專利名稱：一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料汽車頂蓋的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽車工業(yè)和復(fù)合材料領(lǐng)域，具體地，涉及一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料汽車頂蓋連續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
由于全球變暖的溫室效應(yīng)和日益突出的能源危機(jī)，節(jié)能與環(huán)保成為世界各國(guó)汽車工業(yè)面臨的最重要的命題。汽車輕量化技術(shù)是為新能源汽車和傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車節(jié)省能源消耗，降低環(huán)境污染的有效技術(shù)途徑之一。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度、高比模量、抗疲勞、耐腐蝕、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等一系列優(yōu)異性能，近年來(lái)已成為汽車工業(yè)領(lǐng)域的輕量化主流技術(shù)趨勢(shì)。當(dāng)前，世界主要汽車制造商在未來(lái)汽車技術(shù)藍(lán)圖中，都大量地采用纖維復(fù)合材料，尤其是碳纖維復(fù)合材料，來(lái)實(shí)現(xiàn)輕量化和高比性能質(zhì)的突破。福特公司研究表明，合理設(shè)計(jì)的復(fù)合材料可以將零部件減少80%，加工費(fèi)用相對(duì)鋼材降低60%，粘結(jié)費(fèi)用相對(duì)焊接減少25%到40%，且復(fù)合材料結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出極好的韌性和抗沖撞性能。權(quán)威研究顯示，若汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6% — 8%;汽車整備質(zhì)量每減少100公斤，百公里油耗可降低O. 3-0. 6升。從行駛性能和碰撞安全性方面來(lái)看，汽車輕量化后加速性提高，制動(dòng)距離減小，碰撞時(shí)慣性減小，車輛控制靈敏性、穩(wěn)定性、噪聲振動(dòng)方面也均有改善。然而，目前纖維復(fù)合材料汽車制件在汽車上的規(guī)?；瘧?yīng)用受到很大的限制，主要是其連續(xù)自動(dòng)化的量產(chǎn)技術(shù)未突破，現(xiàn)有的制備技術(shù)如手糊、傳統(tǒng)RTM成型、真空輔助注射成型方法等，成型周期長(zhǎng)、人工勞動(dòng)密集、生產(chǎn)效率低下、自動(dòng)化程度低、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，無(wú)法滿足汽車工業(yè)對(duì)零部件的大批量需求。綜上所述，本領(lǐng)域迫切需要開發(fā)一種生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)效率高的可連續(xù)、自動(dòng)化生產(chǎn)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料汽車制件的生產(chǎn)方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)效率高的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料汽車頂蓋的連續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn)方法。在本發(fā)明第一方面中，提供了一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料汽車頂蓋的生產(chǎn)方法，其包括步驟(I)汽車頂蓋纖維預(yù)制件的制備定型纖維織物后，裁剪纖維織物；將裁剪后的纖維織物通過(guò)機(jī)械裝置轉(zhuǎn)入用于制備汽車頂蓋纖維預(yù)制件的第一模具后，合模，加壓；然后開模、脫模，取出汽車頂蓋纖維預(yù)制件，待用;(2)汽車頂蓋的制備(2. I)將步驟(I)制得的汽車頂蓋纖維預(yù)制件通過(guò)機(jī)械裝置轉(zhuǎn)入用于制備汽車頂蓋的第二模具后，合模；
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所述的第二模具包括上模具、下模具、注膠口以及出膠口 ；其中，所述的下模具位于所述上模具的下方，且當(dāng)所述的下模具與所述上模具閉合時(shí)，兩者共同形成一模腔，所述模腔用于制造汽車頂蓋；在所述模腔周邊具有一閉合的樹脂流道； 所述的注膠口用于灌入樹脂，其位于所述上模具的側(cè)面或上表面或下模具的側(cè)面，與所述樹脂流道相互連通，且注膠口和樹脂流道同時(shí)位于上模具或同時(shí)位于下模具；所述的出膠口用于排出樹脂，其位于所述上模具上并貫穿所述上模具；(2. 2)從注膠口注入和/或吸入樹脂，樹脂通過(guò)注膠口進(jìn)入樹脂流道，然后通過(guò)樹脂流道進(jìn)入模腔，從而完成樹脂的灌注；(2. 3)完成樹脂的灌注后，固化樹脂，然后開模、脫模，取出汽車頂蓋制品；(2. 4)將步驟(2. 3)制得的汽車頂蓋制品進(jìn)行后固化處理，再進(jìn)行修邊、打磨，得到纖維增強(qiáng)復(fù)合材料汽車頂蓋。在另一優(yōu)選例中，所述的樹脂流道位于模腔周邊且位于下模具的上表面。在另一優(yōu)選例中，所述的樹脂流道位于模腔周邊且位于上模具的下表面。在另一優(yōu)選例中，所述的定型纖維織物包括步驟在纖維織物上噴撒定型劑或定型粉，從而定型纖維織物。在另一優(yōu)選例中，所述的裁剪纖維織物包括步驟按照所述第一模具的表面尺寸裁剪纖維織物。在另一優(yōu)選例中，所述的出膠口位于遠(yuǎn)離注膠口且略偏離上模具中心的部位。在另一優(yōu)選例中，步驟(I)中，所述的第一模具包括下模具和上模具；其中，所述的下模具位于所述的上模具的下方，且所述的下模具與該上模具閉合時(shí)兩者共同形成一模腔，所述模腔用于制造汽車頂蓋纖維預(yù)制件。在另一優(yōu)選例中，步驟(I)或步驟(2. 3)所述的脫模，通過(guò)以下脫模裝置實(shí)現(xiàn)(a)帶有一個(gè)或多個(gè)吸盤的裝置；和/或(b)設(shè)置在下模具的一個(gè)或多個(gè)頂出桿。在另一優(yōu)選例中，所述的頂出桿帶有氣門嘴。在另一優(yōu)選例中，所述樹脂流道的寬度為2_30mm(較佳地為5±2mm),且深為
O.5-5mm (較佳地為 2 土 1mm)。在另一優(yōu)選例中，在步驟(I)中，將裁剪后的纖維織物通過(guò)機(jī)械裝置轉(zhuǎn)入所述的第一模具之前，加熱所述的第一模具；和/或在步驟(2. I)中，將步驟(I)制得的汽車頂蓋纖維預(yù)制件通過(guò)機(jī)械裝置轉(zhuǎn)入所述的第二模具之前，加熱所述的第二模具。在另一優(yōu)選例中，所述的纖維織物為增強(qiáng)纖維形成的織物。在另一優(yōu)選例中，所述的纖維織物選自下組的一種或多種平紋織物、斜紋織物、緞紋織物、單向織物、多軸向經(jīng)編織物和三維織物；和/或所述的纖維織物選自下組的一種或多種玻璃纖維織物、碳纖維織物、芳綸纖維織物、玄武巖纖維織物、陶瓷纖維織物、天然纖維織物，或其組合。在另一優(yōu)選例中，在步驟(2.2)中，所述的從注膠口注入和/或吸入樹脂包括步驟采用O. 1-0. 6MPa注射壓力從注膠口注入樹脂；和/或從出膠口對(duì)模具抽真空后從注膠口吸注或吸入樹脂。
在另一優(yōu)選例中，所述的樹脂為快速固化樹脂。在另一優(yōu)選例中，所述的快速固化樹脂包含低粘度熱固性樹脂或可原位聚合的熱塑性樹脂(例如選自下組的樹脂不飽和樹脂、環(huán)氧樹脂、乙烯基酯樹脂、聚氨酯樹脂、陰離子開環(huán)聚合聚酰胺類樹脂、或聚對(duì)苯二甲酸環(huán)丁二醇酯樹脂。) 在另一優(yōu)選例中，所述方法具有以下的一個(gè)或兩個(gè)特征(i)所述的步驟(2. 2)包括步驟采用O. 1-0. 6MPa注射壓力從注膠口注入已脫泡的快速固化樹脂和/或?qū)δ＞叱檎婵蘸髲淖⒛z口吸注或吸入已脫泡的快速固化樹脂，待樹脂從出膠口流出后，關(guān)閉注膠口和出膠口，從而完成樹脂的灌注；和/或(ii)所述的步驟(2.3)包括步驟完成樹脂的灌注后，固化樹脂l_30min(優(yōu)選為5-20min或5_15min)，得到固化的汽車頂蓋制品，然后開模、脫模，取出汽車頂蓋制品。在本發(fā)明第二方面中，提供了一種用于制備汽車頂蓋的模具，所述的模具包括上模具、下模具、注膠口以及出膠口 ；其中，所述的下模具位于所述上模具的下方，且當(dāng)所述的下模具與所述上模具閉合時(shí)，兩者共同形成一模腔，所述模腔用于制造汽車頂蓋；在所述模腔周邊具有一閉合樹脂流道；所述的注膠口用于灌入樹脂，其位于所述上模具的側(cè)面或上表面或下模具的側(cè)面，且與所述樹脂流道相互連通，注膠口和樹脂流道同時(shí)位于上模具或同時(shí)位于下模具；所述的出膠口用于排出樹脂，其位于所述上模具上并貫穿所述上模具。在另一優(yōu)選例中，所述樹脂流道的寬度為2_30mm (較佳地為5 土 2mm),深為
O.5-5mm (較佳地為 2 土 1mm)。在本發(fā)明第三方面中，提供了一種用于生產(chǎn)汽車頂蓋的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于制備汽車頂蓋纖維預(yù)制件的第一模具；如本發(fā)明第二方面所述的用于制備汽車頂蓋的第二模具；用于轉(zhuǎn)移材料的機(jī)械裝置；以及脫模裝置，所述的脫模裝置包括(a)采用帶有一個(gè)或多個(gè)吸盤的裝置；和/或
(b)在下模具設(shè)置一個(gè)或多個(gè)頂出桿。在另一優(yōu)選例中，所述的材料為用于制備汽車頂蓋的原材料(如纖維織物)或汽車頂蓋纖維預(yù)制件。在另一優(yōu)選例中，所述的機(jī)械裝置用于將用于制備汽車頂蓋的原材料(如纖維織物)轉(zhuǎn)入所述的第一模具；和/或?qū)⑵図斏w纖維預(yù)制件轉(zhuǎn)入所述的第二模具。應(yīng)理解，在本發(fā)明范圍內(nèi)中，本發(fā)明的上述各技術(shù)特征和在下文(如實(shí)施例)中具體描述的各技術(shù)特征之間都可以互相組合，從而構(gòu)成新的或優(yōu)選的技術(shù)方案。限于篇幅，在
此不再一一累述。


圖I是制作纖維增強(qiáng)復(fù)合材料汽車頂蓋纖維預(yù)制件的工藝結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是制作纖維增強(qiáng)復(fù)合材料汽車頂蓋的工藝結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是制作纖維增強(qiáng)復(fù)合材料汽車頂蓋模具的樹脂流道結(jié)構(gòu)示意圖。上述各圖中，I為下模具、2為封孔劑、3為脫模劑、4為纖維預(yù)制體、5為密封膠條、6為上模具、7為注膠口、8為出膠口、9為密封槽、10為樹脂流道。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明人經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期而深入的研究，意外發(fā)現(xiàn)汽車頂蓋纖維預(yù)制件的制備和汽車頂蓋的制備采用各自獨(dú)立的模具，并在采用具有特定樹脂流道的模具制備汽車頂蓋，實(shí)現(xiàn)了汽車頂蓋的連續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn)方法，該方法顯著縮短了汽車頂蓋的制作周期，大大提高其生產(chǎn)效率，適合工業(yè)化生產(chǎn)。在此基礎(chǔ)上發(fā)明人完成了本發(fā)明。第二模具本發(fā)明所述的“第二模具”是指用于制備汽車頂蓋的模具?，F(xiàn)結(jié)合圖2和圖3對(duì)本發(fā)明的第二模具作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，其包括所述的第二模具包括上模具、下模具、注膠口、樹脂流道以及出膠口 ；其中，所述的下模具位于所述上模具的下方，當(dāng)所述的下模具與所述上模具可密封閉合時(shí)，兩者共同形成一模腔，所述模腔用于制造汽車頂蓋；在所述模腔周邊具有一閉合樹脂流道；優(yōu)選地，所述的樹脂流道位于所述下模具的上表面或上模具的下表面并分布在所述模腔的四周。所述的樹脂流道為閉合流道(如圖3所示)。另外，所述的樹脂流道可以是長(zhǎng)方形(如圖3所示)、正方形等任意形狀；所述樹脂流道的拐角處為直角或圓弧等常規(guī)設(shè)置方式。樹脂流道與注膠口連通之處的俯視形狀可采用如圖3所示的圓弧形狀，應(yīng)理解，該連通之處也可采用其它任何合適的形狀(例如方形或尖角形等)，以保證注膠口、樹脂流道和該處模腔邊緣可連通為佳。優(yōu)選地，所述的樹脂流道的寬度優(yōu)選為2-30mm(較佳地為5±2mm)，深為
O.5-5mm(較佳地為 2±lmm)。所述的注膠口用于灌入樹脂，其位于所述上模具的側(cè)面或上表面或下模具的側(cè)面，且與所述樹脂流道相互連通，注膠口和樹脂流道同時(shí)位于上模具或同時(shí)位于下模具。所述的出膠口用于排出樹脂，其位于所述上模具上并貫穿所述上模具，且與所述的模腔相互連通；優(yōu)選地，所述的出膠口位于遠(yuǎn)離注膠口且略偏離上模具中心的部位。當(dāng)下模具與上模具閉合后，樹脂從注膠口進(jìn)入模具后分布于整個(gè)樹脂流道，然后逐步充滿整個(gè)模腔，待充滿整個(gè)模腔后，樹脂將從出膠口流出，從而完成整個(gè)注膠過(guò)程。樹脂流道的設(shè)計(jì)在實(shí)現(xiàn)注膠均勻的同時(shí)，減少了注膠口的數(shù)量，因此，成型周期更短、效率更高、產(chǎn)品質(zhì)量更穩(wěn)定。本文所用的“第二模具”中，上模具和下模具均采用硬質(zhì)材料(如鋼材、鋁材、復(fù)合材料、木材等)。第一模具本發(fā)明所述的“第一模具”是指用于制備汽車頂蓋纖維預(yù)制件的模具，基本上與本發(fā)明所述的第二模具基本相同，不同之處在于，所述的第一模具不設(shè)有注膠口、樹脂流道以及出膠口。優(yōu)選地可以采用如圖I所示的模具，包括上模具和下模具；所述的上模具和下模具可以密封閉合。當(dāng)所述的上模具與上模具密封閉合時(shí)，兩者共同形成一模腔，所述模腔用于制造汽車頂蓋纖維預(yù)制件。本文所用的“第一模具”中，下模具可采用硬質(zhì)材料(如鋼材、鋁材、復(fù)合材料、木材等)。而上模具可采用硬質(zhì)材料(如鋼材、鋁材、復(fù)合材料、木材等)，也可采用軟質(zhì)材料(如硅膠、真空袋薄膜等)。生產(chǎn)方法現(xiàn)結(jié)合圖I、圖2和圖3對(duì)本發(fā)明的生產(chǎn)方法作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，本發(fā)明的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料汽車頂蓋的連續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn)方法主要包括以下幾個(gè)步驟(I)汽車頂蓋纖維預(yù)制件4的制備定型纖維織物后，裁剪纖維織物；將裁剪后的纖維織物通過(guò)機(jī)械裝置(如機(jī)械手)轉(zhuǎn)入本發(fā)明所述的第一模具中，合模，加壓(例如加壓至5 - 20MPa ;較佳地至8 一 15MPa)一段時(shí)間(例如5-60秒；優(yōu)選10-30秒)，然后開模、脫模，取出汽車頂蓋纖維預(yù)制件4，待用；在另一優(yōu)選例中，所述的定型纖維織物包括步驟在纖維織物上噴撒定型劑或定型粉。本發(fā)明所用的定型劑或定型粉為本領(lǐng)域常用的定型劑或定型粉。例如所述的定型劑或定型粉包括熱固性型(如環(huán)氧樹脂型定型劑/粉、雙馬樹脂型定型劑/粉)和熱塑性型(如聚異丁烯定型劑/粉、乙烯醚定型劑/粉)。在另一優(yōu)選例中，所述的裁剪纖維織物包括步驟按照第一模具的表面尺寸裁剪纖維織物，以使得剪裁的纖維織物適合用于制造汽車頂蓋纖維預(yù)制件的模腔。在另一優(yōu)選例中，當(dāng)采用定型粉或定型劑來(lái)定型所述的纖維織物時(shí)，根據(jù)定型粉或定型劑的性質(zhì)，可在將裁剪后的纖維織物通過(guò)機(jī)械裝置轉(zhuǎn)入第一模具之前，加熱所述的第一模具(至與定型劑匹配的溫度即可)，尤其是當(dāng)所述的定型粉或定型劑為中溫定型粉或中溫定型劑，如ES-T321等。當(dāng)然若采用常溫定型劑，所述的第一模具也可以不作加熱處理。優(yōu)選地，本發(fā)明所用的纖維織物為增強(qiáng)纖維形成的織物；較佳地，所述的纖維織物選自下組的一種或多種平紋織物、斜紋織物、緞紋織物、單向織物、多軸向經(jīng)編織物和三維織物；和/或所述的纖維織物為玻璃纖維織物、碳纖維織物、芳綸纖維織物、玄武巖纖維織物、陶瓷纖維織物、天然纖維織物，或其組合。優(yōu)選地，所述的步驟(I)之前還包括第一模具的準(zhǔn)備步驟打磨、擦拭干凈所述的第一模具的表面，將密封膠條放入所述第一模具的密封槽內(nèi)或放在所述第一模具的周邊。(2)汽車頂蓋的制備(2. I)將步驟(I)制得的汽車頂蓋纖維預(yù)制件通過(guò)機(jī)械裝置(如機(jī)械手)轉(zhuǎn)入本發(fā)明所述的第二模具中，然后合模。(2. 2)從注膠口注入和/或吸入樹脂，樹脂通過(guò)注膠口進(jìn)入樹脂流道，并通過(guò)樹脂流道進(jìn)入模腔，布滿整個(gè)模腔后，樹脂從出膠口流出，從而完成樹脂的灌注。優(yōu)選地，所述的從注膠口注入和/或吸入樹脂可包括如下的步驟(i)采用
O.1-0. 6MPa注射壓力從注膠口注入樹脂；和/或(ii)對(duì)第二模具抽真空后從注膠口吸注或吸入樹脂，待樹脂從出膠口流出后，關(guān)閉注膠口和出膠口，從而完成樹脂的灌注。(2. 3)完成樹脂的灌注后，固化樹脂，然后開模、脫模，取出汽車頂蓋制品。優(yōu)選地，樹脂固化的時(shí)間為l_30min(優(yōu)選為5_20min或5_15min)。(2. 4)將步驟(2. 3)制得的汽車頂蓋制品進(jìn)行后固化處理，再進(jìn)行修邊、打磨，得到纖維增強(qiáng)復(fù)合材料汽車頂蓋。
本文所用的樹脂優(yōu)選為快速固化樹脂，所述的快速固化樹脂包含低粘度熱固性樹脂或可原位聚合的熱塑性樹脂(例如選自下組的樹脂不飽和樹脂、環(huán)氧樹脂、乙烯基酯樹脂、聚氨酯樹脂、陰離子開環(huán)聚合聚酰胺類樹脂、或聚對(duì)苯二甲酸環(huán)丁二醇酯樹脂)。優(yōu)選地，所述的步驟(2. I)之前還包括如下的第二模具的準(zhǔn)備步驟
打磨、擦拭干凈本發(fā)明所述第二模具的表面后，在第二模具的表面依次涂覆封孔劑、脫模劑；然后將密封膠條放入所述第二模具的密封槽內(nèi)或放在所述第二模具周邊；接通所述的第二模具的注膠口處和出膠口處的管道；加熱所述的第二模具(例如加熱至60 - 2000C ;較佳地為80_180°C )。本發(fā)明方法所用的封孔劑以及脫模劑為本領(lǐng)域常用的封孔劑以及脫模劑。例如，所述的封孔劑包括甘油酯樹脂、酚醛樹脂、鋁乙烯、環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺氨樹脂等類型；所述的脫模劑包括硅系列(主要包括硅氧烷化合物、硅油、硅樹脂甲基支鏈硅油、甲基硅油、乳化甲基硅油、含氫甲基硅油、硅脂、硅樹脂、硅橡膠、硅橡膠甲苯溶液等)、蠟系列(主要包括植物、動(dòng)物、合成石蠟；微晶石蠟;聚乙烯蠟等)、氟系列(例如聚四氟乙烯、氟樹脂粉末、氟樹脂涂料等)、表面活性劑系列(例如金屬皂、EO或PO衍生物等)等類型。本發(fā)明所述的生產(chǎn)方法中，脫模步驟可采用多種脫模裝置協(xié)助，以使所得的制品(即汽車頂蓋纖維預(yù)制件或汽車頂蓋)從模具上無(wú)損脫模，所述的脫模裝置可采用(a)采用帶有一個(gè)或多個(gè)吸盤的裝置，將制得的制品吸出，從而使制品脫模；或(b)在下模具設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)頂出桿，所述頂出桿可向上頂出，從而使得制品脫膜。在第二模具，所述的中心頂出桿優(yōu)選帶有氣門嘴，開模后，往該帶有氣門嘴的頂桿處通入壓縮空氣，從而使得制品脫模。本發(fā)明提供的一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料汽車頂蓋連續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn)方法，其主要優(yōu)點(diǎn)為采用本發(fā)明的汽車頂蓋生產(chǎn)方法制得的汽車頂蓋，既維持了頂蓋的剛度、強(qiáng)度等性能，而且與金屬汽車頂蓋相比實(shí)現(xiàn)了減重40%以上，且力學(xué)性能優(yōu)異。本發(fā)明的汽車頂蓋生產(chǎn)方法，實(shí)現(xiàn)了汽車頂蓋的連續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn)方法，且制作周期顯著縮短，生產(chǎn)效率大大提高，適合工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的所述的第二模具通過(guò)一個(gè)注膠口，結(jié)合閉合的樹脂流道，實(shí)現(xiàn)了單注膠口和單出膠口，且注膠均勻、充模效率高、模具容易清理。下面結(jié)合具體實(shí)施，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。下列實(shí)施例中未注明具體條件的實(shí)驗(yàn)方法，通常按照常規(guī)條件，或按照制造廠商所建議的條件。除非另外說(shuō)明，否則百分比和份數(shù)按重量計(jì)算。除非特別說(shuō)明，本發(fā)明所用原料均市售可得。實(shí)施例I碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料汽車頂蓋的生產(chǎn)方法步驟I :第一模具的清理及準(zhǔn)備提供一圖I所示的用于制備汽車頂蓋纖維預(yù)制件的第一模具；將第一模具的下模具I和上模具6的表面用1000目砂紙打磨光滑，然后用酒精或丙酮將表面擦拭干凈，將密封膠條5放入下模具I周邊的密封槽內(nèi)。步驟2 :汽車頂蓋纖維預(yù)制件的制備
在東麗T700-12K碳纖維斜紋布待裁剪處噴涂少量定型劑(商品名=AIRTAC 2，購(gòu)自Airtech公司)，再采用裁床按照第一模具的表面尺寸裁剪4塊碳纖維布，將4塊碳纖維布通過(guò)機(jī)械手自動(dòng)層疊后轉(zhuǎn)入經(jīng)步驟I處理的第一模具中，然后合模、在9MPa下加壓10秒，開模、脫模后，取出汽車頂蓋纖維預(yù)制件，待用；步驟3 :第二模具的清理及準(zhǔn)備提供圖2所示的用于制備汽車頂蓋的第二模具；將第二模具的下模具I和上模具6表面用1000目砂紙打磨光滑，用酒精或丙酮擦拭干凈；待酒精或丙酮揮發(fā)完全后，在下模具I和上模具6表面均勻涂覆涂封孔劑2 (商品名Chemlease 15Sealer，購(gòu)自CHEM-TREND公司);待封孔劑固化后然后在下模具I和上模具6表面均勻涂覆脫模劑3 (商品名Chemlease 41-90,購(gòu)自CHEM-TREND公司)，待脫膜劑干后再重復(fù)該操作2次；將密封膠條5放入下模具和上模具的密封槽內(nèi)，將第二模具的注膠口 7和出膠口8接好管道，待用，然后將第二模具加熱至85度；步驟4:汽車頂蓋的制備將步驟2制得的汽車頂蓋纖維預(yù)制件通過(guò)機(jī)械手轉(zhuǎn)入經(jīng)步驟3處理的第二模具)中；閉合所述的第二模具的上模具6和下模具I ;采用O. 2MPa注射壓力從位于下模具側(cè)面的注膠口 7注入已脫泡的快速固化環(huán)氧樹脂(商品名EpoTech 167A :商品名EpoTech175B=100:21，質(zhì)量比)，樹脂從出膠口 8流出后關(guān)閉注膠口和出膠口 ；步驟5:脫模樹脂固化IOmin后開模，用帶有多個(gè)吸盤的裝置吸附制品的表面，使制品從模具上無(wú)損脫模，取出制品；步驟6:汽車頂蓋后處理將步驟5所得的制品轉(zhuǎn)入烘箱，在150度下進(jìn)行后固化處理I小時(shí)，再進(jìn)行修邊、打磨，得到碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料汽車頂蓋。實(shí)施例2碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料汽車頂蓋的生產(chǎn)方法制備方法類似實(shí)施例I，不同的是采用如下條件步驟3中，將第二模具加熱至150度；步驟4中，將步驟2制得的汽車頂蓋纖維預(yù)制件通過(guò)機(jī)械手轉(zhuǎn)入將步驟3處理的第二模具中；閉合所述第二模具的上模具6和下模具1，從出膠口 8對(duì)模具抽真空至不高于
2.4kPa，然后通過(guò)真空從注膠口 7吸入已脫泡的陰離子開環(huán)聚合聚酰胺6樹脂(己內(nèi)酰胺己內(nèi)酰胺溴化鎂六亞甲基-1，6-二甲酰己內(nèi)酰胺=97:1.0:2.0，摩爾比)，樹脂從出膠口8流出后關(guān)閉注膠口和出膠口。步驟6中，將制品在150度下進(jìn)行后固化處理I小時(shí)。實(shí)施例3碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料汽車頂蓋的生產(chǎn)方法制備方法類似實(shí)施例I，不同的是采用如下條件在第二模具的下模具I中心處設(shè)置一帶氣門嘴的頂出桿；步驟5中，樹脂固化IOmin后開模，從下模具I中心處的頂出桿通入O. 3MPa的壓縮空氣，使制品從模具上無(wú)損脫模，取出制品。
綜上所述，I.與金屬汽車頂蓋相比，本發(fā)明的生產(chǎn)方法采用了輕量化、性能優(yōu)異的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料作為汽車頂蓋的制作原料，制得的頂蓋在維持剛度、強(qiáng)度等性能的同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)了頂蓋減重40%以上，而且力學(xué)性能優(yōu)異。
2.現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用同一模具先后制備汽車頂蓋纖維預(yù)制件和汽車頂蓋，這樣的方法生產(chǎn)周期長(zhǎng)、效率低。而本發(fā)明的生產(chǎn)方法，在制備汽車頂蓋纖維預(yù)制件和汽車頂蓋時(shí)，分別采用了本發(fā)明的第一模具和第二模具，實(shí)現(xiàn)了汽車頂蓋的連續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn)方法，顯著縮短了汽車頂蓋的制作周期，大大提高其生產(chǎn)效率，適合工業(yè)化生產(chǎn)。3.現(xiàn)有的用于制備汽車頂蓋的模具通常具有多個(gè)用于注入樹脂的注膠口和出膠口，而多注膠口和多出膠口通常具有注膠不均勻、增加工序、且模具清洗費(fèi)時(shí)等缺陷。而本發(fā)明的生產(chǎn)方法采用的第二模具通過(guò)一個(gè)注膠口，結(jié)合閉合的樹脂流道，實(shí)現(xiàn)了單注膠口和單出膠口，且具備注膠均勻、充模效率高、模具容易清理等優(yōu)點(diǎn)。在本發(fā)明提及的所有文獻(xiàn)都在本申請(qǐng)中引用作為參考，就如同每一篇文獻(xiàn)被單獨(dú)引用作為參考那樣。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明的上述講授內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
權(quán)利要求
1.一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料汽車頂蓋的生產(chǎn)方法，其特征在于，包括步驟(1)汽車頂蓋纖維預(yù)制件的制備定型纖維織物后，裁剪纖維織物；將裁剪后的纖維織物通過(guò)機(jī)械裝置轉(zhuǎn)入用于制備汽車頂蓋纖維預(yù)制件的第一模具后，合模，加壓；然后開模、脫模，取出汽車頂蓋纖維預(yù)制件，待用；(2)汽車頂蓋的制備(2. I)將步驟(I)制得的汽車頂蓋纖維預(yù)制件通過(guò)機(jī)械裝置轉(zhuǎn)入用于制備汽車頂蓋的第二模具后，合模；所述的第二模具包括上模具、下模具、注膠口以及出膠口 ；其中，所述的下模具位于所述上模具的下方，且當(dāng)所述的下模具與所述上模具閉合時(shí)，兩者共同形成一模腔，所述模腔用于制造汽車頂蓋；在所述模腔周邊具有一閉合的樹脂流道；所述的注膠口用于灌入樹脂，其位于所述上模具的側(cè)面或上表面或下模具的側(cè)面，與所述樹脂流道相互連通，且注膠口和樹脂流道同時(shí)位于上模具或同時(shí)位于下模具；所述的出膠口用于排出樹脂，其位于所述上模具上并貫穿所述上模具；(2. 2)從注膠口注入和/或吸入樹脂，樹脂通過(guò)注膠口進(jìn)入樹脂流道，然后通過(guò)樹脂流道進(jìn)入模腔，從而完成樹脂的灌注；(2. 3)完成樹脂的灌注后，固化樹脂，然后開模、脫模，取出汽車頂蓋制品；(2.4)將步驟(2. 3)制得的汽車頂蓋制品進(jìn)行后固化處理，再進(jìn)行修邊、打磨，得到纖維增強(qiáng)復(fù)合材料汽車頂蓋。
2.如權(quán)利要求I所述的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料汽車頂蓋的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟(I)或步驟(2. 3)所述的脫模，通過(guò)以下脫模裝置實(shí)現(xiàn)(a)帶有一個(gè)或多個(gè)吸盤的裝置；和/或(b)設(shè)置在下模具的一個(gè)或多個(gè)頂出桿。
3.如權(quán)利要求I所述的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料汽車頂蓋的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述樹脂流道的寬度為2-30mm，且深為O. 5_5mm。
4.如權(quán)利要求I所述的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料汽車頂蓋的生產(chǎn)方法，其特征在于，在步驟(I)中，將裁剪后的纖維織物通過(guò)機(jī)械裝置轉(zhuǎn)入所述的第一模具之前，加熱所述的第一模具；和/或在步驟(2. I)中，將步驟(I)制得的汽車頂蓋纖維預(yù)制件通過(guò)機(jī)械裝置轉(zhuǎn)入所述的第二模具之前，加熱所述的第二模具。
5.如權(quán)利要求I所述的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料汽車頂蓋的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述的纖維織物為增強(qiáng)纖維形成的織物。
6.如權(quán)利要求I所述的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料汽車頂蓋的生產(chǎn)方法，其特征在于，在步驟(2. 2)中，所述的從注膠口注入和/或吸入樹脂包括步驟采用O. 1-0. 6MPa注射壓力從注膠口注入樹脂；和/或從出膠口對(duì)模具抽真空后從注膠口吸注或吸入樹脂。
7.如權(quán)利要求I所述的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料汽車頂蓋的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述的樹脂為快速固化樹脂。
8.如權(quán)利要求I所述的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料汽車頂蓋的生產(chǎn)方法，其特征在于，具有以下的一個(gè)或兩個(gè)特征(i)所述的步驟(2. 2)包括步驟采用O. 1-0. 6MPa注射壓力從注膠口注入已脫泡的快速固化樹脂和/或?qū)δ＞叱檎婵蘸髲淖⒛z口吸注或吸入已脫泡的快速固化樹脂，待樹脂從出膠口流出后，關(guān)閉注膠口和出膠口，從而完成樹脂的灌注；和/或( )所述的步驟(2. 3)包括步驟完成樹脂的灌注后，固化樹脂l_30min，得到固化的汽車頂蓋制品，然后開模、脫模，取出汽車頂蓋制品。
9.一種用于制備汽車頂蓋的模具，其特征在于，所述的模具包括上模具、下模具、注膠口以及出膠口；其中，所述的下模具位于所述上模具的下方，且當(dāng)所述的下模具與所述上模具閉合時(shí)，兩者共同形成一模腔，所述模腔用于制造汽車頂蓋；在所述模腔周邊具有一閉合樹脂流道；所述的注膠口用于灌入樹脂，其位于所述上模具的側(cè)面或上表面或下模具的側(cè)面，且與所述樹脂流道相互連通，注膠口和樹脂流道同時(shí)位于上模具或同時(shí)位于下模具；所述的出膠口用于排出樹脂，其位于所述上模具上并貫穿所述上模具。
10.一種用于生產(chǎn)汽車頂蓋的系統(tǒng)，其特征在于，包括用于制備汽車頂蓋纖維預(yù)制件的第一模具；如權(quán)利要求9所述的用于制備汽車頂蓋的第二模具；用于轉(zhuǎn)移材料的機(jī)械裝置；以及脫模裝置，所述的脫模裝置包括(a)采用帶有一個(gè)或多個(gè)吸盤的裝置；和/或(b)在下模具設(shè)置一個(gè)或多個(gè)頂出桿。
全文摘要
本發(fā)明涉及纖維增強(qiáng)復(fù)合材料汽車頂蓋的生產(chǎn)方法。具體地，本發(fā)明公開的汽車頂蓋生產(chǎn)方法包括步驟(1)采用本發(fā)明的第一模具制備汽車頂蓋纖維預(yù)制件；以及(2)采用本發(fā)明的第二模具來(lái)制備汽車頂蓋等步驟，實(shí)現(xiàn)了纖維增強(qiáng)復(fù)合材料汽車頂蓋的連續(xù)、自動(dòng)化的生產(chǎn)，該方法顯著縮短了汽車頂蓋的生產(chǎn)周期，大大提高了其生產(chǎn)效率，有利于環(huán)境保護(hù)和人體健康，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)B29C33/00GK102922621SQ20121048467
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月23日
發(fā)明者祝穎丹, 秦永利, 孟令軍, 滑聰, 蔡晶, 于麗萍, 范欣愉 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所