车用碳纤维复合材料帽型梁制备模具制造技术

本实用新型专利技术公开了车用碳纤维复合材料帽型梁制备模具，为克服帽型梁的制备难以对不同部位的强度进行调节、无法获得合理强度分布的问题，所述的车用碳纤维复合材料帽型梁制备模具包括上凹模(1)、下凹模(2)与充气袋(3)；充气袋(3)放置在下凹模(2)的下凹槽内，上凹模(1)通过其四角处的圆柱形的定位光孔套装在下凹模(2)四角处的圆柱形的定位光柱上而使上凹模(1)合盖在下凹模(2)上，上凹模(1)的上凹槽与下凹模(2)的下凹槽相对正并形成一个完整的型腔，上凹模(1)的上半圆形通孔与下凹模(2)的下半圆形通孔相对正并形成一个完整的圆柱通孔，充气袋(3)左端的进气加压管从完整的圆柱通孔伸出并充气泵输出端连接。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种车用零件的制备装置，更具体地说，本技术涉及车用碳纤维复合材料帽型梁制备模具。
技术介绍
碳纤维复合材料作为一种新型复合材料凭借其优秀的力学性能在很多行业得到了越来越广泛的应用。近年来，随着汽车轻量化技术的发展，复合材料的使用在汽车制造过程中得到广泛应用。其中碳纤复合材料相对于传统金属材料和其它复合材料具有高的比强度、比刚度、比吸能，在汽车行业中正在得到广泛的应用。帽型梁是车身主要承载梁中普遍采用的设计形式，其有稳定性和防撞性好，帽形梁接触面积大，在断裂处不会形成尖角，能更好的保护驾驶员安全。采用碳纤维复合材料代替传统金属材料制作车身结构中所需的帽型梁可以在不降低其力学性能的前提下，实现车身的轻量化。在实际应用过程中，在要求零件高强度的同时，往往还要求其整体或局部具有足够的塑性或韧性，以满足碰撞、连接等方面的要求。在碳纤维复合材料成型过程中其局部强度难以控制，但是实际工程设计要求往往需要实现梁的变强度控制。通过纤维布的铺层数量改变厚度虽然可以改变碳纤维复合材料的力学性能，但是变截面处会产生应力集中现象，导致该局部的强度极差，在碳纤维复合材料的制备过程中改变板厚会大幅度的提高成本然后提高性能而且在实际操作中很难实现。通过改变固化问题其不易达到局部固化的效果Ο参阅图1，碳纤维复合材料模压工艺流程如图中所示。而现有的工艺流程制备车用帽型梁存在的几个问题为:(1)在制备车用帽型梁传统方法侧面不易受压，导致侧面的力学性能较差。(2)在制备车用帽型梁传统方法容易发生受力不均匀，导致发生试件圆弧过渡的位置力学性能较大。(3)车用碳纤维复合材料帽型梁的强度控制通过控制板厚可以实现，但是增加板厚不仅大幅度的提高了板件的制造成本而且在变截面位置出现应力集中。(4)车用碳纤维复合材料帽型梁的小区域变强度通过模压成型技术目前难以实现。因此，需要在现有碳纤维复合材料模压成型工艺流程中，需要设计新的模具，增加新的工艺方法，保证通过模压成型可以制备高性能的车用碳纤维复合材料帽型梁，同时通过增设新的工艺方法来控制碳纤维复合材料帽型梁的强度，可以制备车用碳纤维复合材帽型梁。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是克服了现有技术存在碳纤维复合材料帽型梁模压成型过程中难以对不同部位的强度进行有效调节、无法获得合理强度分布的问题，提供了车用碳纤维复合材料帽型梁制备模具及方法。为解决上述技术问题，本技术是采用如下技术方案实现的:所述的车用碳纤维复合材料帽型梁制备模具包括上凹模、下凹模与充气袋；充气袋放置在下凹模的下凹槽内，上凹模通过其四角处的圆柱形的定位光孔套装在下凹模四角处的圆柱形的定位光柱上而使上凹模合盖在下凹模上，上凹模的上凹槽与下凹模的下凹槽相对正并形成一个完整的型腔，上凹模的上半圆形通孔与下凹模的下半圆形通孔相对正并形成一个完整的圆柱通孔，充气袋左端的进气加压管从完整的圆柱通孔伸出并与充气栗输出端连接。技术方案中所述的上凹模为长方体式结构件，在长方体的一侧面的中心处向内设置一个长方体式上凹槽，上凹槽的四槽壁的内壁面依次与上凹模的相对应的四端面的距离相等，上凹槽的底面依次与前后两槽壁的内壁面采用圆柱面圆滑过渡连接，上凹槽四角外侧的上凹模上设置有四个圆柱形的定位光孔，四个圆柱形的定位光孔依次距上凹模四个直角处的两端面的距离相等，在上凹槽的左槽壁的顶端的中间位置设置一个上半圆形通孔，上半圆形孔与上凹槽连通。技术方案中所述的下凹模为长方体式结构件，在长方体的一侧面的中心处向下设置一个长方体式下凹槽，下凹槽的四槽壁的内壁面依次与下凹模的相对应的四端面的距离相等，下凹槽的底面依次与前后两槽壁的内壁面采用圆柱面圆滑过渡连接，下凹槽四角外侧的下凹模上设置有四个圆柱形的定位光柱，四个圆柱形的定位光柱依次距下凹模四个直角处的两端面的距离相等，四个圆柱形的定位光柱与上凹模上的四个圆柱形的定位光孔对正，在下凹槽的左槽壁的顶端的中间位置设置一个下半圆形通孔，下半圆形孔与下凹槽连通。技术方案中所述的下凹模与上凹模的外形尺寸相等，下凹模与上凹模上的下凹槽与上凹槽几何尺寸相等；下凹模与上凹模上的下半圆形通孔与上半圆形通孔几何尺寸相等，下半圆形通孔与上半圆形通孔的回转轴线和下凹槽与上凹槽的纵向对称面共面。技术方案中所述的充气袋是一个形状、大小和上凹模与下凹模合装在一起所形成的内腔完全相同的长方体形的空心壳体件，充气袋上壁、前壁、下壁与后壁中相邻两壁之间采用圆柱面圆滑过渡连接，充气袋采用聚四氟乙烯材质，充气袋的厚度为2?5_。与现有技术相比本技术的有益效果是:1.本技术所述的车用碳纤维复合材料帽型梁制备模具及方法中采用的模压工艺解决了传统的模压工艺用来制备碳纤维复合材料帽型梁存在的困难，通过模具腔内压力给碳纤维复合材料帽型梁试件压力，达到试件制备过程中所需要的压力。2.本技术所述的车用碳纤维复合材料帽型梁制备模具中的模具设计跟传统模具设计有很大的区别，其上下模都为凹模，内腔为帽型梁形状，该模具可以制备任意厚度的帽型梁。在模压过程中只有边缘位置受压，模具型腔内无填充物的情况下不受任何压力，试件压力实际是由腔外和腔内共同提供，这样可以使试件上下表面受到相同的压力值，不存在压力差。3.本技术所述的车用碳纤维复合材料帽型梁制备模具中选用的聚四氟乙烯材料袋是一种理想的实现本技术工艺方法的材料，其耐高温、在固化温度下不会产生自身变形和材料溶解，聚四氟乙烯这种材料不与树脂固化过程中发生任何反应，其表面光滑，从模具中取出十分方便。4.本技术所述的车用碳纤维复合材料帽型梁制备模具及方法中帽型梁强度的控制方法为采用控制碳纤维复合材料界面的断裂韧度，具体实施方法为在层间添加脱层促进剂和脱层抑制剂。该方法具备操作简单，在应力区域平滑，可以将多梯度的改变碳纤维复合材料强度，同时可以控制碳纤维复合材料梁微小区域的强度。碳纤维复合材料界面的断裂韧度通常通过两种方法改变:一种方法是依靠碳纤维复合材料的组元的固有性能；另一种是取决于纤维-基体界面的合适控制。在碳纤维复合材料中的基质和基体都已选择好的情况下，通过第二种方法采用合适的物质及层间分离终止剂和促进剂可以增加或降低碳纤维复合材料的断裂韧度，从而改变其力学性能。【附图说明】下面结合附图对本技术作进一步的说明:图1为碳纤维复合材料传统模压成型工艺的流程框图；图2为本技术所述的车用碳纤维复合材料帽型梁制备模具结构组成主视图上的全剖视图；图3为本技术所述的车用碳纤维复合材料帽型梁制备模具中的上凹模结构组成的轴测投影视图；图4为本技术所述的车用碳纤维复合材料帽型梁制备模具中的下凹模结构组成的轴测投影视图；图5为本技术所述的车用碳纤维复合材料帽型梁制备模具中的聚四氟乙烯材质的充气后的充气袋的轴测投影视图；图6为本技术所述的车用碳纤维复合材料帽型梁制备模具中的聚四氟乙烯材质的充气后的充气袋主视图上的全剖视图；图7为本技术所述的车用碳纤维复合材料单帽型梁的轴测投影视图；图8为本技术所述的车用碳纤维复合材料双帽型梁的轴测投影视图；图9为本技术所述的车用碳纤维复合材料变强度双帽型梁制备方法的流程框图；图中:1.上凹模，2.下凹模，3.充气袋。【具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车用碳纤维复合材料帽型梁制备模具，其特征在于，所述的车用碳纤维复合材料帽型梁制备模具包括上凹模(1)、下凹模(2)与充气袋(3)；充气袋(3)放置在下凹模(2)的下凹槽内，上凹模(1)通过其四角处的圆柱形的定位光孔套装在下凹模(2)四角处的圆柱形的定位光柱上而使上凹模(1)合盖在下凹模(2)上，上凹模(1)的上凹槽与下凹模(2)的下凹槽相对正并形成一个完整的型腔，上凹模(1)的上半圆形通孔与下凹模(2)的下半圆形通孔相对正并形成一个完整的圆柱通孔，充气袋(3)左端的进气加压管从完整的圆柱通孔伸出并充气泵输出端连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：庄蔚敏，敖文宏，刘西洋，解东旋，杨冠男，徐纪栓，李冰娇，胡哲，张凯希，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林;22