碳纖維地鐵車體底架及其制造方法技術

本發明專利技術公開碳纖維地鐵底架及其制造方法，地鐵底架包括橫筋、鋪貼在橫筋上的下蒙皮，放置在上、下蒙皮之間的夾層蜂窩材料，以及上蒙皮。本發明專利技術還公開了所述碳纖維地鐵底架的制備方法，包括以下步驟：（1）鋪貼底架橫筋，并將泡沫材料嵌入到橫筋的凹槽區域；（2）鋪貼下蒙皮，并在規定層數鋪貼加強層；（3）膠接走線管與蜂窩材料，并做好孔隙填充；（4）鋪貼上蒙皮，并在規定層數鋪貼加強層。上述過程橫筋、上蒙皮、下蒙皮采用OOA工藝固化，其中，橫筋與下蒙皮整體固化。與傳統的鋁合金和不銹鋼材料不同，采用碳纖維材料制備的地鐵底架承載能力大、剛性好、自重輕，抗沖擊性能優異，同時使用壽命長。

Carbon fiber subway car body underframe and manufacturing method thereof

The invention discloses a carbon fiber subway underframe and a manufacturing method thereof, wherein, the subway underframe comprises a transverse bar, a lower skin arranged on the transverse bar, a sandwich honeycomb material placed between the upper and lower skins, and an upper skin. The invention also discloses a preparation method of the carbon fiber tube chassis, which comprises the following steps: (1) paving frame cross rib, and the foam material is embedded into the groove area of transverse reinforcement; (2) laying under the skin, and within the stipulated number of paving layer of reinforcement; (3) adhesive go line tube and honeycomb material, and make the pore filling; (4) laying on the skin, and in terms of strengthening layer paving layer. The process, the transverse bar, the upper skin and the lower skin are solidified by the OOA process, wherein the transverse bar and the lower skin are integrally solidified. Different from the traditional aluminum alloy and stainless steel material, the Metro underframe made of carbon fiber material has the advantages of large load capacity, good rigidity, light weight, excellent shock resistance and long service life.

【技術實現步驟摘要】
碳纖維地鐵車體底架及其制造方法
本專利技術涉及地鐵車輛
，尤其涉及碳纖維地鐵車體底架及其制造方法。
技術介紹
近些年受到金屬材料成本不斷攀升及其重量過重的影響，且由于復合材料的不斷開發與演進，例如地鐵就有改用碳纖維復合材料的趨勢，由于碳纖維材料具有重量輕、強度高及彈性好等特性，它的變形回彈能力、能量吸收與釋放的效率均遠超過鋼材與鋁合金材料。現有的地鐵底架主要使用金屬材料，它存在重量大，耐腐蝕性差，使用周期短等缺點。而碳纖維材料具有比強度與比模量高、制件力學性能優異、安全性高、可設計性好特點廣泛應用在各個
，充分的滿足較高的裝配精度要求。減輕車身自重不僅可以節省材料，減少動力耗能，而且可以降低車輛磨耗，延長使用壽命，帶來巨大的經濟效益。一般車體承載結構的重量約占車輛總總重量的20%-25%，因此，減重車體承載結構具有現實意義。
技術實現思路
針對上述存在的問題，本專利技術旨在提供碳纖維地鐵車體底架及其制造方法，該地鐵車體支架能夠提高碳纖維地鐵底架的強度，降低走線管的重量。為了實現上述目的，本專利技術所采用的技術方案如下：碳纖維地鐵車體底架，所述車體底架包括橫筋、上蒙皮、下蒙皮以及蜂窩夾層，所述下蒙皮底部橫向且并列設置若干所述橫筋，所述蜂窩夾層設在所述上蒙皮和下蒙皮之間，所述橫筋為泡沫夾心結構。作為優選，所述上蒙皮與所述下蒙皮之間膠接有走線管。作為優選，所述走線管設在所述蜂窩夾層與所述下蒙皮之間。作為優選，所述上蒙皮、所述下蒙皮以及所述橫筋均采用碳纖維預浸料。作為優選，所述碳纖維預浸料是具有阻燃性的預浸料。一種碳纖維地鐵車體底架的制造方法，包括以下步驟：1）橫筋預制體制備及泡沫填充：按照擬加工產品結構圖編排預浸料，裁剪，在模具上鋪貼成型橫筋蒙皮層，再在橫筋蒙皮表面從下往上依次鋪放可剝布、隔離膜、透氣氈、真空袋并利用密封膠帶密封，并熱壓實，制備出橫筋預制體，清理干燥泡沫材料，在干燥后的泡沫材料表面覆蓋一層膠膜，利用膠接工藝將泡沫材料粘接到橫筋預制體凹槽處，并熱壓實；2）橫筋與下蒙皮整體固化成型：以激光投影線為鋪貼基準線將裁剪好的上蒙皮預浸料鋪貼在模具上，鋪貼層數分為整體鋪貼層與加強層，將邊緣處預浸料修剪至鋪貼余量線處，利用碳纖維地鐵底架模具的加熱系統整體固化橫筋與上蒙皮；3）膠接走線管與蜂窩夾層：打磨走線管膠接面，去除掉樹脂層，以激光投影線為鋪貼基準線在上蒙皮表面鋪貼膠膜，以激光投影線為基準線放置走線管，同時布置蜂窩夾層位置，在走線管、蜂窩夾層的上方放置均壓板，固化膠接；4）鋪貼上蒙皮：以激光投影線為鋪貼基準線將裁剪的預浸料鋪貼在模具上，鋪貼層數分為整體鋪貼層與加強層，將邊緣處預浸料修剪至鋪貼余量線處，并熱壓實，待固化；5）底架成型：依次鋪放一層可剝布、無孔隔離膜、透氣氈，并整理，使之盡量貼合模具，用清潔布擦拭模具邊緣布置密封膠條處，并制袋測真空度，真空度在920mbar以上，15min后關閉真空，5min內真空壓力下降超過50mbar，應檢查漏點重新進行密封，直到符合要求為止。作為優選，所述橫筋的數量為40個，以劃定的中心線為基準對稱分布在模具上。作為優選，所述步驟（2）與（4）中，鋪貼預浸料過程中，每3-8層熱壓實一次，鋪貼第一層時單獨熱壓實。作為優選，在所述走線管與蜂窩夾層，走線管與上蒙皮，蜂窩夾層與蒙皮的接觸處需填充發泡膠。作為優選，所述的步驟（5）中，固化升溫速率控制在1-3℃/min，固化結束后降溫速率要小于2℃/min，保溫階段的溫度和時間以滯后熱電偶為準。本專利技術的有益效果是：與現有技術相比，本專利技術具有如下顯著的效果：（1）本專利技術利用復合材料OOA成型工藝，相比于傳統的熱壓罐成型大大的降低了制造成本。（2）本專利技術碳纖維地鐵底架使用的預浸料為阻燃預浸料，大大提高了地鐵底架的安全性能。（3）本專利技術碳纖維地鐵底架使用的走線管具有電磁屏蔽效果。（4）本專利技術碳纖維地鐵底架具有高強度、高模量、輕量化的特點。（5）本專利技術碳纖維地鐵底架大大的提高了地鐵底架的防腐蝕能力和使用壽命。（6）本專利技術碳纖維地鐵底架由于其制備材料性能優異，且結構的設計合理，有很好的耐高溫、高壓的特性。（7）本專利技術的碳纖維地鐵底架抗沖擊性和抗沖擊回彈變形能力強。（8）本專利技術的碳纖維地鐵底架可廣泛應用于各個
附圖說明圖1碳纖維地鐵底架結構示意圖。圖2為圖1中D部分的放大圖。圖3蜂窩夾層與走線管排布示意圖俯視圖。其中：1-蜂窩夾層，2-上蒙皮，3-下蒙皮，4-橫筋，5-走線管。具體實施方式為了使本領域的普通技術人員能更好的理解本專利技術的技術方案，下面結合附圖和實施例對本專利技術的技術方案做進一步的描述。實施例：參照附圖1-3所示，碳纖維地鐵車體底架，所述車體底架包括橫筋4、上蒙皮2、下蒙皮3以及蜂窩夾層1，所述下蒙皮3底部橫向且并列設置若干所述橫筋4，所述橫筋4為凹槽形結構，在所述凹槽形結構內加工有泡沫夾心層，所述橫筋4為U型凹槽，且在U型凹槽兩邊均設有連接觸角，增大橫筋4與下蒙皮3之間的接觸面積，進而提高固化連接的穩定性；所述蜂窩夾層1設在所述上蒙皮2和下蒙皮3之間，所述橫筋4為泡沫夾心結構，橫筋4數量為40個，所述上蒙皮2、所述下蒙皮3以及所述橫筋4均采用碳纖維預浸料，所述的碳纖維地鐵底架采用OOA工藝成型。在本專利技術中，所述上蒙皮2與所述下蒙皮3之間膠接有走線管5，所述走線管5設在所述蜂窩夾層1與所述下蒙皮3之間，在走線管5與蜂窩夾層1，走線管5與上蒙皮2，蜂窩夾層1與蒙皮的接觸處需填充發泡膠。上述碳纖維地鐵底架的制備方法，包括以下步驟：（1）橫筋4預制體制備及泡沫填充：將預浸料按照擬加工產品的結構圖編排，裁剪成符合要求的大小和形狀，然后按擬加工產品的結構圖編排預浸料在模具上的順序與位置鋪貼成型橫筋4蒙皮，將所述成型后的橫筋4蒙皮表面鋪放輔助材料熱定型，然后將泡沫材料放在加熱設備里120℃干燥100min，將干燥后的泡沫，表面覆一層膠膜，利用膠接工藝將泡沫材料粘接到橫筋4預制體凹槽區域，并熱壓實得到橫筋4，橫筋4需要制備40根，以劃定的中心線為基準對稱分布在模具上；（2）橫筋4與下蒙皮3整體固化成型：以激光投影線為鋪貼基準線將裁剪成指定形狀的預浸料鋪貼在模具上，鋪貼層數分為整體鋪貼層與加強層，鋪貼順序按擬加工產品的結構圖編排，鋪貼預浸料過程中，在鋪貼過程中每4層熱壓實一次，鋪貼第一層時單獨熱壓實；鋪貼完畢后將邊緣處預浸料修剪至鋪貼余量線處，利用碳纖維地鐵底架模具的加熱系統固化成型橫筋4與下蒙皮3，固化制度為60-100℃固化100min，100-150℃保溫100min，固化升溫速率控制在1-3℃/min，固化結束后降溫速率要小于2℃/min，保溫階段的溫度和時間以滯后熱電偶為準，固化結束后脫除輔助材料，清理并打磨表面；（3）膠接走線管5與蜂窩夾層1：打磨走線管5膠接面，需沿著纖維方向打磨，需打磨至去除膠接面樹脂層，以激光投影線為鋪貼基準線在下蒙皮3表面鋪貼膠膜，如圖2所示，以激光投影線為基準線放置走線管5，同時布置蜂窩夾層1位置，在在走線管5與蜂窩夾層1，走線管5與下蒙皮3，蜂窩夾層1與蒙皮的接觸處需填充單向帶和發泡膠，然后在走線管5、蜂窩夾層1的上方放置均壓板，鋪放輔助材料，固化膠接，固化溫度為120±5℃，保溫90min本文檔來自技高網...

【技術保護點】
碳纖維地鐵車體底架，其特征在于：所述車體底架包括橫筋、上蒙皮、下蒙皮以及蜂窩夾層，所述蜂窩夾層設在所述上蒙皮和下蒙皮之間，所述下蒙皮底部橫向且并列設置若干所述橫筋，所述橫筋為凹槽形結構，在所述凹槽形結構內加工有泡沫夾心層。

【技術特征摘要】
1.碳纖維地鐵車體底架，其特征在于：所述車體底架包括橫筋、上蒙皮、下蒙皮以及蜂窩夾層，所述蜂窩夾層設在所述上蒙皮和下蒙皮之間，所述下蒙皮底部橫向且并列設置若干所述橫筋，所述橫筋為凹槽形結構，在所述凹槽形結構內加工有泡沫夾心層。2.根據權利要求1所述的碳纖維地鐵車體底架，其特征在于：所述上蒙皮與所述下蒙皮之間膠接有走線管。3.根據權利要求2所述的碳纖維地鐵車體底架，其特征在于：所述走線管設在所述蜂窩夾層與所述下蒙皮之間。4.根據權利要求3所述的碳纖維地鐵車體底架，其特征在于：所述上蒙皮、下蒙皮以及所述橫筋均采用碳纖維預浸料。5.根據權利要求4所述的碳纖維地鐵車體底架，其特征在于：所述碳纖維預浸料是具有阻燃性的預浸料。6.碳纖維地鐵車體底架的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：1）橫筋預制體制備及泡沫填充：按照擬加工產品結構圖編排預浸料，裁剪，在模具上鋪貼成型橫筋蒙皮層，再在橫筋蒙皮表面從下往上依次鋪放可剝布、隔離膜、透氣氈、真空袋并利用密封膠帶密封，熱壓實，制備出橫筋預制體，清理干燥泡沫材料，在干燥后的泡沫材料表面覆蓋一層膠膜，利用膠接工藝將泡沫材料粘接到橫筋預制體的凹槽處，并熱壓實；2）橫筋與下蒙皮整體固化成型：以激光投影線為鋪貼基準線將裁剪好的上蒙皮預浸料鋪貼在模具上，鋪貼層數分為整體鋪貼層與加強層，將邊緣處預浸料修剪至鋪貼余量線處，利用碳纖維地鐵底架模具的加熱系統整體固化橫筋與下蒙皮；3）膠接走線管與蜂窩夾層：打磨走線管膠接面，去除掉樹脂層，以激光投影線為鋪貼基準線在上蒙皮表面鋪貼膠膜，以激光投影線為基準線放置走線管，同時布置蜂窩夾層...

【專利技術屬性】
技術研發人員：曹宇，商莉，陳征輝，陳林，王林臣，
申請(專利權)人：江蘇恒神股份有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇,32