中空車輛零部件的成型方法及中空車輛零部件和汽車技術(shù)

本公開涉及一種中空車輛零部件的成型方法及中空車輛零部件和汽車，該方法包括如下步驟：a、制備充氣芯模并向所述充氣芯模的表面涂覆可固化的熱塑性樹脂并定型，得到定型芯模；b、在所述定型芯模的表面編織纖維以形成至少一層編織層，得到預(yù)成型件；c、將所述預(yù)成型件送入固化劑甬道中并依次通過所述固化劑甬道中的加熱段和涂覆段，得到混合固化劑后的預(yù)成型件；d、將所述混合固化劑后的預(yù)成型件送入固化甬道中固化成型，然后將所述充氣芯模放氣后取出，得到中空車輛零部件。該方法的自動化程度高，可以滿足車輛零部件的規(guī)?；a(chǎn)，所生產(chǎn)的中空車輛零部件機(jī)械性能好，成本低，且輕量化效果顯著，是鈑金件、沖壓件的良好替代品。

Method for forming hollow vehicle parts and hollow vehicle parts and automobiles

The invention relates to a method for forming hollow vehicle parts and hollow vehicle parts and the vehicle, the method comprises the following steps: A, surface preparation and inflation core mold to the inflation core mold coating curable thermoplastic resin and forming setting core mould; surface B, in the core setting die to form at least one layer of woven fiber braid, obtained preform; C, the preform into the corridor and turn the curing agent by the curing agent in the corridor heating section and coating, get the preform mixed curing agent; D, the hybrid preform a curing agent after curing curing into the corridor, then the inflatable mandrel bleed out, the hollow vehicle parts. The method has a high degree of automation, large-scale production can meet the vehicle parts, vehicle parts and mechanical properties of hollow production, low cost, and lightweight effect, is a good substitute for sheet metal stamping.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
中空車輛零部件的成型方法及中空車輛零部件和汽車
本公開涉及復(fù)合材料
，具體地，涉及一種中空車輛零部件的成型方法及中空車輛零部件和汽車。
技術(shù)介紹
隨著能源危機(jī)和環(huán)境危機(jī)的日益突出，汽車輕量化已經(jīng)成為了汽車工業(yè)發(fā)展的必然選擇。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有比強(qiáng)度比模量高、耐高溫、抗疲勞性好、可設(shè)計性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航天航空領(lǐng)域。然而由于落后的成型工藝和不成熟的結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)使纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在汽車工業(yè)中尚未獲得大規(guī)模的應(yīng)用。已有的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料成型方法主要有手糊成型、纏繞成型、拉擠成型、模壓成型、袋壓成型、注射成型和樹脂傳遞塑模成型(RTM)等。具有中空結(jié)構(gòu)的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制品一般采用RTM方法生產(chǎn)。中國專利CN105538737A將中空夾心織物裁剪成需要形狀后與樹脂進(jìn)行復(fù)合，然后經(jīng)過熟化、卷繞、切割等步驟，得到中空夾心織物預(yù)浸料，再將其置于模具中加熱固化得到成品。該方法只能分段進(jìn)行，每個零件需置于模具中單獨(dú)固化，且應(yīng)沿用了傳統(tǒng)的模壓工藝，無法實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本公開的目的是提供一種中空車輛零部件的成型方法及中空車輛零部件和汽車，該方法的自動化程度高，可以滿足車輛零部件的規(guī)?；a(chǎn)，所生產(chǎn)的中空車輛零部件機(jī)械性能好，成本低，且輕量化效果顯著，是鈑金件、沖壓件的良好替代品。為了實現(xiàn)上述目的，本公開第一方面：提供一種中空車輛零部件的成型方法，該方法包括如下步驟：a、制備充氣狀態(tài)下與目標(biāo)車輛零部件在幾何形狀上相匹配的充氣芯模并在所述充氣狀態(tài)下向所述充氣芯模的表面涂覆可固化的熱塑性樹脂并定型，得到定型芯模；b、在所述定型芯模的表面編織纖維以形成至少一層編織層，得到預(yù)成型件；c、將所述預(yù)成型件送入固化劑甬道中并依次通過所述固化劑甬道中的加熱段和涂覆段；在所述加熱段中，所述預(yù)成型件被預(yù)加熱至熱塑性樹脂熔融；在所述涂覆段中，熔融的熱塑性樹脂與固化劑混合，得到混合固化劑后的預(yù)成型件；d、將所述混合固化劑后的預(yù)成型件送入固化甬道中固化成型，然后將所述充氣芯模放氣后取出，得到中空車輛零部件。優(yōu)選地，步驟a中的所述充氣芯模的材料為選自乙烯-辛烯共聚物、聚醚酰亞胺、聚苯硫醚、聚氨酯、環(huán)氧樹脂和硅橡膠中的至少一種，所述充氣芯模具有充氣閥門。優(yōu)選地，步驟a中的所述樹脂為選自熱塑性環(huán)氧樹脂、熱塑性聚氨酯樹脂和熱塑性丙烯酸樹脂中的至少一種。優(yōu)選地，步驟b中的所述纖維包括增強(qiáng)纖維和樹脂纖維，所述增強(qiáng)纖維和樹脂纖維的體積比為1:(0.4-2.5)。優(yōu)選地，所述增強(qiáng)纖維為選自碳纖維、超高分子量聚乙烯纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維和玻璃纖維中的至少一種；所述樹脂纖維為選自熱塑性環(huán)氧樹脂纖維、熱塑性聚氨酯樹脂纖維和熱塑性丙烯酸樹脂纖維中的至少一種。優(yōu)選地，步驟b中的所述編織包括二維二向編織、二維三向編織、三維三向編織、三維四向編織和三維五向編織中的至少一種。優(yōu)選地，步驟b中的所述編織層的層數(shù)為1-30層。優(yōu)選地，該方法還包括：步驟c中，所述預(yù)成型件被預(yù)加熱至熱塑性樹脂熔融的溫度但不發(fā)生固化。優(yōu)選地，所述涂覆段包括固化劑槽，所述固化劑槽的內(nèi)側(cè)由外至內(nèi)地設(shè)置有第一剛性網(wǎng)狀支架、水性半透膜和第二剛性網(wǎng)狀支架，所述固化劑置于所述固化劑槽內(nèi)并通過所述水性半透膜以與所述樹脂和/或所述纖維混合。優(yōu)選地，步驟c中的所述固化劑為選自封閉性異氰酸酯固化劑、胺類固化劑和聚酰胺類固化劑中的至少一種。優(yōu)選地，步驟d中的所述固化成型包括：向所述充氣芯模內(nèi)充氣以通過充氣壓力使所述混合固化劑后的預(yù)成型件固化成型，所述充氣芯模的充氣壓力為2-160MPa。優(yōu)選地，步驟的d中的所述固化甬道的內(nèi)徑比所述混合固化劑后的預(yù)成型件的外徑大0.1-5mm。優(yōu)選地，該方法還包括將固化成型后的中空車輛零部件進(jìn)行表面修整的步驟。本公開第二方面：提供一種由本公開第一方面所述的方法制備的中空車輛零部件。本公開第三方面：提供一種車輛，該車輛包括本公開第二方面所述的中空車輛零部件。通過上述技術(shù)方案，本公開提供的中空車輛零部件的成型方法加工自動化程度高、成型快，可以實現(xiàn)中空車輛零部件的自動化和規(guī)?；a(chǎn)，通過改變編織工藝、芯模形態(tài)、固化甬道形態(tài)等調(diào)整零部件結(jié)構(gòu)，可以滿足不同車型及部位對零部件的裝配補(bǔ)強(qiáng)要求。采用本公開提供的方法制備的中空車輛零部件的機(jī)械性能好，成本低，且輕量化效果顯著，是鈑金件、沖壓件的良好替代品。本公開的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實施方式部分予以詳細(xì)說明。附圖說明附圖是用來提供對本公開的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本公開，但并不構(gòu)成對本公開的限制。在附圖中：圖1是本公開提供的中空車輛零部件的成型方法的流程圖；圖2是本公開提供的中空車輛零部件的成型方法中的固化劑甬道的側(cè)視圖；圖3是本公開提供的中空車輛零部件的成型方法中的固化劑甬道的涂覆段的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本公開提供的中空車輛零部件的成型方法中的固化甬道的側(cè)視圖；圖5是本公開提供的中空車輛零部件的成型方法中的固化甬道的示意圖；圖6是本公開提供的中空車輛零部件的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說明1大錠纖維2導(dǎo)絲架3小錠纖維4充氣芯模5編織6預(yù)成型件7增強(qiáng)區(qū)域8固化劑甬道9固化甬道10帶芯模的零部件11不帶芯模的零部件12表面修整13裝配14固化劑甬道截面15固化劑槽16第一剛性網(wǎng)狀支架17水性半透膜18分段加熱裝置19充氣加壓管路20第二剛性網(wǎng)狀支架具體實施方式以下結(jié)合附圖對本公開的具體實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本公開，并不用于限制本公開。本公開第一方面，提供一種中空車輛零部件的成型方法，圖1是本公開提供的中空車輛零部件的成型方法的流程圖，該方法包括如下步驟：a、制備充氣狀態(tài)下與目標(biāo)車輛零部件在幾何形狀上相匹配的充氣芯模4并在所述充氣狀態(tài)下向所述充氣芯模4的表面涂覆可固化的熱塑性樹脂并定型，得到定型芯模；b、在所述定型芯模的表面編織纖維以形成至少一層編織層，得到預(yù)成型件6；c、將所述預(yù)成型件6送入固化劑甬道8中并依次通過所述固化劑甬道8中的加熱段和涂覆段；在所述加熱段中，所述預(yù)成型件被加熱至熱塑性樹脂熔融；在所述涂覆段中，熔融的熱塑性樹脂與固化劑混合，得到混合固化劑后的預(yù)成型件；d、將所述混合固化劑后的預(yù)成型件送入固化甬道9中固化成型，然后將所述充氣芯模放氣后取出，得到中空車輛零部件。根據(jù)本公開的第一方面，步驟a中的所述充氣芯?？梢杂赡透邷氐母唔g彈性體制成，例如，所述充氣芯模的材料可以為選自乙烯-辛烯共聚物(POE)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚苯硫醚(PPS)、聚氨酯、環(huán)氧樹脂和硅橡膠中的至少一種。所述充氣芯?？梢宰詭С錃庋b置，例如可以具有充氣閥門。充氣芯模可以根據(jù)目標(biāo)車輛零部件的內(nèi)表面結(jié)構(gòu)制成同樣的形狀，并預(yù)留充氣閥門以便隨時調(diào)整充氣壓力，將充氣芯模充氣至所需形狀的預(yù)充氣壓力可以為0.2-2MPa。充氣芯模充氣獲得所需結(jié)構(gòu)后，為了避免在后續(xù)編織的步驟以及除去芯模的步驟出現(xiàn)變形的情況，可以在芯模表面涂覆可固化的熱塑性樹脂形成薄膜，以將結(jié)構(gòu)進(jìn)一步固定下來。步驟a中的所述樹脂可以為選自熱塑性環(huán)氧樹脂、熱塑性聚氨酯樹脂和熱塑性丙烯酸樹脂中的至少一種，上述熱塑性樹脂可在常溫下行成一層樹脂薄膜以實現(xiàn)對充氣芯模的定型作用。除了可以固定充氣芯模形狀外，本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種中空車輛零部件的成型方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：a、制備充氣狀態(tài)下與目標(biāo)車輛零部件在幾何形狀上相匹配的充氣芯模并在所述充氣狀態(tài)下向所述充氣芯模的表面涂覆可固化的熱塑性樹脂并定型，得到定型芯模；b、在所述定型芯模的表面編織纖維以形成至少一層編織層，得到預(yù)成型件；c、將所述預(yù)成型件送入固化劑甬道中并依次通過所述固化劑甬道中的加熱段和涂覆段；在所述加熱段中，所述預(yù)成型件被預(yù)加熱至熱塑性樹脂熔融；在所述涂覆段中，熔融的熱塑性樹脂與固化劑混合，得到混合固化劑后的預(yù)成型件；d、將所述混合固化劑后的預(yù)成型件送入固化甬道中固化成型，然后將所述充氣芯模放氣后取出，得到中空車輛零部件。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種中空車輛零部件的成型方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：a、制備充氣狀態(tài)下與目標(biāo)車輛零部件在幾何形狀上相匹配的充氣芯模并在所述充氣狀態(tài)下向所述充氣芯模的表面涂覆可固化的熱塑性樹脂并定型，得到定型芯模；b、在所述定型芯模的表面編織纖維以形成至少一層編織層，得到預(yù)成型件；c、將所述預(yù)成型件送入固化劑甬道中并依次通過所述固化劑甬道中的加熱段和涂覆段；在所述加熱段中，所述預(yù)成型件被預(yù)加熱至熱塑性樹脂熔融；在所述涂覆段中，熔融的熱塑性樹脂與固化劑混合，得到混合固化劑后的預(yù)成型件；d、將所述混合固化劑后的預(yù)成型件送入固化甬道中固化成型，然后將所述充氣芯模放氣后取出，得到中空車輛零部件。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟a中的所述充氣芯模的材料為選自乙烯-辛烯共聚物、聚醚酰亞胺、聚苯硫醚、聚氨酯、環(huán)氧樹脂和硅橡膠中的至少一種，所述充氣芯模具有充氣閥門。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟a中的所述樹脂為選自熱塑性環(huán)氧樹脂、熱塑性聚氨酯樹脂和熱塑性丙烯酸樹脂中的至少一種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟b中的所述纖維包括增強(qiáng)纖維和樹脂纖維，所述增強(qiáng)纖維和樹脂纖維的體積比為1:(0.4-2.5)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述增強(qiáng)纖維為選自碳纖維、超高分子量聚乙烯纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維和玻璃纖維中的至少一種；所述樹脂纖維為選自熱塑性環(huán)氧樹脂纖維、熱塑性聚氨酯樹脂纖維和熱塑性丙烯酸樹脂纖維中的至少一...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：段瑛濤，孔凡忠，栗娜，單永彬，李文博，敬敏，張興龍，
申請(專利權(quán))人：北京汽車集團(tuán)有限公司，北京汽車研究總院有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：北京,11