專(zhuān)利名稱(chēng):預(yù)埋連接件的全承載式全塑汽車(chē)車(chē)身的制作方法
本實(shí)用新型涉及一種高強(qiáng)度，輕質(zhì)復(fù)合材料的全承載汽車(chē)車(chē)身。在該整體汽車(chē)車(chē)身上預(yù)埋有用于連接汽車(chē)其他各總成的聯(lián)接件。
汽車(chē)車(chē)身一般是由鋼板壓制而成的。近年來(lái)，隨著工程塑料及復(fù)合材料的迅速發(fā)展，汽車(chē)上應(yīng)用塑料及復(fù)合材料來(lái)制造構(gòu)件的越來(lái)越多，例如用半硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料及聚氯乙烯制造方向盤(pán)，儀表盤(pán)、面柱、頂蓬等；采用改性硬質(zhì)聚氨酯塑料制造保險(xiǎn)杠，用改性ABC塑料制造護(hù)板；用SMC層狀塑料制造車(chē)門(mén)，用碳纖維玻璃鋼制造彈簧板及轉(zhuǎn)動(dòng)軸等，也有用塑料或復(fù)合材料制造整體車(chē)身的，但是由于材料成本高，加工復(fù)雜，所以，到目前為止，很少有塑料的或復(fù)合材料的車(chē)身投放市場(chǎng)，其主要原因有幾條，1.塑料的或復(fù)合材料的車(chē)身，尤其是全承載車(chē)身，其強(qiáng)度及耐沖擊性能一般不夠理想。2.其成本高于鋼鐵生產(chǎn)的汽車(chē)，3.塑料或復(fù)合材料的車(chē)身，與汽車(chē)其他總成的聯(lián)接不夠理想。所以，盡管復(fù)合材料制成的整體車(chē)身具有重量輕，油耗低等優(yōu)點(diǎn)，但還是不能代替鋼鐵而進(jìn)行大規(guī)律生產(chǎn)。
本申請(qǐng)人曾提出過(guò)一種全承載復(fù)合材料的汽車(chē)車(chē)身及其制造方法，其申請(qǐng)?zhí)枮?5101438，其中用至少是一層浸透了環(huán)氧樹(shù)脂的玻璃纖維布及至少兩層浸透了聚酯的玻璃纖維布，分別全部搭接包裹住由復(fù)合泡沫材料制成的汽車(chē)內(nèi)胎模型，由此而制成復(fù)合材料全承載車(chē)身，因?yàn)樵谏a(chǎn)過(guò)程中，每一層浸透了聚酯或環(huán)氧樹(shù)脂的玻璃纖維布在固化過(guò)程中產(chǎn)生收縮，使車(chē)身整體產(chǎn)生了予應(yīng)力，所以不僅具有成本低，重量輕的特點(diǎn)，還特別具有強(qiáng)度高，抗沖擊力強(qiáng)的長(zhǎng)足之處。
但是，這種汽車(chē)在批量生產(chǎn)中遇到了一些問(wèn)題一方面它工藝性差，因?yàn)樵诩庸み^(guò)程中使用的是胎具而不是模具，所以車(chē)身的加工精度低，表面光潔度不好而使車(chē)身的外觀(guān)性能不夠理想；另外，由于在加工過(guò)程中存在大量的手工作業(yè)，每輛車(chē)都不可能完全相同，所以，使全塑車(chē)身與其它總成，如，車(chē)門(mén)，發(fā)動(dòng)機(jī)、懸架系統(tǒng)等部件的連接不可能十分準(zhǔn)確，其互換性差。這就使具有予應(yīng)力的整體車(chē)身投入大批量生產(chǎn)，并具有用戶(hù)滿(mǎn)意的汽車(chē)外觀(guān)遇到一些困難。
本發(fā)明的目的就是要解決全塑汽車(chē)車(chē)身和其它總成的聯(lián)接問(wèn)題。本發(fā)明提供了一種復(fù)合材料制成的整體汽車(chē)車(chē)身，這種車(chē)身不僅強(qiáng)度高，抗沖擊能力強(qiáng)，具有良好的外觀(guān)和理想的互換性。而且在這種整體車(chē)身結(jié)構(gòu)中，預(yù)埋好了和汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)，懸架系統(tǒng)，車(chē)門(mén)、油箱等其它總成聯(lián)接的連接件。從而使由復(fù)合材料的整體車(chē)身構(gòu)成的汽車(chē)的大批量生產(chǎn)和投放市場(chǎng)成為可能。
本發(fā)明的特征就是把車(chē)身分為兩部分加工，然一部分為車(chē)身上部，這是由復(fù)合材料制成的整體車(chē)身上部；第二部分為車(chē)身下部，它是由復(fù)合材料制成的具有予應(yīng)力的整體大樑。再將車(chē)身上部和車(chē)身下部粘合在一起，從而構(gòu)成了完整的車(chē)身。同時(shí)在車(chē)身上預(yù)埋了連接件。
在加工整體車(chē)身上部時(shí)，采用了內(nèi)模具和外模具，來(lái)分別制造形狀相匹配的內(nèi)殼和外殼，然后合模，組合粘接成為完整的車(chē)身上部。在加工內(nèi)殼時(shí)，應(yīng)在適當(dāng)部位預(yù)埋聯(lián)接件。在加工車(chē)身下部時(shí)，采用復(fù)合泡沫材料制成的內(nèi)胎模型，再將至少一層浸透了環(huán)氧樹(shù)脂的玻璃纖維布和至少一層浸透了聚酯的玻璃纖維布分別全部搭接包裹住該內(nèi)胎模型，并在適當(dāng)?shù)牟课活A(yù)埋聯(lián)接件，而構(gòu)成具有予應(yīng)力的整體大樑。
再將車(chē)身上部和車(chē)身下部套裝在一起，用泡沫纖維聚酯膠充填車(chē)身上部和車(chē)身下部的結(jié)合部，固化后就形成了具有良好外觀(guān)的完整車(chē)身。
下面參考附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。
圖1是由車(chē)身上、下部結(jié)合而成的復(fù)合材料整體車(chē)身縱剖示意圖；圖2是圖1的橫剖面示意圖；圖2A是圖2結(jié)合部A的局部放大示意圖；圖3是車(chē)身上部的側(cè)視圖；圖4是車(chē)身上部的端視圖；圖5是車(chē)身下部的側(cè)視圖(剖視)；圖6是車(chē)身下部的端視圖(剖視)；圖7是車(chē)身下部預(yù)埋連接件示意圖；圖8是車(chē)身上部預(yù)埋連接件示意圖。
予應(yīng)力復(fù)合材料車(chē)身下部的構(gòu)成如下首先，將復(fù)合泡沫材料按需要的形狀加工成內(nèi)胎模型。在小批量生產(chǎn)中，可用加工木模型的方法，將泡沫板做成所需要形狀的各個(gè)部件，然后再用粘合劑將各板材拼粘成所需要的整體形狀。在大批量生產(chǎn)中，可用注塑法，一法成型為所需要的形狀。
然后就要用玻璃纖維布分層次地，全部地包裹這一內(nèi)胎模型。
玻璃纖維布要剪裁合適，與相應(yīng)的內(nèi)胎模型相匹配。然后在環(huán)氧樹(shù)脂溶液中浸透。其中環(huán)氧樹(shù)脂要稀釋?zhuān)瑫r(shí)要在該溶液中加上固化劑，若采用乙二氨固化劑，則乙二氨與環(huán)氧樹(shù)脂的比例應(yīng)為大約110比較合適。
將浸透了環(huán)氧樹(shù)脂的玻璃纖維布復(fù)蓋在內(nèi)胎模型上，用寬度為6厘米以上的硬毛刷將玻璃纖維布刷平。這是第一層玻璃纖維布，必須全部、均勻地包裹住內(nèi)胎模型，其中特別要注意玻璃布的搭接部分，為保證強(qiáng)度，其搭接部分的寬度不能少于50毫米。大約3小時(shí)以后，用橡膠滾筒均勻地滾壓半固化的玻璃纖維布，使其表面平坦。這種浸透環(huán)氧樹(shù)脂的玻璃纖維布至少要復(fù)蓋一層。若復(fù)蓋二層，則在第一層復(fù)蓋后大約36小時(shí)，玻璃鋼固化后，再?gòu)?fù)蓋第二層。
再將浸透了聚酯、剪裁合適的玻璃纖維布按上述方法互相搭接而全部、均勻地復(fù)蓋在第一層(或幾層)玻璃纖維布上，其搭接寬度也不能小于50毫米。浸透聚酯的玻璃纖維布要復(fù)蓋一層以上，在最后一層復(fù)蓋后，大約再過(guò)48小時(shí)，聚酯樹(shù)脂玻璃鋼就固化了，然后在其表層拋光處理，再?lài)娖?、上光?br>上面是制造復(fù)合材料的第一種方法。第二種方法與第一種類(lèi)似，其主要不同點(diǎn)在于首先將調(diào)制好的環(huán)氧樹(shù)脂均勻地噴或刷在泡沫內(nèi)胎模型上，(其中環(huán)氧樹(shù)脂內(nèi)也要配上固化劑)。大約20分鐘后，當(dāng)環(huán)氧樹(shù)脂還有相當(dāng)?shù)恼承詴r(shí)，將第一層玻璃纖維布兩端拉平，平穩(wěn)地鋪復(fù)在泡沫內(nèi)胎模型上用干刷子刷平，并迅速地全部將模型用玻璃纖維布包住。其中每塊布之間也要交錯(cuò)搭蓋至少50毫米，然后在第一層玻璃纖維布上用噴或刷上環(huán)氧樹(shù)脂溶液，使該溶液浸透玻璃纖維布層，大約20分鐘后，用上述方法再鋪復(fù)第二層玻璃纖維布。在噴刷環(huán)氧樹(shù)脂后再?gòu)?fù)蓋玻璃纖維布的方法中，其玻璃纖維布至少要二層。待將所需要的層次鋪復(fù)完后，需要大約36小時(shí)的固化，然后再將聚酯噴或刷在上述玻璃鋼上。大約20分鐘后，鋪復(fù)上玻璃纖維布層，其方法和要點(diǎn)與噴刷環(huán)氧樹(shù)脂的類(lèi)似，但至少要鋪一層玻璃纖維布，也就是在聚酯層上面，還要鋪復(fù)一層玻璃纖維布，然后再?lài)娝⒁粚泳埘?，待各層都鋪蓋、包裹完畢后，要經(jīng)過(guò)大約48小時(shí)的固化，然后再拋光，上漆、上光，做表面處理。
因每層浸透了環(huán)氧樹(shù)脂或聚酯的玻璃纖維布在固化過(guò)程中，產(chǎn)生千分之八的收縮而使該構(gòu)件產(chǎn)生了預(yù)應(yīng)張力。
在上述操作中，玻璃纖維布之間的搭接寬度都在50毫米以上，且操作的環(huán)境溫度要高于25℃，空氣濕度要低于70％。
車(chē)身上部(見(jiàn)圖3、圖4中的1)的制造和構(gòu)成如下將每塊制造車(chē)身上部殼體的外模的內(nèi)成型面進(jìn)行拋光處理，使其成型面光潔度達(dá)到10級(jí)以上然后將脫模蠟在37℃溫度下熔化，將熔化的脫模蠟均勻的涂抹在模具成型面上，當(dāng)脫模蠟?zāi)毯?大約15分鐘)，用布將凝固的脫模蠟?zāi)ǖ?，重?fù)涂抹脫模蠟的工序五次，使脫模蠟充分的滲透到模具玻璃纖維的縫隙中；上述工序完成后，將液體脫模劑噴涂在涂有脫模蠟的模具成型面上，其涂層厚度約為0.01mm，液體脫模劑重復(fù)噴涂?jī)纱?；?dāng)液體脫模劑充分干燥后，在其上均勻的噴涂一層膠衣溶液，膠衣溶液內(nèi)要根據(jù)所選擇的車(chē)身顏色摻入色漿，色漿的重量約占膠衣溶液總重量的10％－20％。膠衣的涂層厚度約為0.6mm，噴涂后的膠衣要固化約兩個(gè)小時(shí)。
在有膠衣涂層的模具成型面上鋪復(fù)一層剪裁合適的玻璃纖維氈(或玻璃纖維布)，為了便于在合模時(shí)進(jìn)行車(chē)殼各部分的粘結(jié)，玻璃纖維氈的各邊要小于模具邊緣約20mm，玻璃纖維氈的厚度約為0.2－1mm；然后在其上均勻的澆注以聚酯樹(shù)脂，(或不飽和樹(shù)脂)，并用鋁制齒形滾輪對(duì)玻璃纖維氈上的聚酯樹(shù)脂充分的碾平，使聚酯樹(shù)脂均勻的浸透在玻璃纖維氈的縫隙中，其中聚酯樹(shù)脂內(nèi)要加入固化劑。
根據(jù)需要的厚度，將至少一層玻璃纖維布鋪復(fù)在充分碾平的玻璃纖維氈上，在其上澆注聚酯(或不飽和樹(shù)脂)，并用刷子刷平，消除其氣泡。重復(fù)這一步驟直至達(dá)到所需厚度為止。
經(jīng)過(guò)24－36小時(shí)的固化，就制成了該車(chē)身上部的某個(gè)部分的外層。
在對(duì)應(yīng)于上述車(chē)殼部分的外模的內(nèi)成型面上，重復(fù)上述全部操作過(guò)程，制成該車(chē)殼部分的內(nèi)層在車(chē)殼內(nèi)外層的結(jié)合面上，以及殼體的結(jié)合部鋪墊以玻璃纖維布并涂以聚酯樹(shù)脂，然后將帶有該車(chē)殼內(nèi)外層的內(nèi)外模對(duì)合，用螺栓將內(nèi)外模上的連接法蘭盤(pán)緊固，使車(chē)身上部成為一個(gè)整體，固化24小時(shí)為止。
然后按先外模，后內(nèi)模的順序脫模；脫模后，對(duì)接合部位作表面處理，拋光、上漆、上光；車(chē)身上部(1)和車(chē)身下部(2)的結(jié)合是這樣的(見(jiàn)圖1、圖2)將充分固化的模制車(chē)身上部(1)和予應(yīng)力車(chē)身下部(2)套裝在一起，車(chē)身上部(1)和車(chē)身下部(2)的設(shè)計(jì)，應(yīng)保證這兩部分在接合部位能完全嵌合，但在其接合面邊緣處留有8mm左右的間隙。
將特殊配制的泡沫纖維樹(shù)脂膠(13)，充填入車(chē)身上部(1)和車(chē)身下部(2)接合處的縫隙中(見(jiàn)圖2至4)，使車(chē)身上部(1)和車(chē)身下部(2)能粘壓在一起，并充分的固化。
聯(lián)接件預(yù)埋方法如下在車(chē)身上部(1)和車(chē)身下部(2)的某些部位上，有用于安裝汽車(chē)各總成和部件如發(fā)動(dòng)機(jī)、前后橋、車(chē)門(mén)、油箱等的聯(lián)接件，如螺栓孔，掛鉤，吊耳等，這些聯(lián)接件采用預(yù)埋的方法固定于車(chē)身上，其具體預(yù)埋方法如下對(duì)于有予應(yīng)力的車(chē)身下部(2)見(jiàn)圖7將每個(gè)需要預(yù)埋的聯(lián)接件(4)(螺母，掛鉤，吊耳等)的一側(cè)，焊接在一塊一定尺寸的鋼板(3)上，該鋼板(3)厚度一般為1mm左右，其形狀要和預(yù)埋處的車(chē)身形狀相符；其鋼板(3)尺寸在聯(lián)接件(4)抗壓情況下，可以按每平方厘米承載1公斤來(lái)計(jì)算；在聯(lián)接件(4)抗拉情況下，按每3平方厘米承載1公斤的尺寸來(lái)計(jì)算；鋼板(3)需要經(jīng)除銹處理。
鋼板可以和連接件焊接在一起，要在各聯(lián)接件(4)朝向車(chē)體(2)的一側(cè)進(jìn)行焊接，應(yīng)使鋼板(3)平面垂直于聯(lián)接件(4)的受力方向。
在已經(jīng)包裹了若干層玻璃纖維布(5)的予應(yīng)力車(chē)身下部(2)構(gòu)件上，予先用卡具確定預(yù)埋位置。
將焊接在每個(gè)聯(lián)接件(4)的鋼板(3)處側(cè)涂以1cm以上厚的纖維樹(shù)脂膠(6)，將尺寸和形狀相適應(yīng)的鋼板(3)粘貼在予先定好位置的車(chē)身(2)上；待纖維樹(shù)脂膠充分固化后，再將至少一層浸透環(huán)氧樹(shù)脂或聚脂的、并在相應(yīng)于聯(lián)接件(4)處留有開(kāi)口的玻璃纖維布(7)，依次包裹車(chē)身下部(2)構(gòu)件，要使聯(lián)接件(4)從玻璃纖維布(7)的開(kāi)口處露出，玻璃纖維布(7)應(yīng)完全覆蓋住鋼板(3)，而僅使聯(lián)接件(4)露出。
車(chē)身上部(1)的預(yù)埋方法與車(chē)身下部(2)不同，(見(jiàn)圖8)在制造車(chē)身上部(1)內(nèi)殼時(shí)即開(kāi)始預(yù)埋。
在模具成型面上已鋪粘了若干層玻璃纖維布(8)之后，用卡具予先確定的預(yù)埋位置，將適當(dāng)尺寸的鋼板(10)用纖維樹(shù)脂膠(9)粘合在該位置上，其中鋼板(10)的厚度約為4mm，鋼板(10)的形狀要和該處的內(nèi)殼模具相適應(yīng)，鋼板的尺寸可參考前面所述的車(chē)身下部(2)預(yù)埋的方法，既如承載力為1kg，根據(jù)聯(lián)接件受壓或受拉情況，其鋼板面積為1－3cm2；然后繼續(xù)進(jìn)行鋪復(fù)玻璃纖維布(1)和澆注纖維樹(shù)脂的作業(yè)；在車(chē)身脫模之后，在預(yù)埋鋼板(10)的適當(dāng)位置上，進(jìn)行打孔和套扣工序。
預(yù)埋有連接件的全承載式全塑汽車(chē)車(chē)身，具有重量輕，強(qiáng)度高，造價(jià)低，制造方法簡(jiǎn)便，適于批量生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種全承載式全塑汽車(chē)車(chē)身，其特征在于該整體汽車(chē)車(chē)身是由上、下兩部分構(gòu)成的，第一部分為車(chē)身上部，是由復(fù)合材料經(jīng)脫模制成的整體車(chē)身上部；第二部分為車(chē)身下部，是由復(fù)合材料制成的具有預(yù)應(yīng)力的整體大樑合件。車(chē)身上部和下部粘合在一起，并在該車(chē)身的上部和下部分別預(yù)埋了和汽車(chē)其它總成聯(lián)接的連接件。
專(zhuān)利摘要
本實(shí)用新型涉及一種高強(qiáng)度、輕質(zhì)復(fù)合材料的整體汽車(chē)車(chē)身。該車(chē)身包括車(chē)身上部和下部，其上部是由復(fù)合材料經(jīng)脫模制成的整體車(chē)殼；其下部是由復(fù)合材料制成的具有預(yù)應(yīng)力的整體大梁。該車(chē)身上部和下部粘合在一起，構(gòu)成了整體汽車(chē)車(chē)身。在車(chē)身上預(yù)埋了用于聯(lián)接汽車(chē)其它各總成的連接件。
文檔編號(hào)B62D23/00GK87205965SQ87205965
公開(kāi)日1988年5月18日 申請(qǐng)日期1987年4月2日
發(fā)明者唐錦生 申請(qǐng)人:唐錦生導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan