碳纖維復合材料汽車水箱上橫梁總成及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碳纖維復合材料汽車水箱上橫梁總成及其制作方法，屬于復合材料和汽車零部件領(lǐng)域。該汽車水箱上橫梁總成，至少包括：上橫梁本體、加強板，所述上橫梁本體與所述加強板之間設置有泡沫夾心層。采用高強輕質(zhì)的多層多鋪層方向的碳纖維織物材料為增強體，樹脂為基體制作，在滿足強度、剛度、載荷的條件下，實現(xiàn)輕量化，上橫梁本體可實現(xiàn)減重63%，加強板可實現(xiàn)減重61%，顯著提高燃料效率；碳纖維復合材料汽車水箱上橫梁總成的Z向剛度可達到424N/mm，同時也提高了發(fā)動機艙前橫梁系統(tǒng)總成的剛度。由于碳纖維材質(zhì)水箱上橫梁總成的結(jié)構(gòu)大大簡化，便于一次加工成型，有效降低制作成本。
【專利說明】碳纖維復合材料汽車水箱上橫梁總成及其制作方法【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本發(fā)明涉及復合材料和汽車零部件領(lǐng)域，特別涉及一種碳纖維復合材料汽車水箱 上橫梁總成及其制作方法?！颈尘凹夹g(shù)】[0002]由于對轎車的造型和性能要求的越來越高，受造型的影響，轎車前部造型的分縫 線高低不一，再加上發(fā)動機艙本身空間的限制，零部件布置方式種類的增多，很多零部件安 裝點或多或少的布置在水箱橫梁總成上，再加上引擎蓋總成的連接裝置鎖體安裝件，使水 箱橫梁總成的負荷將越來越重。水箱橫梁總成作為重要的車身結(jié)構(gòu)件，考慮到對車身結(jié)構(gòu) 的輕量化要求，以及結(jié)構(gòu)強度高和碰撞安全性能的要求，如何合理的設計高承載，高強度， 輕質(zhì)的水箱上橫梁總成目前成為車身發(fā)展的挑戰(zhàn)。[0003]傳統(tǒng)的金屬鈑金件汽車水箱上橫梁總成是由上橫梁本體I和加強板2構(gòu)成，通過 螺栓聯(lián)接在一起；參見圖1、圖2所示，所述上橫梁本體I采用的材料為B210P1，厚度約為1.5mm，重量約為1.1kg ;在上橫梁本體I的梁體1.1上設置有梁冠1.8，梁體1.1中部設置 有U型凹槽1.2，而且梁側(cè)1.5較短，在梁體1.1上對稱設置有兩個梁翼1.3，梁翼1.3上設 置有通孔1.6，在梁冠1.8上設置有兩翼凹槽1.4、圓弧凹槽1.7 ;所述加強板2采用的材料 為B210P1，厚度約為1.0mm,重量約為0.46kg ;加強板2由板體2.1、凸塊2.5、板峰2.3構(gòu)成 層疊狀的加強板，其板體2.1橫截面為凹槽型，正面設置有板峰2.3，而且板側(cè)2.6較短，板 峰2.3兩側(cè)設置有板翼2.8，板體2.1的一側(cè)邊緣上設置有中部凹槽2.2、板翼凹槽及槽孔2.4，板翼2.8的平面上設置有安裝孔2.7、方孔2.9，在一側(cè)的板翼2.8上設置有凸塊2.5。[0004]在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)金屬鈑金件汽車水箱上橫梁總成至 少存在以下問題:[0005]1.從車身結(jié)構(gòu)強度要求高的方面考慮:水箱橫梁總成固定著引擎蓋總成的連接 裝置鎖體安裝件等關(guān)鍵零部件。水箱上橫梁總成主要承受著來自于引擎蓋總成閉合時瞬間 沖擊載荷的沖撞和轎車行駛時引擎蓋的上下波動，直接致使水箱上橫梁總成與引擎蓋總成 的連接裝置鎖體安裝件處為應力集中的區(qū)域，由于此處加強結(jié)構(gòu)設計不合理，強度不夠，水 箱橫梁本體剛度不均，目前金屬鈑金件水箱上橫梁本體的Z向剛度目標值為400N/mm，直接 導致應力集中區(qū)域發(fā)生開裂現(xiàn)象。[0006]同時水箱橫梁總成也發(fā)揮連接著左右縱梁總成形成前部橫梁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的作用。傳 統(tǒng)的采用層疊加強板來實現(xiàn)高強度的加強方式對剛度的提高效果不明顯，無法很好的提高 前橫梁系統(tǒng)總成的扭轉(zhuǎn)剛度；如果轎車經(jīng)常行駛的路況很差，路面產(chǎn)生的振動帶給車身，由 于水箱橫梁的剛度和強度不足，直接會引起疲勞變形以及開裂等問題，也會導致引擎蓋總 成鎖體與鎖鉤閉合位置偏移，致使開啟閉合困難。某些時候當發(fā)動機高速和低速運轉(zhuǎn)時的 激勵，引擎蓋總成鎖固定點處鈑金結(jié)構(gòu)變形引起的引擎蓋總成固定不良而產(chǎn)生的異響和抖 動現(xiàn)象，使NVH效果直線下降，從而影響了整車駕駛的舒適性，降低了顧客滿意度。[0007]2.從碰撞安全性能優(yōu)的角度考慮:水箱橫梁總成在整車發(fā)生碰撞的情況下，發(fā)揮著不可忽視的作用。當轎車發(fā)生偏置沖撞的時候，連接著左右縱梁總成的水箱橫梁總成，是 一個尤為重要的引擎蓋支撐結(jié)構(gòu)，支撐引擎蓋總成在X向的彎曲剛度，吸收沖擊動能，均衡 引擎蓋總成左右端受力變形情況，緩解動力總成在碰撞過程中往座艙內(nèi)的位移量，減少了 前擋板因碰撞后的侵入量。[0008]3.從車身輕量化角度考慮:車身輕量化同時也要求水箱橫梁總成輕量化，高度承 載的水箱橫梁總成的輕量化是未來汽車工業(yè)發(fā)展的方向。[0009]4.從制作方法考慮:由于傳統(tǒng)的金屬鈑金件汽車水箱上橫梁總成結(jié)構(gòu)過于復雜， 使得制作成本很高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明實施例提供了一種碳纖維復合材料汽車水箱上 橫梁總成及其制作方法。提高了水箱橫梁總成的結(jié)構(gòu)剛度、強度，實現(xiàn)減重，降低制作成本。 所述技術(shù)方案如下:[0011]一方面，提供了一種碳纖維復合材料汽車水箱上橫梁總成，至少包括:上橫梁本 體、加強板，所述上橫梁本體與所述加強板之間設置有泡沫夾心層。[0012]具體地，所述上橫梁本體結(jié)構(gòu)至少包括:梁體、梁翼、梁側(cè)、通孔、梁冠，在高壓下樹 脂浸潤碳纖維織物后整體成型。[0013]進一步地，所述上橫梁本體的梁體上設置有平整面的所述梁冠，所述梁體頂面中 部為平整面，兩梁側(cè)加長4-8mm ;所述梁體上設置有所述梁翼，所述梁翼上設置有所述通 孔。[0014]具體地，所述加強板結(jié)構(gòu)至少包括:板體、板峰、板側(cè)、安裝孔、板翼、凸梁，在高壓 下樹脂浸潤碳纖維織物后整體成型。[0015]進一步地，所述上橫梁加強板的板體橫截面為凹槽型，一側(cè)為階梯面，所述板體正 面設置有平整面的板峰，所述板峰的兩板側(cè)加長4-8_，所述板體的板翼上設置有平整面的 所述凸梁。[0016]具體地，所述泡沫夾心層的板體為長方形平板狀，四周設置有翹邊，所述板體底面 為平面，上面中部設置有凸丘。[0017]進一步地，所述泡沫夾心層的凸丘面朝向所述上橫梁本體內(nèi)表面，所述加強板的 板峰面朝向所述泡沫夾心層的底平面，在高壓作用下上橫梁本體和加強板夾緊所述泡沫夾 心層并實現(xiàn)整體成型。[0018]另一方面，提供了一種碳纖維復合材料汽車水箱上橫梁總成的制作方法，為實現(xiàn) 上述水箱上橫梁總成結(jié)構(gòu)，所述制作方法至少包括以下步驟:1)選材；2)模具清理、涂脫模 劑；3)涂膠衣；4)纖維鋪層及嵌件安裝；5)合模夾緊；6)樹脂注入；7)樹脂固化；8)開模脫 模工藝步驟；其中[0019]步驟I)選材；[0020]所述碳纖維復合材料由以多層碳纖維材料為增強體與以樹脂為基體復合而成，所 述多層碳纖維材料選用日本東麗T300碳纖維織物，所述樹脂選用中低溫的快速固化5028 環(huán)氧樹脂體系為原材料，其中碳纖維織物的含量(重量百分比，下同)為50-60%，環(huán)氧樹脂材 料的含量為40-50% ；[0021]步驟2)模具清理、涂脫模劑；[0022]用酒精對模具表面進行清理；用半永久性脫模劑807對模具表面均勻涂抹至少五 遍，每次涂抹間隔半小時以上；[0023]步驟3)涂膠衣；[0024]用噴槍將膠衣樹脂均勻的噴涂在模具的表面，并等膠衣固化2_6h。[0025]具體地，為實現(xiàn)上述水箱上橫梁總成結(jié)構(gòu)，所述制作方法至少還包括以下步驟:其 中[0026]步驟4)纖維鋪層及嵌件安裝；[0027]a.上橫梁本體復合材料鋪層[0028]在已清潔和涂覆脫模劑的汽車水箱上橫梁模具的陰模中進行碳纖維織物鋪層平 整鋪設，選取十層3K東麗T300碳纖維織物布鋪層平整鋪設，選擇標準鋪層角度為O°、 45。 、-45。和 90。；[0029]第一層碳纖維織物對應于上橫梁本體的外表面，在第一層0°鋪層上面進行90° 方向的第二層鋪層，然后自下而上依次是第三層為45°方向的鋪層，第四層為-45°方向 鋪層，第五層為0°鋪層，第六層為0°鋪層，第七層為-45°方向鋪層，第八層為45°方向 鋪層，第九層為90°方向鋪層，第十層為0°鋪層，將碳纖維織物在模具上壓緊；每一鋪層 單層厚度為0.3mm ；[0030]b.壓緊泡沫夾心層[0031]將泡沫夾心層按照數(shù)模結(jié)構(gòu)切割成型后，放在水箱上橫梁預成型體的內(nèi)表面，對 好相應的位置，將兩者壓緊；[0032]c.加強板復合材料鋪層[0033]在泡沫夾心層上面進行加強板復合材料的織物鋪層，選取七層3K東麗T300碳纖 維織物布鋪層平整鋪設，選擇標準鋪層角度為0°、45°、-45°和90° ;[0034]第一層碳纖維織物對應于加強板的內(nèi)表面，在第一層45°鋪層上面進行-45°方 向的第二層鋪層，然后自下而上依次是第三層為90°方向的鋪層，第四層為0°方向鋪層， 第五層為90°鋪層，第六層為-45°鋪層，第七層為45°方向鋪層，所述第七層碳纖維織物 對應于上橫梁本體的外表面，將碳纖維織物在模具上壓緊；每一鋪層單層厚度為0.3mm。[0035]具體地，為實現(xiàn)上述水箱上橫梁總成結(jié)構(gòu)，所述制作方法至少還包括以下步驟:其 中[0036]步驟5)合模夾緊；[0037]沿著模架定位銷的方向，將汽車水箱上橫梁模具的陽模對準壓到汽車水箱上橫梁 模具的陰模上，將四周的緊固處進行緊固，確保模具的氣密性；[0038]步驟6)樹脂注入；[0039]按照T300+5028樹脂復合材料配比，將5028環(huán)氧樹脂和相應的固化劑分別加入到 注射機的材料罐中，運行設備進行樹脂的注射，待到出料口能看見樹脂時停止注膠；[0040]步驟7)樹脂固化；[0041]待環(huán)氧樹脂充分填充整個模具型腔后，利用模具的加熱裝置對型腔內(nèi)的環(huán)氧樹脂 進行加熱，令其充分固化；[0042]步驟8)開模脫模；[0043]將模具四周的緊固處打開，將上、下模具分開，脫模得到碳纖維復合材料水箱上橫 梁總成。[0044]本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:[0045]通過采用高強輕質(zhì)的多層多鋪層方向的碳纖維織物材料為增強體，樹脂為基體 制作復合材料水箱上橫梁總成，利用碳纖維復合材料的高模量，高剛度以及結(jié)構(gòu)鋪層的可 設計性，合理設計水箱橫梁、加強結(jié)構(gòu)、鋪層以及外觀結(jié)構(gòu)，在滿足強度、剛度、載荷的條件 下，實現(xiàn)輕量化，上橫梁本體可實現(xiàn)減重63%，加強板可實現(xiàn)減重61% ;通過計算機輔助工程 (CAE)計算分析得知，碳纖維復合材料水箱上橫梁總成的Z向剛度可達到424N/mm，直接提 高了水箱橫梁總成的結(jié)構(gòu)剛度，同時也提高了發(fā)動機艙前橫梁系統(tǒng)總成的剛度。由于水箱 橫梁總成結(jié)構(gòu)設計的優(yōu)化，也提高了整車乘坐的舒適性；由于使用碳纖維材料可以大幅度 降低水箱上橫梁結(jié)構(gòu)重量，故可顯著提高燃料效率；由于碳纖維材質(zhì)水箱上橫梁總成的結(jié) 構(gòu)大大簡化，便于一次加工成型，有效降低制作成本?！緦＠綀D】

【附圖說明】[0046]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使 用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他 的附圖。[0047]圖1是現(xiàn)有技術(shù)金屬鈑金件汽車水箱上橫梁總成結(jié)構(gòu)示意圖的分解圖；[0048]圖2是圖1現(xiàn)有技術(shù)中水箱上橫梁加強板結(jié)構(gòu)示意圖的俯視圖；[0049]圖3是本發(fā)明實施例提供的碳纖維復合材料汽車水箱上橫梁總成結(jié)構(gòu)示意圖的 分解圖；[0050]圖4是本發(fā)明實施例提供的圖3中水箱上橫梁加強板結(jié)構(gòu)示意圖的俯視圖；[0051]圖5是本發(fā)明實施例提供的碳纖維復合材料汽車水箱上橫梁總成裝配示意圖。[0052]圖中各符號表示含義如下:[0053]I上橫梁本體，[0054]1.1梁體，1.2U型凹槽，1.3梁翼，1.4兩翼凹槽，1.5梁側(cè)，1.6通孔，1.7圓弧凹槽， 1.8梁冠，1.9安裝孔；[0055]2加強板，[0056]2.1板體，2.2中部凹槽，2.3板峰，2.4板翼凹槽及槽孔，2.5凸塊，2.6板側(cè)，2.7安 裝孔，2.8板翼，2.9方孔、2.10凸梁；[0057]3泡沫夾心層，[0058]3.1 板體，3.2 凸丘。【具體實施方式】[0059]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方 式作進一步地詳細描述。[0060]實施例一[0061]參見圖3、圖4所示，本發(fā)明實施例提供了一種碳纖維復合材料汽車水箱上橫梁總成，至少包括:上橫梁本體1、加強板2、泡沫夾心層3等零部件。[0062]具體地，將上橫梁本體I結(jié)構(gòu)采用優(yōu)化設計，所述上橫梁本體I結(jié)構(gòu)至少包括: 梁體1.1、梁翼1.3、梁側(cè)1.5、通孔1.6、梁冠1.8 ;所述上橫梁本體I采用的材料為碳纖維 T300+5028樹脂復合材料，厚度約為3.0mm,重量約為0.4kg ;所述碳纖維(CF)是纖維狀的碳 素材料，含碳量在90%以上，既有碳材料的固有特征，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，而 且具有耐腐蝕、耐熱好、質(zhì)量輕、高強度、高彈性模量、低密度及十分優(yōu)異的力學性能，依據(jù) 纖維等級和方向性，甚至可以達到鋼材類似的強度。[0063]所述碳纖維復合材料在高壓作用下，樹脂浸潤碳纖維織物后整體成型上橫梁本體 I，具體地，作為優(yōu)選，所述上橫梁本體I的梁體1.1上設置有平整面梁冠1.8，無凹槽，梁體1.1頂面中部為平整面結(jié)構(gòu),無凹槽,而且梁體1.1的兩梁側(cè)1.5加長4-8mm ;梁體1.1上對 稱設置有兩梁翼1.3，兩梁翼1.3上設置有若干通孔1.6 ;該上橫梁本體I取消了傳統(tǒng)金屬 鈑金件汽車水箱上橫梁本體的U型凹槽、兩翼凹槽、圓弧凹槽，采用平整面結(jié)構(gòu)，并增長了 梁體側(cè)邊，因而提高了上橫梁本體I的整體剛度和強度。[0064]具體地，將加強板2結(jié)構(gòu)采用優(yōu)化設計，所述加強板2結(jié)構(gòu)至少包括:板體2.1、 板峰2.3、板側(cè)2.6、安裝孔2.7、板翼2.8、凸梁2.10 ;所述加強板2選用材料為碳纖維 T300+5028樹脂復合材料，厚度約為2.1mm，重量約為0.18kg，所述碳纖維復合材料在高壓 作用下，樹脂浸潤碳纖維織物后整體成型上橫梁加強板2，具體地，作為優(yōu)選，所述板體2.1 橫截面為凹槽型，板體2.1—側(cè)為階梯面，無凹槽，并設置有安裝孔2.7，板體2.1正面無凹 槽,無通孔,設置有平整面的板峰2.3，板峰2.3的兩板側(cè)2.6加長4-8mm，板體2.1兩側(cè)設 置有板翼2.8，板翼2.8上設置有平整面的凸梁2.10 ;該上橫梁加強板2取消了傳統(tǒng)金屬鈑 金件汽車水箱上橫梁加強板的中部凹槽、板翼凹槽，采用平整面結(jié)構(gòu)，取消了板體正面的通 孔、方孔、凸塊，增長了板峰側(cè)邊，因而提高了水箱上橫梁加強板2的整體剛度和強度。[0065]具體地，所述泡沫夾心層3選用PVC泡沫c70.55，泡沫夾心層3的板體3.1為長方 形平板狀，厚度約為0.5-22mm,四周設置有翅邊,板體3.1底面為平面,上面中部設置有至 少兩個凸丘3.2，其間距為175-185mm ;泡沫夾心層3起到增強剛度的作用。[0066]參見圖5所示，裝配時，將泡沫夾心層3設置在上橫梁本體I與加強板2之間，帶 有兩個凸丘3.2的面朝向上橫梁本體I內(nèi)表面，將加強板2的板峰2.3面朝向泡沫夾心層 3的底平面，上橫梁本體I和加強板2本體夾緊所述泡沫夾心層3并實現(xiàn)整體成型。[0067]實施例二[0068]為實現(xiàn)上述結(jié)構(gòu)設計，本發(fā)明實施例提供了一種碳纖維復合材料汽車水箱上橫梁 總成的制作方法。具體地，作為優(yōu)選，所述制作方法是在模具上分別采用樹脂傳遞模塑成型 (RTM)工藝一體成型或真空輔助樹脂注射(VARI)工藝方法進行成型，以RTM成型工藝為例， 所述制作方法至少包括以下步驟:1)選材；2)模具清理、涂脫模劑；3)涂膠衣；4)纖維鋪層 及嵌件安裝；5)合模夾緊；6)樹脂注入；7)樹脂固化；8)開模脫模等工藝步驟；其中[0069]步驟I)選材；[0070]碳纖維復合材料由以多層碳纖維材料為增強體與以樹脂為基體復合而成，所述多 層碳纖維材料選用日本東麗T300碳纖維織物，所述樹脂選用中低溫的快速固化5028環(huán)氧 樹脂體系為原材料，其中碳纖維織物的含量(重量百分比，下同)為50-60%，環(huán)氧樹脂材料的 含量為40-50% ；[0071]步驟2)模具清理、涂脫模劑；[0072]用酒精對模具表面進行清理；用半永久性脫模劑807對模具表面均勻涂抹至少五 遍，每次涂抹間隔半小時以上；[0073]步驟3)涂膠衣；[0074]用噴槍將膠衣樹脂均勻的噴涂在模具的表面，并等膠衣固化2_6h ;膠衣選用模具 膠衣，它的基體樹脂是不飽和聚脂(UP)，樹脂的結(jié)構(gòu)賦予制品具有良好的機械性能，耐化學 性及柔韌性；[0075]步驟4)纖維鋪層及嵌件安裝；[0076]a.上橫梁本體復合材料鋪層[0077]在已清潔和涂覆脫模劑的汽車水箱上橫梁模具(陰模)中先進行碳纖維織物鋪層 平整鋪設，具體地，可選取十層3K東麗T300碳纖維織物布，鋪層角度選擇標準鋪層角度 0°、45°、-45°和90°，從結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、減少泊松比和熱應力及避免樹脂直接受載考慮，鋪 層角度0°和90°主要承受軸向和縱向應力，45°和-45°主要承受剪切力；[0078]鋪設時，第一層碳纖維織物對應于上橫梁本體I的外表面，故第一層碳纖維織物 鋪層的時候要注意碳纖維紋路方向的平整，同時要保證第一層碳纖維織物布緊密貼緊模具 的表面，不能有縫隙存在，以免形成樹脂的富集；在第一層0°鋪層上面進行90°方向的第 二層鋪層，然后自下而上依次是第三層為45°方向的鋪層，第四層為-45°方向鋪層，第五 層為O。鋪層，第六層為0°鋪層，第七層為-45°方向鋪層，第八層為45°方向鋪層，第九 層為90°方向鋪層，第十層為0°鋪層；一共平整鋪設十層東麗T300碳纖維織物，每一鋪層 單層厚度為0.3mm，直到鋪完，總厚度為3.0mm，用已成型的水箱上橫梁本體或鈑金件進行 預壓，將碳纖維織物在模具上壓緊形成水箱上橫梁本體預成型體；[0079]b.壓緊泡沫夾心層[0080]將泡沫夾心層3按照數(shù)模結(jié)構(gòu)切割成型后，放在水箱上橫梁預成型體的內(nèi)表面， 對好相應的位置，將兩者壓緊；[0081]c.加強板復合材料鋪層[0082]在泡沫夾心層3上面進行加強板復合材料的織物鋪層，具體地，可選取七層3K東 麗T300碳纖維織物布，鋪層角度選擇標準鋪層角度0°、45°、-45°和90°，從結(jié)構(gòu)穩(wěn)定 性、減少泊松比和熱應力及避免樹脂直接受載考慮，鋪層角度0°和90°主要承受軸向和 縱向應力，45°和-45°主要承受剪切力；[0083]鋪設時，第一層碳纖維織物對應于加強板2的內(nèi)表面，故第一層碳纖維織物鋪層 的時候要注意碳纖維紋路方向的平整，同時要保證第一層碳纖維織物布緊密貼緊模具的表 面，不能有縫隙存在，以免形成樹脂的富集；在第一層45°鋪層上面進行-45°方向的第二 層鋪層，然后自下而上依次是第三層為90°方向的鋪層，第四層為0°方向鋪層，第五層為 90°鋪層，第六層為-45°鋪層，第七層為45°方向鋪層，最后第七層碳纖維織物對應于零 部件的外表面，故這一層碳纖維織物鋪層的時候要注意碳纖維紋路方向的平整；一共平整 鋪設七層東麗T300碳纖維織物，每一鋪層單層厚度為0.3mm,直到鋪完，總厚度為2.1mm,最 后將碳纖維織物在模具上壓緊；[0084]步驟5)合模夾緊；[0085]沿著模架定位銷的方向，將汽車水箱上橫梁模具(陽模)對準壓到汽車水箱上橫梁模具(陰模)上，將四周的緊固處進行緊固，確保模具的氣密性；[0086]步驟6)樹脂注入；[0087]按照T300+5028樹脂復合材料配比，其中碳纖維織物的含量(重量百分比，下同)為 50-60%，環(huán)氧樹脂材料的含量為40-50% ;將5028環(huán)氧樹脂和相應的固化劑分別加入到樹脂 傳遞模塑成型(RTM)注射機的材料罐中，運行RTM設備進行樹脂的注射，待到出料口能看見 樹脂時即可停止注膠；[0088]步驟7)樹脂固化；[0089]待環(huán)氧樹脂充分填充整個模具型腔后，利用模具的加熱裝置對型腔內(nèi)的環(huán)氧樹脂 進行加熱，令其充分固化；[0090]步驟8)開模脫模；將模具四周的緊固處打開，將上、下模具分開，脫模即可得到碳 纖維復合材料水箱上橫梁總成。[0091 ] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種碳纖維復合材料汽車水箱上橫梁總成，至少包括:上橫梁本體、加強板，其特征在于，所述上橫梁本體與所述加強板之間設置有泡沫夾心層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維復合材料汽車水箱上橫梁總成，其特征在于，所述上橫梁本體結(jié)構(gòu)至少包括:梁體、梁翼、梁側(cè)、通孔、梁冠，在高壓下樹脂浸潤碳纖維織物后整體成型。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳纖維復合材料汽車水箱上橫梁總成，其特征在于，所述上橫梁本體的梁體上設置有平整面的所述梁冠，所述梁體頂面中部為平整面，兩梁側(cè)加長4-8mm ;所述梁體上設置有所述梁翼，所述梁翼上設置有所述通孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維復合材料汽車水箱上橫梁總成，其特征在于，所述加強板結(jié)構(gòu)至少包括:板體、板峰、板側(cè)、安裝孔、板翼、凸梁，在高壓下樹脂浸潤碳纖維織物后整體成型。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的碳纖維復合材料汽車水箱上橫梁總成，其特征在于，所述上橫梁加強板的板體橫截面為凹槽型，一側(cè)為階梯面，所述板體正面設置有平整面的板峰，所述板峰的兩板側(cè)加長4-8_，所述板體的板翼上設置有平整面的所述凸梁。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維復合材料汽車水箱上橫梁總成，其特征在于，所述泡沫夾心層的板體為長方形平板狀，四周設置有翹邊，所述板體底面為平面，上面中部設置有凸丘。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的碳纖維復合材料汽車水箱上橫梁總成，其特征在于，所述泡沫夾心層的凸丘面朝向所述上橫梁本體內(nèi)表面，所述加強板的板峰面朝向所述泡沫夾心層的底平面，在高壓作用下上橫梁本體和加強板夾緊所述泡沫夾心層并實現(xiàn)整體成型。
8.一種碳纖維復合材料汽車水箱上橫梁總成的制作方法，其特征在于，為實現(xiàn)上述水箱上橫梁總成結(jié)構(gòu)，所述制作方法至少包括以下步驟:1)選材；2)模具清理、涂脫模劑；3) 涂膠衣；4)纖維鋪層及嵌件安裝；5)合模夾緊；6)樹脂注入；7)樹脂固化；8)開模脫模工藝步驟；其中步驟1)選材；所述碳纖維復合材料由以多層碳纖維材料為增強體與以樹脂為基體復合而成，所述多層碳纖維材料選用日本東麗T300碳纖維織物，所述樹脂選用中低溫的快速固化5028環(huán)氧樹脂體系為原材料，其中碳纖維織物的含量(重量百分比，下同)為50-60%，環(huán)氧樹脂材料的含量為40-50% ；步驟2)模具清理、涂脫模劑；用酒精對模具表面進行清理；用半永久性脫模劑807對模具表面均勻涂抹至少五遍， 每次涂抹間隔半小時以上；步驟3)涂膠衣；用噴槍將膠衣樹脂均勻的噴涂在模具的表面，并等膠衣固化2-6h。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的碳纖維復合材料汽車水箱上橫梁總成，其特征在于，為實現(xiàn)上述水箱上橫梁總成結(jié)構(gòu)，所述制作方法至少還包括以下步驟:其中步驟4)纖維鋪層及嵌件安裝；a.上橫梁本體復合材料鋪層在已清潔和涂覆脫模劑的汽車水箱上橫梁模具的陰模中進行碳纖維織物鋪層平整鋪設，選取十層3K東麗T300碳纖維織物布鋪層平整鋪設，選擇標準鋪層角度為0°、 45。 、-45。和 90。；第一層碳纖維織物對應于上橫梁本體的外表面，在第一層0°鋪層上面進行90°方向的第二層鋪層，然后自下而上依次是第三層為45°方向的鋪層，第四層為-45°方向鋪層， 第五層為0°鋪層，第六層為0°鋪層，第七層為-45°方向鋪層，第八層為45°方向鋪層， 第九層為90°方向鋪層，第十層為0°鋪層，將碳纖維織物在模具上壓緊；每一鋪層單層厚度為0.3mm ；b.壓緊泡沫夾心層將泡沫夾心層按照數(shù)模結(jié)構(gòu)切割成型后，放在水箱上橫梁預成型體的內(nèi)表面，對好相應的位置，將兩者壓緊；c.加強板復合材料鋪層在泡沫夾心層上面進行加強板復合材料的織物鋪層，選取七層3K東麗T300碳纖維織物布鋪層平整鋪設，選擇標準鋪層角度為0°、45°、-45°和90° ;第一層碳纖維織物對應于加強板的內(nèi)表面，在第一層45°鋪層上面進行-45°方向的第二層鋪層，然后自下而上依次是第三層為90°方向的鋪層，第四層為0°方向鋪層，第五層為90°鋪層，第六層為-45°鋪層，第七層為45°方向鋪層，所述第七層碳纖維織物對應于上橫梁本體的外表面，將碳纖維織物在模具上壓緊；每一鋪層單層厚度為0.3mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的碳纖維復合材料汽車水箱上橫梁總成，其特征在于，為實現(xiàn)上述水箱上橫梁總成結(jié)構(gòu)，所述制作方法至少還包括以下步驟:其中 步驟5)合模夾緊；沿著模架定位銷的方向，將汽車水箱上橫梁模具的陽模對準壓到汽車水箱上橫梁模具的陰模上，將四周的緊固處進行緊固，確保模具的氣密性；步驟6)樹脂注入；按照T300+5028樹脂復合材 料配比，將5028環(huán)氧樹脂和相應的固化劑分別加入到注射機的材料罐中，運行設備進行樹脂的注射，待到出料口能看見樹脂時停止注膠；步驟7)樹脂固化；待環(huán)氧樹脂充分填充整個模具型腔后，利用模具的加熱裝置對型腔內(nèi)的環(huán)氧樹脂進行加熱，令其充分固化；步驟8)開模脫模；將模具四周的緊固處打開，將上、下模具分開，脫模得到碳纖維復合材料水箱上橫梁總成。
【文檔編號】B62D21/09GK103496400SQ201310459831
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】方舟, 張道理, 宣善勇 申請人:奇瑞汽車股份有限公司