一种大学生方程式赛车悬架用碳纤维管及粘接工艺制造技术

本发明专利技术具体涉及一种大学生方程式赛车悬架用碳纤维管及粘接工艺。目的是提供一种生产成本低、成型快、适合小品量制作的碳纤维管及粘接工艺。所述的粘接工艺包括用于形成碳纤维管外表面形状的外模，用于形成碳纤维管内表面形状的内模，所述的内模、外模的两端分别与铝合金接头、杆端接头连接，所述的铝合金接头上设置与车轮连接的向心轴承，所述的杆端接头上设置与车身连接的杆端轴承；所述的粘接工艺包括以下步骤：模具制作、碳纤维管成型、碳纤维管后处理。使用外模、内模结合的方法制作碳纤维管，使碳纤维管的内、外表面的精度高，且表面光滑，同时碳纤维管固化成型及碳纤维管与铝合金接头粘接是同时进行，节省了时间，提高了工作效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及赛车悬架
，具体涉及一种大学生方程式赛车悬架用碳纤维管及粘接工艺。
技术介绍
碳纤维复合材料已经从航空航天等高端领域逐步向民用领域普及，碳纤维管具有比重小、刚度大、强度高、耐腐蚀等优点，广泛用于医疗器械、体育器材中。但是由于其自身特性使碳纤维管的机械连接极为困难，所以使用胶水粘接则成为了一种比较简单高效的连接方式。如今，FSAE大学生方程式汽车大赛已经在大量使用碳纤维管与铝合金接头粘接的粘接制品作为赛车悬架系统的导向机构。现有的赛车前悬架通常使用双叉臂式悬架，其上、下叉臂的连杆可以使用碳纤维管替代传统的钢管或铝合金管，但是选择碳纤维管后，随之出现一个重要的问题，便是碳纤维与悬架铰接金属件的连接。一般采用胶粘剂将碳纤维管与铰接金属件粘接，因为胶连接对纤维破坏最小，产生的应力集中小，最后粘成一个件的总质量小，做出的表面非常光滑、制作工艺很简便、制作加工成本比较低。粘接的方式只适用于常规方式的固定管径的碳纤维管与铝接头的粘胶，专利CN201310543833.8中所述的一种机械手臂用碳纤维复合材料矩形空心管的制造方法，该方法以碳纤维复合材料为原材料，所述碳纤维复合材料为碳纤维预浸料，所述预浸料包括单向和织物预浸料，采用模压充气成型法制成矩形空心管。但是该方法中的外模具制作工艺复杂，且外模具制作后难以对其表面进行进一步的加工，因此外模充气的方法通常只适用于大批量的生产，而不适合小批量制作，且该方法只针对制作碳纤维空心管的工艺，而没有考虑到碳纤维管成型的同时与铝接头粘接的问题，因此使用该方法制作好碳纤维管后还需要再讲碳纤维管与铝接头粘接，工艺周期很长。而为了保证碳纤维管内径的精度，充气压力值较高，进一步增加了外模具的复杂程度。赛车悬架上的叉臂所用的碳纤维管通常为变截面管，因此碳纤维管无法购买成品，在实际制作中，只能选择较大管径的固定管径碳纤维管，但这样会产生浪费。另一个方法是制造一个变截面的内模具，将内模具两端与铝接头连接，然后在内模具外侧缠绕碳纤维布，该方法制作过程简单，但是制作完毕后，内模具通常无法从碳纤维管里取出来，针对这样的情况，有的内模具采用塑料泡沫材料，碳纤维管制作完毕后将汽油倒入碳纤维管内部溶解塑料泡沫，但是这种方法无法彻底清除内模具，且第二次使用时，仍需要重新制作内模具，非常麻烦。现有技术CN201510718040.4中所述的一种碳纤维复合材料薄壁曲线管件的制备方法，该方法使用泡沫芯模装入气袋中，然后利用真空泵对气袋进行抽真空处理，直至使气袋紧密包覆于泡沫芯模外，该方法可实现内膜的形状与碳纤维管形状相适应，但是实际操作中气袋表面容易出现褶皱，导致碳纤维管成型质量不好，且气袋内的压力较难控制，模具成型时还需要设置气源对气袋充气，增加了模具的成本。
技术实现思路
针对上述监测装置的不足，本专利技术具体涉及一种大学生方程式赛车悬架用碳纤维管及粘接工艺。目的是提供一种生产成本低、成型快、适合小批量制作的大学生方程式赛车悬架用碳纤维管及碳纤维管的粘接工艺。为实现上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种大学生方程式赛车悬架用碳纤维管的粘接工艺，包括用于形成碳纤维管外表面形状的外模，用于形成碳纤维管内表面形状的内模，所述的内模、外模的两端分别与铝合金接头、杆端接头连接，所述的铝合金接头上设置与车轮连接的向心轴承，所述的杆端接头上设置与车身连接的杆端轴承；所述的粘接工艺包括以下步骤：模具制作、碳纤维管成型、碳纤维管后处理；所述的碳纤维管成型步骤为：将表面均匀涂有环氧树脂的碳纤维布依次缠绕在杆端接头、内模、铝合金接头的外侧壁上；然后在碳纤维布外侧依次粘贴剥离层、真空薄膜层，接着将拆除了第三外层的外模重新安装在碳纤维布的外侧；使用密封条将碳纤维布外侧的真空薄膜层与内模内侧壁上设置的真空薄膜层之间的真空区域进行密封，并使用真空泵对真空区域抽真空然后保压一段时间，使缠绕在杆端接头、内模、铝合金接头外侧壁上的碳纤维布固化为碳纤维管。优选的，所述的模具制作步骤为：将外模的两端分别与杆端接头、铝合金接头连接，然后将内模浸入水中，使海绵体变软，然后将内模穿入铝合金接头、外模、杆端接头的内腔区域中；向海绵体中依次灌入无黏结剂干砂粉末、胶水，然后烘干海绵体，使海绵体膨胀，让剥离层与外模的内侧壁接触，一定时间后水溶性胶水与干砂粘接凝固，使海绵体硬化，然后拆除外模，将外模内侧壁上的第三外层拆除；所述的破胶液为含有生物酶的弱碱性水溶液。优选的，所述的碳纤维管后处理步骤为：将碳纤维管外侧粘贴的剥离层、真空薄膜层，以及外模拆除，然后向海绵体中灌入破胶液，当海绵体变软后，将内模从碳纤维管的内腔中抽出。一种大学生方程式赛车悬架用碳纤维管，赛车的前部两侧分别设置水平放置的V字形的上叉臂、下叉臂，所述的上叉臂位于下叉臂的正上方，所述的上叉臂、下叉臂包括V字形的铝合金接头，铝合金接头的V字形交点位置设置向心轴承，向心轴承与车轮连接；铝合金接头的V字形两端分别与一个碳纤维管的一端连接，两个碳纤维管的另一端上分别安装杆端接头，杆端接头上设置杆端轴承，杆端轴承与车身连接；内模、外模的两端分别与铝合金接头、杆端接头连接；所述碳纤维管从靠近车轮一侧的位置，向靠近车身一侧的位置，其内径逐渐增大。优选的，所述外模包括圆筒形第一外层，第一外层内设置可拆卸的第二外层、第三外层，第三外层的内侧面形状与碳纤维管的形状相适应。优选的，所述第一外层、第三外层的径向热膨胀系数小于第二外层的径向热膨胀系数，第一外层的刚度大于第三外层的刚度。优选的，所述第一外层的材料为铝合金，所述第二外层的材料为丁腈橡胶或硅橡胶。优选的，所述内模包括设置在最外侧的剥离层，从剥离层向内侧依次设置真空薄膜层、防水层、粘性层，粘性层的内侧设置海绵体。优选的，所述的海绵体为疏孔型或蜂窝型吸水海绵。优选的，所述的真空薄膜层由双向拉伸聚酞胺薄膜从外到内依次粘合镀铝聚对苯二甲酸乙二醇酷薄膜、高阻隔尼龙薄膜、聚乙烯一聚乙烯醇薄膜复合而成；所述的聚乙烯一聚乙烯醇薄膜由热封层、中间层、电晕层组成，所述热封层为重量比为3:1的线型低密度聚乙烯、茂金属聚乙烯树脂混合物，所述中间层为乙烯一聚乙烯醇树脂；电晕层为重量比为3:1的低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯树脂的混合物；所述聚乙烯一聚乙烯醇薄膜的热封层、中间层、电晕层的层间厚度比为3:2:1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大学生方程式赛车悬架用碳纤维管的粘接工艺，包括用于形成碳纤维管外表面形状的外模(9)，用于形成碳纤维管内表面形状的内模(8)，所述的内模(8)、外模(9)的两端分别与铝合金接头(3)、杆端接头(6)连接，所述的铝合金接头(3)上设置与车轮连接的向心轴承(4)，所述的杆端接头(6)上设置与车身连接的杆端轴承(7)；所述的粘接工艺包括以下步骤：模具制作、碳纤维管成型、碳纤维管后处理；其特征在于：所述的碳纤维管成型步骤为：将表面均匀涂有环氧树脂的碳纤维布依次缠绕在杆端接头(6)、内模(8)、铝合金接头(3)的外侧壁上；然后在碳纤维布外侧依次粘贴剥离层(82)、真空薄膜层(83)，接着将拆除了第三外层(93)的外模(9)重新安装在碳纤维布的外侧；使用密封条(86)将碳纤维布外侧的真空薄膜层(83)与内模(8)内侧壁上设置的真空薄膜层(83)之间的真空区域进行密封，并使用真空泵(87)对真空区域抽真空然后保压一段时间，使缠绕在杆端接头(6)、内模(8)、铝合金接头(3)外侧壁上的碳纤维布固化为碳纤维管(5)。

【技术特征摘要】
1.一种大学生方程式赛车悬架用碳纤维管的粘接工艺，包括用于形
成碳纤维管外表面形状的外模(9)，用于形成碳纤维管内表面形状的内
模(8)，所述的内模(8)、外模(9)的两端分别与铝合金接头(3)、
杆端接头(6)连接，所述的铝合金接头(3)上设置与车轮连接的向心
轴承(4)，所述的杆端接头(6)上设置与车身连接的杆端轴承(7)；
所述的粘接工艺包括以下步骤：模具制作、碳纤维管成型、碳纤维管后
处理；
其特征在于：所述的碳纤维管成型步骤为：将表面均匀涂有环氧树
脂的碳纤维布依次缠绕在杆端接头(6)、内模(8)、铝合金接头(3)
的外侧壁上；然后在碳纤维布外侧依次粘贴剥离层(82)、真空薄膜层
(83)，接着将拆除了第三外层(93)的外模(9)重新安装在碳纤维布
的外侧；使用密封条(86)将碳纤维布外侧的真空薄膜层(83)与内模
(8)内侧壁上设置的真空薄膜层(83)之间的真空区域进行密封，并
使用真空泵(87)对真空区域抽真空然后保压一段时间，使缠绕在杆端
接头(6)、内模(8)、铝合金接头(3)外侧壁上的碳纤维布固化为碳
纤维管(5)。
2.根据权利要求1所述的一种大学生方程式赛车悬架用碳纤维管的
粘接工艺，其特征在于：所述的模具制作步骤为：将外模(9)的两端
分别与杆端接头(6)、铝合金接头(3)连接，将内模(8)浸入水中，
使海绵体(81)变软，然后将内模(8)穿入铝合金接头(3)、外模(9)、
杆端接头(6)的内腔区域中；向海绵体(81)中依次灌入无黏结剂干
砂粉末、胶水，然后烘干海绵体(81)，使海绵体(81)膨胀，让剥离
层(82)与外模(9)的内侧壁接触，一定时间后当胶水与干砂粘接凝
固且海绵体(81)硬化，拆除外模(9)，并将外模(9)内侧壁上的第
三外层(93)拆除；所述的破胶液为含有生物酶的弱碱性水溶液。
3.根据权利要求1所述的一种大学生方程式赛车悬架用碳纤维管
的粘接工艺，其特征在于：所述的碳纤维管后处理步骤为：将碳纤维管

\t(5)外侧粘贴的剥离层(82)、真空薄膜层(83)，以及外模(9)拆除，
然后向海绵体(81)中灌入破胶液，当海绵体(81)变软后，将内模(8)
从碳纤维管(5)的内腔中抽出。
4.根据权利要求1至权利要求3所述的任意一种大学生方程式赛车
悬架用碳纤维管，其特征在于：赛车的前部两侧分别设置水平放置的V
字形的上叉臂(1)、下叉臂(2)，所述的上叉臂(1)位于下叉臂(2)
的正上方，所述的上叉臂(1)、下叉臂(2)包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：何灼馀，高隽淞，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：发明
国别省市：四川;51