CN111559091A - 一种复合材料车体整体成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于复合材料成型技术领域，具体涉及一种复合材料车体整体成型方法，包括以下步骤：车体分段成型；车体各节段组装；车体外围整体铺设复合材料织物；通过复合材料液体成型工艺对车体整体成型并加热固化。在本发明中，通过将车体分段设计后再行组装，可使得整个车体获得一个较为稳定的主体结构，尺寸稳定性高，可提高整个车体的机械性能，同时模具费用也有效降低降低；各个车体节段的组装较容易实现，组装后通过整体采用液体成型工艺成型，可获得所需的车体外部轮廓，最终产品更加美观可靠。

Description

一种复合材料车体整体成型方法
技术领域
本发明属于复合材料成型技术领域，具体涉及一种复合材料车体整体成型方法。
背景技术
随着原材料的发展和工艺的进步，复合材料在轨道交通应用中的成本正在逐步降低；同时由于复合材料的耐疲劳、耐腐蚀等特性，降低了维护、修理成本；由于减重，提高了运营能力，减少了能耗，寿命周期成本也得到了降低。
在轨道交通中的应用充分发挥了碳纤维复合材料的优越特点，用更轻的材料完成与金属材料同等的结构设计，使整车较同类不锈钢车体减重约30%，从而对提高车体的运载能力、降低能源消耗、降低全寿命周期成本、减少线路损害等具有重大意义。
车体使用的复合材料隔热性能强，能够与防寒材料相媲美，保证车体内部始终保持舒适的温度；复合材料车体的隔声性能和减振性能同样优于金属车体,大大降低列车运行过程中产生的内部噪声和振动，有效提高乘坐的舒适性。
但是目前在车体成型的过程中，由于其长度较长，使得整体一次性成型的模具成本较高，且整体性的尺寸由于长度的增加也难以得到精确的保证。
鉴于上述问题，本发明人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种复合材料车体整体成型方法，使其更具有实用性。
发明内容
本发明中提供了一种复合材料车体整体成型方法，旨在通过车体分体的成型和整体的组装来获得最终的产品形态，从而解决背景技术中所指出的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：包括：
一种复合材料车体整体成型方法，包括以下步骤：
车体分段成型；
车体各节段组装；
车体外围整体铺设复合材料织物；
通过复合材料液体成型工艺对车体整体成型，并加热固化。
进一步地，所述车体各节段均向内设置有连接部，各节段通过所述连接部的连接而形成整体。
进一步地，所述车体外围整体铺设复合材料织物，具体为，将带状复合材料均匀缠绕于所述车体外表面。
进一步地，所述复合材料在缠绕的过程中，相邻两圈间无缝对接。
进一步地，所述复合材料在缠绕的过程中，相邻两圈间存在重叠。
进一步地，在带状复合材料缠绕的过程中，需保证张力的一致性。
进一步地，在所述带状复合材料缠绕的过程中，带状复合材料供给端保持不动，通过组装后的车体转动并直线移动而实现缠绕。
进一步地，所述车体的各节段均通过VARI工艺实现、预浸料热压罐工艺中的一种实现。
进一步地，在对所述车体各节段成型的过程中，在模具外围进行织物铺设。
进一步地，所述车体的各节段轮廓相等，或者不相等。
通过上述技术方案，本发明的有益效果是：
在本发明中，通过将车体分段设计后再行组装，可使得整个车体获得一个较为稳定的主体结构，尺寸稳定性高，可提高整个车体的机械性能，同时模具费用也有效降低；各个车体节段的组装较容易实现，组装后通过整体采用复合材料液体成型工艺成型，可获得所需的车体外部轮廓，最终产品更加美观可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为复合材料车体整体成型方法的流程图；
图2为车体其中一节段与模具的组合结构示意图；
图3为车体各节段组装的并列示意图；
图4为复合材料织物一种铺设方式示意图；
图5为车体一节段的成型模具示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本实施例采用递进的方式撰写。
一种复合材料车体整体成型方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1:车体分段成型，参加图2，展示了其中的一个车体节段的成型方式示意图；
S2:车体各节段组装，参见图3，展示了车体各个节段的并列示意图；
S3:车体外围整体铺设复合材料织物，参见图4，展示了局部的铺设形式；
S4:通过复合材料液体成型工艺对车体整体成型；；
S5:加热固化。
在本发明的上述实施例中，通过将车体分段设计后再行组装，可使得整个车体获得一个较为稳定的主体结构，尺寸稳定性高，可提高整个车体的机械性能，同时模具费用也有效降低；各个车体节段的组装较容易实现，组装后通过整体采用复合材料液体成型工艺成型，可获得所需的车体外部轮廓，最终产品更加美观可靠。
在本实施例中，复合材料织物可选择玻璃纤维，碳纤维，玻璃纤维经编织物，碳纤维经编织物等其中的一种
其中，车体各节段均向内设置有连接部，各节段通过连接部的连接而形成整体，参见图5，展示了用于对车体各个节段进行成型的模具结构，需要在其上设置用于对连接部进行成型的相应位置。通过上述连接方式使得车体外表面获得平滑的连接，且连接处可对整体的车身稳定性起到增强的作用，具体的连接可通过连接件实现，当然，其他可获得上述技术效果的技术手段，如粘接等形式也均在本发明的保护范围内。平滑外表面的获得保证了后续整体铺设复合材料织物的效果，降低了铺设难度，同时保证成型效果。
作为上述实施例的优选，车体外围整体铺设复合材料织物，具体为，将带状复合材料均匀缠绕于车体外表面，参见图4，在上述工艺过程中，可通过现有的张力控制方式来实现复合材料织物稳定的输送，保持张力的一致性，在具体缠绕的过程中，带状复合材料供给端保持不动，通过组装后的车体转动并直线移动而实现缠绕，具体通过工装夹具将组装为一体的车体进行旋转和直线的移动，从而保证铺设的稳定性和均匀性，降低复合材料织物供给的难度，控制端的布线也得到简化，从而保证供料的稳定性和可靠性，直线运动和旋转运动在实际操作中较为容易实现，另一方面可降低车体成型的成本。
通过上述倾斜的螺旋式织物分布形式，一方面通过其连续性保证了车体在长度方向上的抗拉拔性，也降低了铺布的难度，提高了生产效率。
作为上述实施例的优选，复合材料在缠绕的过程中，相邻两圈间无缝对接，可减少材料的使用，降低产品质量，而在复合材料在缠绕的过程中，若相邻两圈间存在重叠，则可在液体成型后保证相邻两圈复材之间的连接性，提高整个车体的整体稳定性，具体可根据需要进行选择。
作为上述实施例的优选，车体的各节段均通过相同的工艺实现，具体可以为VARI工艺实现或预浸料热压罐工艺等，更进一步，可优选各节段和整体的成型均通过相同的工艺实现，一方面可保证性能的稳定性，还可实现如加热装置、树脂供给和真空设备等的通用，也可在具体的参数控制方面降低工艺编制的难度。
例如，在采用VARI工艺对车体各节段成型的过程中，在模具外围进行铺布，在铺布完成后，采用真空袋对模具和铺好的纤维织物进行包裹，通过抽真空的方式获得供树脂进入的密闭空间，从而在加热固化的过程中使得车体各节段形成与模具外部等轮廓的内表面，而外部则在真空袋的挤压下而自然随型。通过此种方式，可使得最终成型完成后的车体获得尺寸更加稳定的内表面，而外表面由于还存在后续的铺布成型步骤，尺寸精确度要求较低。
在各车体分段成型后，需对各节段进行毛坯的修剪，从而为后续的整体成型提供更加稳定的结构形态，保证最终的成型效果。
其中，车体的各节段轮廓相等，或者不相等。此处强调的是，本发明中，主要关注的技术问题在于分体式所带来的车体机械性能和尺寸稳定性，而这种优势的发挥在于通过各个成型单元的独立的尺寸控制，以及连接后的整体成型而实现，其中，车体各节段轮廓的具体变化不会影响到本发明的技术效果。
本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种复合材料车体整体成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
车体分段成型；
车体各节段组装；
车体外围整体铺设复合材料织物；
通过复合材料液体成型工艺对车体整体成型，并加热固化。
2.根据权利要求1所述的复合材料车体整体成型方法，其特征在于，所述车体各节段均向内设置有连接部，各节段通过所述连接部的连接而形成整体。
3.根据权利要求1所述的复合材料车体整体成型方法，其特征在于，所述车体外围整体铺设复合材料织物，具体为，将带状复合材料均匀缠绕于所述车体外表面。
4.根据权利要求3所述的复合材料车体整体成型方法，其特征在于，所述复合材料在缠绕的过程中，相邻两圈间无缝对接。
5.根据权利要求3所述的复合材料车体整体成型方法，其特征在于，所述复合材料在缠绕的过程中，相邻两圈间存在重叠。
6.根据权利要求3所述的复合材料车体整体成型方法，其特征在于，在带状复合材料缠绕的过程中，需保证张力的一致性。
7.根据权利要求6所述的复合材料车体整体成型方法，其特征在于，在所述带状复合材料缠绕的过程中，带状复合材料供给端保持不动，通过组装后的车体转动并直线移动而实现缠绕。
8.根据权利要求1所述的复合材料车体整体成型方法，其特征在于，所述车体的各节段均通过相同的工艺实现。
9.根据权利要求8所述的复合材料车体整体成型方法，其特征在于，在对所述车体各节段成型的过程中，在模具外围进行织物铺设。
10.根据权利要求1所述的复合材料车体整体成型方法，其特征在于，所述车体的各节段轮廓相等，或者不相等。
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