一種碳纖維復(fù)合材料汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)罩的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及合碳纖維復(fù)合材料汽車(chē)零件制造技術(shù)，具體為一種碳纖維復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)罩的制造方法，主要應(yīng)用于不等厚的碳纖維復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)罩的加工制造。
技術(shù)背景
[0002]近年來(lái)，環(huán)境污染問(wèn)題和資源耗費(fèi)問(wèn)題日益嚴(yán)峻。隨著汽車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展，汽車(chē)尾氣排放和燃油利用率日益受到社會(huì)關(guān)注，汽車(chē)輕量化成為汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，以高強(qiáng)鋼、鋁合金及碳纖維復(fù)合材料為代表的輕質(zhì)材料在汽車(chē)零部件先進(jìn)制造領(lǐng)域的應(yīng)用日益增加。
[0003]由于碳纖維材料的高強(qiáng)度、高模量、低密度特點(diǎn)，采用碳纖維復(fù)合材料的汽車(chē)部件是同時(shí)實(shí)現(xiàn)輕量化，又能夠保證安全性與乘用舒適性等特點(diǎn)的首選材料。碳纖維復(fù)合材料用于汽車(chē)工業(yè)有很多優(yōu)勢(shì)，如減輕汽車(chē)質(zhì)量、提高燃油經(jīng)濟(jì)性；可設(shè)計(jì)性強(qiáng)；零部件一體化，從而降低制造成本、縮短開(kāi)發(fā)周期；提高耐沖擊和安全性；優(yōu)良的耐腐蝕性和耐化學(xué)藥品性等。英國(guó)材料系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室(MSL)的研究表明，碳纖維復(fù)合材料車(chē)身相比鋼結(jié)構(gòu)車(chē)身減重53%以上，相比全鋁結(jié)構(gòu)車(chē)身減重30%。因此，采用碳纖維復(fù)合材料可以使汽車(chē)的輕量化取得突破性進(jìn)展，并帶來(lái)節(jié)能效益。
[0004]汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)罩是汽車(chē)車(chē)身的重要零件之一。目前由于成形技術(shù)的限制，一般均采用碳鋼或普通高強(qiáng)鋼制成，一般制造工藝為:發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板沖壓成形-發(fā)動(dòng)機(jī)罩加強(qiáng)板沖壓成形-內(nèi)外板包邊連接三道工序。由于其本身厚度較薄，采用高強(qiáng)鋼成形制造已無(wú)輕量化空間。如能采用碳纖維復(fù)合材料制造，可進(jìn)一步減輕其重量，從而為車(chē)身輕量化做出貢獻(xiàn)。
[0005]基于此，本發(fā)明提出一種新型碳纖維復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)罩制造工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的是提供一種碳纖維復(fù)合材料汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)罩的制造方法。
[0007]碳纖維復(fù)合材料汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)罩制造方法步驟如下:
[0008](1)將碳纖維編織布裁剪成一定形狀，其中2?3層碳纖維布裁剪成內(nèi)板展開(kāi)外形，3?5層碳纖維布裁剪成發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板展開(kāi)外形；
[0009](2)在模具中預(yù)先鋪好脫模布，然后將各層碳纖維布按次序疊放好后放入模具中；
[0010](3)閉合模具，對(duì)模具模腔抽真空，同時(shí)在模具澆口處注入環(huán)氧樹(shù)脂；
[0011](4)待樹(shù)脂完全浸潤(rùn)碳纖維布后，關(guān)閉模具澆口，繼續(xù)保持模腔抽真空狀態(tài)。
[0012](5)通過(guò)模具內(nèi)置加熱棒對(duì)模具進(jìn)行恒溫加熱30?60分鐘；
[0013](6)打開(kāi)模具，取出制件；
[0014](7)將制件放入修邊模具，通過(guò)砂輪進(jìn)行修邊，得到最終零件。
[0015]其中，所述的碳纖維布單層厚度0.25?0.3mm ；
[0016]所述的加熱溫度為150?200°C。
[0017]本發(fā)明所述的碳纖維復(fù)合材料汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)罩的制造方法，其特征在于:
[0018]每層碳纖維布根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)罩強(qiáng)度剛度要求裁剪成不同形狀，然后將不同形狀的碳纖維布進(jìn)行鋪層后，將脫模布、多層碳纖維布5、導(dǎo)流網(wǎng)3置入成型下模2中，閉合成型上模1和成型下模2，對(duì)模腔用真空栗1進(jìn)行抽真空，當(dāng)真空表8顯示模腔真空度達(dá)0.0lMPa時(shí)，啟動(dòng)樹(shù)脂澆注罐7通過(guò)樹(shù)脂灌注管4將樹(shù)脂注入模具，在真空負(fù)壓力的作用下多層碳纖維布5貼模并與樹(shù)脂復(fù)合成型，通過(guò)加熱棒9對(duì)模具進(jìn)行加熱，使碳纖維布與樹(shù)脂在一定的溫度條件下固化復(fù)合，最終得到制品。由于只需一次灌注成型，減少了原來(lái)發(fā)動(dòng)機(jī)罩需內(nèi)外板分別成形后的連接工序。所得到的碳纖維復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)罩具有不等厚、質(zhì)量輕、強(qiáng)度剛度好的特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1:碳纖維復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)罩工藝示意圖
[0020]圖中:
[0021]1-真空栗
[0022]2-成型上模
[0023]3-導(dǎo)流網(wǎng)
[0024]4-樹(shù)脂灌注管
[0025]5-多層碳纖維布
[0026]6-密封圈
[0027]7-樹(shù)脂澆注罐
[0028]8-真空表
[0029]9-加熱棒
[0030]10-成型下模
[0031]11-脫模布
[0032]圖2:剛度對(duì)比分析
[0033]圖3:重量對(duì)比分析
[0034]具體實(shí)施方法
[0035]實(shí)施例1某發(fā)動(dòng)機(jī)罩的制造加工
[0036]1.材料準(zhǔn)備:
[0037]實(shí)驗(yàn)所用碳纖維布為連云港鷹游集團(tuán)提供的3K 220g碳纖維平紋布，實(shí)驗(yàn)樹(shù)脂為廈門(mén)維曼材料科技有限公司提供的R-3895環(huán)氧樹(shù)脂。
[0038]2.零件制造過(guò)程
[0039]通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)罩的強(qiáng)度和剛度CAE分析，設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)罩的加強(qiáng)區(qū)域，將3層碳纖維布裁剪成加強(qiáng)部位形狀。
[0040]將3?5層碳纖維布裁剪成發(fā)動(dòng)機(jī)罩外形展開(kāi)尺寸。
[0041]將多層碳纖維布按秩序和尺寸疊放好，兩層碳纖維布中采用少量噴膠進(jìn)行粘結(jié)固定。
[0042]在模具鋪放一層導(dǎo)流網(wǎng)、一層脫模布，然后將疊放好的多層碳纖維布放入模具中固定。
[0043]在多層碳纖維布上鋪放脫模布與導(dǎo)流網(wǎng)。
[0044]合模并對(duì)模腔抽真空，待真空度達(dá)到0.02MPa后開(kāi)啟模具澆口，注入樹(shù)脂。
[0045]待樹(shù)脂完全浸潤(rùn)碳纖維布后保持抽真空，關(guān)閉澆口。
[0046]開(kāi)啟模具加熱系統(tǒng)，將模具加熱到150°C保持60分鐘。
[0047]打開(kāi)模具，取出制件。
[0048]將成型完成的制件放入修邊模具，通過(guò)砂輪進(jìn)行修邊后得到最終零件。
[0049]對(duì)比分析
[0050]對(duì)同種外形尺寸的沖壓成形制成的高強(qiáng)鋼發(fā)動(dòng)機(jī)罩與本方法制成的碳纖維復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)罩進(jìn)行剛度、質(zhì)量對(duì)比。(見(jiàn)圖2、圖3)
[0051]通過(guò)剛度和質(zhì)量對(duì)比可知，相比于鋼制發(fā)動(dòng)機(jī)罩，6層碳纖維布制成的發(fā)動(dòng)機(jī)罩在扭轉(zhuǎn)剛度性能基本一致的情況下，重量降低45% ;7層碳纖維布制成的發(fā)動(dòng)機(jī)罩重量降低40%，剛度性能較優(yōu)；8層碳纖維布制成的發(fā)動(dòng)機(jī)罩重量降低30%，剛度性能大幅提升。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種碳纖維復(fù)合材料汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)罩的制造方法，其特征在于它包括以下步驟: (1)將碳纖維編織布裁剪成一定形狀，其中2?3層碳纖維布裁剪成內(nèi)板展開(kāi)外形，3?5層碳纖維布裁剪成發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板展開(kāi)外形； (2)在模具中預(yù)先鋪好脫模布，然后將各層碳纖維布按次序疊放好后放入模具中； (3)閉合模具，對(duì)模具模腔抽真空，同時(shí)在模具澆口處注入樹(shù)脂； (4)待樹(shù)脂完全浸潤(rùn)碳纖維布后，關(guān)閉模具澆口，繼續(xù)保持模腔抽真空狀態(tài)。 (5)通過(guò)模具內(nèi)置加熱棒對(duì)模具進(jìn)行恒溫加熱30?60分鐘； (6)打開(kāi)模具，取出制件； (7)將制件放入修邊模具，通過(guò)砂輪進(jìn)行修邊，得到最終零件。2.按照權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于:步驟(1)中的碳纖維布采用市售正交編織碳纖維布，單層厚度0.25?0.3_。3.按照權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于:步驟(1)中的碳纖維布先根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)罩外形尺寸進(jìn)行裁減，2?3層碳纖維布裁剪成內(nèi)板展開(kāi)外形，3?5層碳纖維布裁剪成發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板展開(kāi)外形。4.按照權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于:步驟(2)中所有碳纖維布均鋪好后放入模具。5.按照權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于:步驟(3)中樹(shù)脂材料為環(huán)氧樹(shù)脂和固化劑，環(huán)氧樹(shù)脂和固化劑配質(zhì)量比為4: 1。6.按照權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于:步驟(4)中采用真空栗對(duì)閉合模具內(nèi)抽真空，真空度為0.0lMPa。7.按照權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于:步驟(5)中所述的加熱溫度為150?200。。。
【專利摘要】本發(fā)明涉及碳纖維復(fù)合材料汽車(chē)零件加工制造的技術(shù)，具體為一種碳纖維復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)罩的制造方法，主要應(yīng)用于不等厚的碳纖維復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)罩的加工制造。其工藝流程是：碳纖維布裁剪--碳纖維布鋪層--多層碳纖維布置于模具中--真空灌注樹(shù)脂--真空加熱保溫--脫模取件--修邊。其特點(diǎn)是通過(guò)碳纖維布的裁剪設(shè)計(jì)，將不同外形的碳纖維布鋪層放入模具后一起進(jìn)行樹(shù)脂灌注，復(fù)合成型后的碳纖維復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)罩由于厚度不等，既滿足了發(fā)動(dòng)機(jī)罩的強(qiáng)度剛度要求，又可以減輕重量。
【IPC分類(lèi)】B29C70/36, B29L31/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105383070
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510660669
【發(fā)明人】孟正華, 郭巍, 王輝, 張勇
【申請(qǐng)人】丹陽(yáng)如錦汽車(chē)部件有限公司
【公開(kāi)日】2016年3月9日
【申請(qǐng)日】2015年10月12日