CN112123805B - 一种具有安全保护功能的复合材料翼子板的铺贴成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种具有安全保护功能的复合材料翼子板的铺贴成型方法。包括S1模具处理;S2模具组装;S3复合材料铺贴成型;S4真空处理;S5固化成型;S6冷却脱模。本发明的方法简单,通过采用拼接铺贴的方法成型复合材料翼子板,相对于传统复合材料翼子板,本发明成型的翼子板结构取消了后期诱导槽的加工工序,减少了机加的工作量,降低翼子板后期加工成本;且由于本发明的复合材料翼子板不需要在其上机加出诱导断裂的缺口,避免了因后期加工而造成复合材料发生纤维分层、开裂等问题,从而提高了翼子板的性能,保证了翼子板产品的表面连续性,提升了产品的美观度;同时也减少了因加工造成的复合材料分层的风险,提高了产品的合格率。
Description
技术领域
本发明涉及汽车技术领域,具体涉及一种具有安全保护功能的复合材料翼子板的铺贴成型方法。
背景技术
翼子板是遮盖车轮的车身外板。其作用是维持汽车的外形,使汽车具有良好的空气动力学性能,减少汽车运行的阻力,同时,在汽车行驶过程中,防止被车轮卷起的砂石、泥浆溅到车厢的底部。
目前汽车常用的翼子板有金属冲压结构、塑料注塑结构、SMC模压结构、连续纤维复合材料结构。连续纤维复合材料翼子板结构(例如碳纤维复合材料)具有性能好和重量轻的优点,一般用于超豪车上。翼子板结构一般有较大发生碰撞的概率,一旦发生碰撞行人,如果设计不合理,将有可能造成行人受力过大,受伤严重。一旦发生与刚性体(例如卡车、建筑物)发生碰撞,翼子板后部与车门匹配区域将有可能插入到车门中,导致车门无法打开,影响乘客逃生。
传统的翼子板结构采用在翼子板局部机加出缺口(诱导槽)的方式(如图1所示),在翼子板受到一定外力时,缺口处将发生断裂,用于保护行人或者保证车门正常打开帮助乘客逃生。但是复合材料作为一种特殊的材料,对其进行加工将发生纤维分层、开裂等缺陷,同时将会造成其性能大幅降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有安全保护功能的复合材料翼子板的铺贴成型方法,通过该方法铺贴形成的复合材料翼子板不需要在其上机加出诱导断裂的缺口,避免了加工时复合材料发生纤维分层、开裂等问题,提高了翼子板的性能,且保证了翼子板产品表面的质量。
本发明是通过如下技术方案实现的:
一种具有安全保护功能的复合材料翼子板的铺贴成型方法,包括如下步骤:
S1、模具处理:清理模具成型面,然后在成型面上涂覆脱模剂,所述成型面为参照翼子板形状设计的曲面,所述成型面设置在模具主体上;
S2、模具组装:将模具滑块安装到模具主体上形成整体铺贴模具,且所述模具滑块和所述模具主体之间形成用于成型所述翼子板上翻边立面的模面,所述模具滑块上靠近所述模面的一侧设置有复合材料铺贴边界一;在所述铺贴边界一和所述模面之间的所述模具滑块上形成复合材料铺贴面;所述成型面上远离所述模面的一侧设置有复合材料铺贴边界二;所述铺贴边界一和所述铺贴边界二之间的所述铺贴面、所述模面和所述成型面形成用于铺贴复合材料的连续性曲面;
S3、铺贴成型:先在步骤S2中所述的连续性曲面上整体铺贴一层复合材料P1,然后在所述P1层上采用拼接方式铺贴一层复合材料P2;继续在所述P2层上采用拼接方式铺贴一层复合材料P3;然后以此重复,在Pn-2层上采用拼接方式铺贴一层复合材料Pn-1;最后在所述Pn-1层上整体铺贴一层复合材料Pn层,即完成复合材料的铺贴,其中n为复合材料的铺贴层数,且n为大于3的正整数;
S4、真空处理:将步骤S3铺贴完成的复合材料进行抽真空处理;
S5、固化成型:将步骤S4真空处理后的复合材料进行加热加压固化处理;
S6、冷却脱模:加热加压固化成型后,冷却,脱模,得到具有安全保护功能的复合材料翼子板;
步骤S3、铺贴成型:先在步骤S2中所述的连续性曲面上整体铺贴一层复合材料P1;然后在所述P1层上采用拼接方式铺贴一层复合材料P2,所述P2层在所述铺贴面上具有拼接缝c1,所述拼接缝c1的一侧到所述铺贴边界一的距离为a1,另一侧到所述P2层上翻边立面的距离为b1;继续在所述P2层上采用拼接方式铺贴一层复合材料P3,所述P3层在所述铺贴面上具有拼接缝c2,所述拼接缝c2的一侧到所述铺贴边界一的距离为a2,另一侧到所述P3层上翻边立面的距离为b2;然后以此重复,在Pn-2层上采用拼接方式铺贴一层复合材料Pn-1,所述Pn-1层在所述铺贴面上具有拼接缝cn-2,所述拼接缝cn-2的一侧到所述铺贴边界一的距离为an-2,另一侧到所述Pn-1层上翻边立面的距离为bn-2;最后在所述Pn-1层上整体铺贴一层复合材料Pn层,即完成复合材料的铺贴;所述bn-2=b1+(n-3)d;其中n为复合材料的铺贴层数且n为大于3的正整数,d为单层复合材料的厚度;所述拼接缝c1至cn-2的尺寸均相等,且所述拼接缝的尺寸为0<cn-2≤5mm。优选地,将拼接缝的尺寸控制在0-5mm的范围内即保证了制备的复合材料翼子板在受到一定的外力撞击后可以从拼接缝c(诱导断裂区)处发生断裂,又避免了因拼接缝c尺寸过大而造成最终复合材料翼子板的性能受影响。
进一步,步骤S1、模具处理:中所述脱模剂为水性脱模剂。
进一步,步骤S3、铺贴成型:中所述复合材料为玻璃纤维预浸料或碳纤维预浸料。
进一步,所述拼接缝c1至cn-2位于同一条线上且与所述铺贴面垂直。此设计可以使得所制备的复合材料翼子板在受到一定强度的外力撞击后能够沿着一个方向发生断裂。
进一步,所述a1至an-2均相等且不小于10mm。减少了翼子板切割边的长度,减少了复合材料封边的长度,减少了封边切割的工作量,提高了生产效率。
进一步,步骤S4、真空处理:在步骤S3铺贴成型后的复合材料表面铺设隔离膜、透气毡、脱模布中的一种或几种,然后再铺设真空袋,最后再用密封胶带将真空袋密封并进行抽真空处理,抽真空至不低于-0.092MPa。
进一步,步骤S5、固化成型:将步骤S4真空处理后的复合材料送入热压罐中进行加热加压固化处理;所述热压罐的压力为0.5-0.7MPa;所述加热采用升温加热方式,升温速率为0.5-3℃/min,升温至145-155℃,升温后保温保压1.5-2小时。
进一步,步骤S6、冷却脱模:中冷却速率为2℃/min,冷却至60-70℃进行脱模。
本发明的有益效果:
(1)本发明的方法简单,通过采用拼接铺贴的方法铺贴成型复合材料翼子板,相对于传统的复合材料翼子板,本发明的复合材料翼子板结构取消了后期诱导槽(即诱导断裂的缺口)的加工工序,减少了机加的工作量,降低翼子板后期加工成本;且由于本发明的复合材料翼子板不需要在其上机加出诱导断裂的缺口,避免了因后期加工而造成复合材料发生纤维分层、开裂等问题,从而提高了翼子板的性能,保证了翼子板产品的表面连续性,提升了产品的美观度;同时也减少了因加工造成的复合材料分层的风险,提高了产品的合格率;
(2)本发明通过采用内外表面连续铺层、中间拼接铺层的方式,保证产品表面质量,同时表面的铺层可以给结构提供一定的钢强度,使翼子板不至于在微小的外力作用下就发生折断,在发生与行人的较大速度碰撞时,当碰撞的能量达到一定的数值后,翼子板在诱导断裂区域(拼接缝)将发生较大变形和折断,通过折断使碰撞的能量进行释放,从而减少行人收到的冲击力;同时,也使汽车在撞到刚性体时,通过该区域的折断,使碰撞的载荷传递步到后部区域,翼子板后部将不会插入车门内部,保证车门不会被翼子板卡住;
(3)本发明的复合材料翼子板通特定的铺层,可实现在不改变翼子板整体外观连续性和机加缺口的前提下,在受到一定大小的外力或冲击的作用下,在特定的位置(拼接缝)处发生断裂,吸收碰撞产生的能量,除了保护行人,也能使载荷传力路径在该位置断开,保证了翼子板后部与车门匹配处不至于插入车门中,保证车门在车辆受到碰撞后可以正常开启,不影响乘客逃生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例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的一些实施例,对于本领域的技术人员来讲,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附图。
图1为传统翼子板加工缺口诱导折断结构;
图2为本发明中复合材料翼子板铺贴模具的剖面图;
图3为本发明方法的复合材料铺贴示意图。
图中:1模具主体、2模具滑块、3铺贴边界一、4铺贴边界二、5成型面、7模面、8铺贴面。
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的一部分实施例,而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。
实施例1
一种具有安全保护功能的复合材料翼子板的铺贴成型方法,包括如下步骤:
S1、模具处理:先清理模具成型面5,除去成型面5上的树脂、灰层等杂质,然后在成型面5上涂覆水性脱模剂,所述成型面5为参照翼子板形状设计的曲面,所述成型面5设置在模具主体1上;
S2、模具组装:将模具滑块2安装到模具主体1上形成复合材料翼子板整体的铺贴模具,且所述模具滑块2和所述模具主体1之间形成用于成型所述翼子板上翻边立面的模面7,所述模具滑块2上靠近所述模面7的一侧设置有复合材料铺贴边界一3;在所述铺贴边界一3和所述模面7之间的所述模具滑块2上形成复合材料铺贴面8,所述成型面5上远离所述模面7(相当于翻边立面)的一侧设置有复合材料铺贴边界二4;所述铺贴边界一3和所述铺贴边界二4之间的所述铺贴面8、所述模面7和所述成型面5形成用于铺贴复合材料的连续性曲面;然后参照上述步骤S1的方式将所述复合材料铺贴面8和所述模面7进行清理,除去表面上的树脂、灰尘等杂质,然后再涂覆上水性脱模剂;
S3、铺贴成型:先在步骤S2中所述的连续性曲面上整体铺贴一层玻璃纤维预浸料并记为P1层,然后在所述P1层上采用拼接的方式铺贴第二层玻璃纤维预浸料并记为P2层,所述P2层在所述铺贴面8上具有拼接缝c,并将该层的拼接缝c记为c1,所述拼接缝c1的一侧到所述铺贴边界一3的距离为a,并将该层的距离记为a1,另一侧到所述P2层上翻边立面的距离为b,并将该层的距离记为b1;然后继续在所述P2层上采用相同的拼接方式铺贴第三层玻璃纤维预浸料并记为P3层,所述P3层在所述铺贴边界一3上具有拼接缝c,并将该层的拼接缝c记为c2,所述拼接缝c2的一侧到所述铺贴边界一3的距离为a,并将该层的距离记为a2,另一侧到所述P3层上翻边立面的距离为b,并将该层的距离记为b2;然后以此重复,开始铺贴第四层、第五层至Pn-2层,在Pn-2层上采用相同的拼接方式铺贴第n-1层玻璃纤维预浸料并记为Pn-1,所述Pn-1层在所述铺贴边界一3上也具有拼接缝c,并将该层的拼接缝c记为cn-2,所述拼接缝cn-2的一侧到所述铺贴边界一3的距离为a,并将该层的距离记为an-2,另一侧到所述Pn-1层上翻边立面的距离为b,并将该层距离记为bn-2;最后在所述Pn-1层上整体铺贴n层玻璃纤维预浸料并记为Pn层,当最后一层玻璃纤维预浸料铺贴完成后,即完成了该复合材料翼子板中所有玻璃纤维预浸料的全部铺贴过程,所述bn-2=b1+(n-3)d;其中:n为玻璃纤维预浸料的铺贴层数且n为大于3的正整数,d为单层玻璃纤维预浸料厚度;
S4、真空处理:在步骤S3中全部玻璃纤维预浸料铺贴完成后,在玻璃纤维预浸料表面铺设透气毡,然后铺设真空袋,最后再用密封胶带将真空袋密封并进行抽真空处理,抽真空至-0.092MPa;
S5、固化成型:将步骤S4真空处理后的玻璃纤维预浸料送入热压罐中进行加热加压固化处理;所述热压罐的压力为0.5MPa;所述加热采用升温加热方式,升温速率为3℃/min,升温至150℃,升温后保温保压2小时进行固化处理;
S6、冷却脱模:将经过S5加热加压固化成型后的玻璃纤维预浸料以2℃/min的冷却速率冷却至60℃,然后脱模,即得到具有安全保护功能的复合材料翼子板。
本发明通过拼接铺贴的方法铺贴成型复合材料翼子板,该方法铺贴成型的复合材料翼子板相对于传统的复合材料翼子板,本发明的复合材料翼子板结构取消了后期诱导槽(缺口)的加工工序,减少了机加的工作量,降低翼子板后期加工成本;且由于本发明铺贴成型的复合材料翼子板不需要在其上机加出诱导断裂的缺口,避免了因后期加工而造成复合材料发生纤维分层、开裂等问题,从而提高了翼子板的性能,保证了翼子板产品的表面连续性,提升了产品的美观度;同时也减少了因加工造成的复合材料分层的风险,提高了产品的合格率。
上述为本发明的较佳实施例仅用于解释本发明,并不用于限定本发明。凡由本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种具有安全保护功能的复合材料翼子板的铺贴成型方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:
S1、模具处理:清理模具成型面(5),然后在成型面(5)上涂覆脱模剂,所述成型面(5)为参照翼子板形状设计的曲面,所述成型面(5)设置在模具主体(1)上;
S2、模具组装:将模具滑块(2)安装到模具主体(1)上形成整体铺贴模具,且所述模具滑块(2)和所述模具主体(1)之间形成用于成型所述翼子板上翻边立面的模面(7),所述模具滑块(2)上靠近所述模面(7)的一侧设置有复合材料铺贴边界一(3);在所述铺贴边界一(3)和所述模面(7)之间的所述模具滑块(2)上形成复合材料铺贴面(8);所述成型面(5)上远离所述模面(7)的一侧设置有复合材料铺贴边界二(4);所述铺贴边界一(3)和所述铺贴边界二(4)之间的所述铺贴面(8)、所述模面(7)和所述成型面(5)形成用于铺贴复合材料的连续性曲面;
S3、铺贴成型:先在步骤S2中所述的连续性曲面上整体铺贴一层复合材料P1,然后在所述P1层上采用拼接方式铺贴一层复合材料P2;继续在所述P2层上采用拼接方式铺贴一层复合材料P3;然后以此重复,在Pn-2层上采用拼接方式铺贴一层复合材料Pn-1;最后在所述Pn-1层上整体铺贴一层复合材料Pn层,即完成复合材料的铺贴,其中n为复合材料的铺贴层数,且n为大于3的正整数;
S4、真空处理:将步骤S3铺贴完成的复合材料进行抽真空处理;
S5、固化成型:将步骤S4真空处理后的复合材料进行加热加压固化处理;
S6、冷却脱模:加热加压固化成型后,冷却,脱模,得到具有安全保护功能的复合材料翼子板;
步骤S3、铺贴成型:先在步骤S2中所述的连续性曲面上整体铺贴一层复合材料P1;然后在所述P1层上采用拼接方式铺贴一层复合材料P2,所述P2层在所述铺贴面(8)上具有拼接缝c1,所述拼接缝c1的一侧到所述铺贴边界一(3)的距离为a1,另一侧到所述P2层上翻边立面的距离为b1;继续在所述P2层上采用拼接方式铺贴一层复合材料P3,所述P3层在所述铺贴面(8)上具有拼接缝c2,所述拼接缝c2的一侧到所述铺贴边界一(3)的距离为a2,另一侧到所述P3层上翻边立面的距离为b2;然后以此重复,在Pn-2层上采用拼接方式铺贴一层复合材料Pn-1,所述Pn-1层在所述铺贴面(8)上具有拼接缝cn-2,所述拼接缝cn-2的一侧到所述铺贴边界一(3) 的距离为an-2,另一侧到所述Pn-1层上翻边立面的距离为bn-2;最后在所述Pn-1层上整体铺贴一层复合材料Pn层,即完成复合材料的铺贴;所述bn-2=b1+(n-3)d;其中:n为复合材料的铺贴层数,且n为大于3的正整数,d为单层复合材料的厚度;所述拼接缝c1至cn-2的尺寸均相等,且所述拼接缝的尺寸为0<cn-2≤5mm。
2.根据权利要求1所述的一种具有安全保护功能的复合材料翼子板的铺贴成型方法,其特征在于,步骤S1、模具处理中所述脱模剂为水性脱模剂。
3.根据权利要求1所述的一种具有安全保护功能的复合材料翼子板的铺贴成型方法,其特征在于,步骤S3、铺贴成型中所述复合材料为玻璃纤维预浸料或碳纤维预浸料。
4.根据权利要求1所述的一种具有安全保护功能的复合材料翼子板的铺贴成型方法,其特征在于,所述拼接缝c1至cn-2位于同一条线上且与所述铺贴面(8)垂直。
5.根据权利要求1所述的一种具有安全保护功能的复合材料翼子板的铺贴成型方法,其特征在于,所述a1至an-2相等且不小于10mm。
6.根据权利要求1所述的一种具有安全保护功能的复合材料翼子板的铺贴成型方法,其特征在于,步骤S4、真空处理:在步骤S3铺贴成型后的复合材料的表面铺设隔离膜、透气毡或脱模布中的一种或几种,然后再铺设真空袋,最后再用密封胶带密封并进行抽真空处理,抽真空至不低于-0.092MPa。
7.根据权利要求1所述的一种具有安全保护功能的复合材料翼子板的铺贴成型方法,其特征在于,步骤S5、固化成型:将步骤S4真空处理后的复合材料送入热压罐中进行加热加压固化处理;所述热压罐的压力为0.5-0.7MPa;所述加热采用升温加热方式,升温速率为0.5-3℃/min,升温至145-155℃,升温后保温保压1.5-2小时。
8.根据权利要求1所述的一种具有安全保护功能的复合材料翼子板的铺贴成型方法,其特征在于,步骤S6、冷却脱模中冷却速率为2℃/min,冷却至60-70℃进行脱模。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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