印机打印的是墨水和纸张，而3D打印机打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的材料，是实实在在的原材料，打印机与电脑连接后，通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来，最终把电脑上的模型变成实物。
节能环保产业是指为节约能源资源、发展循环经济、保护生态环境提供物质基础和技术保障的产业，是国家加快培育和发展的7个战略性新兴产业之一。加快发展节能环保产业，是调整经济结构、转变经济发展方式的内在要求，是推动节能减排，发展绿色经济和循环经济，建设资源节约型环境友好型社会，积极应对气候变化，抢占未来竞争制高点的战略选择。设计一种一体化程度高，耐高温、硬度高的碳纤维节能车架的制作工艺是非常必要的。
现有技术中，一体化节能车车架所用材料为铝管，焊接难度大，流程繁琐，车体质量重，部件连接处强度较低，劳动强度高，生产效率低。部分一体化车架制作需要制作相应的模具，成本高，技术难度大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种一体化碳纤维节能车车架的制作工艺，在保证车架总体结构紧凑，性能可靠，安全稳定的基础上减少了车架重量，为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种一体化碳纤维节能车架的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：3D建模：根据车架成品的设计要求建立3D模型，并标注车架的各部分尺寸，并进行受力分析；
S2：准备材料：根据步骤S1中建好的车架3D模型，截取相应尺寸的方形碳纤维管；跟据步骤S1中建立的3D模型用3D打印机打印出连接点的连接结构；调制底胶和面胶，剪裁碳纤维布；
S3：一体化成型：用3D打印件将准备好的碳纤维管做初步连接，利用底胶、面胶和碳纤维布对连接点和重点受力部位进行加固；
S4：表面精加工处理：先用平锉刀将用碳纤维布加固过的地方的毛刺锉平，然后再刷一层面胶即可。
优选地，所述步骤S2用的碳纤维管的规格为20mm×20mm碳纤维管。
优选地，所述步骤S2中底胶的调制方法为：将环氧树脂碳纤维底胶A与环氧树脂碳纤维底胶B以1：1的质量比混合均匀，等待1-2小时；面胶的调制方法为：将环氧树脂碳纤维面胶A与环氧树脂碳纤维面胶B以2：1的质量比混合均匀，静置5-10分钟，待没有气泡时即可使用。
更优选地，所述底胶、面胶在气温低于10℃条件下使用，可通过加热降低其粘度，便于施胶。
优选地，所述步骤S2中碳纤维布为3k碳纤维布，剪裁宽度为5cm。
优选地，所述步骤S3具体为：
第一步：在需要加固的地方先涂一层厚度为1mm的底胶，待其胶面粘性变强时，缠绕第一层碳纤维布；
第二步：在前一层碳纤维布上涂一层厚度为1mm的面胶，缠绕第二层碳纤维布，缠好后静置2小时；重复前述步骤至缠绕好第五层碳纤维布后，在其表面涂一层厚度为1mm的面胶。
更优选地，所述第一步、第二步中碳纤维布缠绕时，碳纤维布之间紧密贴合，无气泡，每一层碳纤维布的尾端要用轧带扎住，缠绕下一层碳纤维布时再剪掉上一层碳纤维布的轧带，相邻层的碳纤维布条错位缠绕，确保各层之间结合紧密。
优选地，所述步骤S3中连接点所用的材料为PLA 3D打印件，确保连接过程中碳管不会破裂。PLA3D打印件成本低，灵活度高，既能保证车架一体化结构，又避免了传统铝车架连接点焊接难度大的问题。
本发明不需要单独生产车架某一部件，也避免了传统一体化车架制作中的开模，简化了制作步骤，减少了制作成本和劳动强度而且适用于任何形状的车价制作。
本发明提供的车架主体由碳纤维管构成，相比于传统的铝制车架，强度相同，性能完好的情况下重量更轻；而且多层碳纤维布条和环氧树脂胶水配合加使用的加固方式具有更大的灵活性，可根据前期Solidworks模型分析的结果对不同的受力点各自加固，受力大的地方多加固几层，受力小的地方可根据实际情况适当加固，完美地解决了车架强度和重量的冲突；充分利用新型3D打印技术，保证各段碳纤维材料在连接点实现无缝衔接，有利于受力点的加固同时也减小了加工误差。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例
如图1所示，为本发明提供的一种一体化碳纤维节能车架制作工艺的流程图，包括以下步骤：
S1：3D建模：根据车架成品的设计要求建立3D模型，并标注车架的各部分尺寸，并进行受力分析；
S2：准备材料：根据步骤S1中建好的车架3D模型，截取相应尺寸的方形碳纤维管(规格为20mm×20mm)；跟据步骤S1中建立的3D模型用3D打印机打印出连接点的连接结构；调制底胶和面胶，剪裁碳纤维布(3k碳纤维布，剪裁宽度为5cm，单条长度根据实际情况决定)；
S3：一体化成型：用3D打印件将准备好的碳纤维管做初步连接，利用底胶、面胶和碳纤维布对连接点和重点受力部位进行加固；连接点所用的材料为PLA3D打印件；具体为：
第一步：在需要加固的地方先涂一层厚度为1mm的底胶，待其胶面粘性变强时，缠绕第一层碳纤维布；
第二步：在前一层碳纤维布上涂一层厚度为1mm的面胶，缠绕第二层碳纤维布，缠好后静置2小时；重复前述步骤至缠绕好第五层碳纤维布后，在其表面涂一层厚度为1mm的面胶；
碳纤维布缠绕时，碳纤维布之间紧密贴合，无气泡，每一层碳纤维布的尾端要用轧带扎住，缠绕下一层碳纤维布时再剪掉上一层碳纤维布的轧带，相邻层的碳纤维布条错位缠绕，确保各层之间结合紧密；
S4：表面精加工处理：先用平锉刀将用碳纤维布加固过的地方的毛刺锉平，然后再刷一层面胶即可。
所述步骤S2中底胶的调制方法为：将环氧树脂碳纤维底胶A与环氧树脂碳纤维底胶B以1：1的质量比混合均匀，等待1-2小时；面胶的调制方法为：将环氧树脂碳纤维面胶A与环氧树脂碳纤维面胶B以2：1的质量比混合均匀，静置5-10分钟，待没有气泡时即可使用。底胶、面胶在气温低于10℃条件下使用，可通过加热降低其粘度，便于施胶。
Claims (8)
1.一种一体化碳纤维节能车架的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：3D建模：根据车架成品的设计要求建立3D模型，并标注车架的各部分尺寸，并进行受力分析；
S2：准备材料：根据步骤S1中建好的车架3D模型，截取相应尺寸的方形碳纤维管；跟据步骤S1中建立的3D模型用3D打印机打印出连接点的连接结构；调制底胶和面胶，剪裁碳纤维布；
S3：一体化成型：用3D打印件将准备好的碳纤维管做初步连接，利用底胶、面胶和碳纤维布对连接点和重点受力部位进行加固；
S4：表面精加工处理：先用平锉刀将用碳纤维布加固过的地方的毛刺锉平，然后再刷一层面胶即可。
2.如权利要求1所述的一体化碳纤维节能车架的制作工艺，其特征在于，所述步骤S2用的碳纤维管的规格为20mm×20mm碳纤维管。
3.如权利要求1所述的一体化碳纤维节能车架的制作工艺，其特征在于，所述步骤S2中底胶的调制方法为：将环氧树脂碳纤维底胶A与环氧树脂碳纤维底胶B以1：1的质量比混合均匀，等待1-2小时；面胶的调制方法为：将环氧树脂碳纤维面胶A与环氧树脂碳纤维面胶B以2：1的质量比混合均匀，静置5-10分钟，待没有气泡时即可使用。
4.如权利要求3所述的一体化碳纤维节能车架的制作工艺，其特征在于，所述底胶、面胶在气温低于10℃条件下使用，可通过加热降低其粘度，便于施胶。
5.如权利要求1所述的一体化碳纤维节能车架的制作工艺，其特征在于，所述步骤S2中碳纤维布为3k碳纤维布，剪裁宽度为5cm。
6.如权利要求1所述的一体化碳纤维节能车架的制作工艺，其特征在于，所述步骤S3具体为：
第一步：在需要加固的地方先涂一层厚度为1mm的底胶，待其胶面粘性变强时，缠绕第一层碳纤维布；
第二步：在前一层碳纤维布上涂一层厚度为1mm的面胶，缠绕第二层碳纤维布，缠好后静置2小时；重复前述步骤至缠绕好第五层碳纤维布后，在其表面涂一层厚度为1mm的面胶。
7.如权利要求6所述的一体化碳纤维节能车架的制作工艺，其特征在于，所述第一步、第二步中碳纤维布缠绕时，碳纤维布之间紧密贴合，无气泡，每一层碳纤维布的尾端要用轧带扎住，缠绕下一层碳纤维布时再剪掉上一层碳纤维布的轧带，相邻层的碳纤维布条错位缠绕，确保各层之间结合紧密。
8.如权利要求1所述的一体化碳纤维节能车架的制作工艺，其特征在于，所述步骤S3中连接点所用的材料为PLA 3D打印件。
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| CN107200090A (zh) * | 2017-06-02 | 2017-09-26 | 江苏澳盛复合材料科技有限公司 | 一种低成本易制造碳纤维自行车及制造方法 |
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