纖維預製體、汽車底板與製造汽車底板纖維預製體的系統的製作方法
2023-09-23 11:24:35 2
專利名稱：纖維預製體、汽車底板與製造汽車底板纖維預製體的系統的製作方法
技術領域：
纖維預製體、汽車底板與製造汽車底板纖維預製體的系統技術領域[0001]本實用新型涉及一種汽車底板纖維預製體，特別是涉及一種適用於RTM成型工藝的汽車底板纖維預製體、利用所述預製體製造而得的汽車底板，以及用於製造所述纖維預製體的系統。
背景技術：
[0002]汽車底板作為汽車車身的主要部件之一，屬於大型複雜盒形結構件，傳統上是通過衝壓鋼材成型的方式來製造，這種成型方式不只造價高，製成的汽車底板重量較重。由於節能減排的迫切要求，汽車正朝著輕量化的方向發展，纖維增強複合材料具有強度高、重量輕的特點，用來取代鋼材作為汽車部件的工藝正得到廣泛的研究和運用。[0003]在纖維增強複合材料製造上，樹脂傳遞模塑(簡稱RTM)成型工藝由於環境汙染小、大型複雜結構製品可一次成型，產品精度高並且雙面光滑，成型後只需做小的修邊，非常適合汽車部件規模化生產的要求。傳統的RTM工藝的基本步驟包含:打開模具清理、纖維(或織物)鋪敷、閉合模具、注射樹脂、固化成型、開模取出製件。[0004]然而，目前使用RTM工藝製造汽車底板，是用手工進行纖維鋪敷，十分不便，會造成造價較高的鋼模被佔用的周期較長，使纖維鋪敷工序成為制約汽車底板規模化生產的瓶頸。實用新型內容[0005]本實用新型的目的是避免RTM工藝中因為手工進行纖維鋪敷而造成鋼模被佔用周期較長的問題，以利達成規模化生產。[0006]本實用新型的第一方面提供一種汽車底板纖維預製體，所述纖維預製體的結構包含:[0007]底面；[0008]圍壁，其由底面四周向上延伸並且包括二個基本平行的長向壁部及二個基本平行的橫向壁部；[0009]橫向肋，其跨接於所述長向壁部間並且由底面向上凸起；和[0010]長向肋，其跨接於所述橫向壁部間並且由底面向上凸起，所述長向肋與所述橫向肋是交叉相接的；[0011]所述底面、圍壁、橫向肋與長向肋共同界定出多個凹槽。[0012]在另一優選例中，所述預製體包含多個彼此迭接在一起的織物層，並且所述織物層共同形成所述結構。[0013]在另一優選例中，所述預製體還包含用於縫接部分或全部的所述織物層的縫線。[0014]在另一優選例中，所述預製體還包含用於粘合所述織物層的粘膠。[0015]在另一優選例中，所述每一織物層是由一條纖維布構成或由多條纖維布拼接而成的。[0016]在另一優選例中，所述預製體還包含由長向壁部及/或橫向壁部頂緣向外延伸的延伸部。[0017]在另一優選例中，所述長向肋的頂面高度高於橫向肋的頂面高度，並且橫向肋的頂面低於長向壁部的頂緣。[0018]本實用新型的第二方面提供一種汽車底板，其包括聚合物材料本體以及位於所述本體中的如前述本實用新型的汽車底板纖維預製體，並且所述預製體與所述聚合物材料本體是一體化的。[0019]本實用新型的第三方面提供一種製造汽車底板纖維預製體的系統，其包含汽車底板模具，以及可密封所述模具的成型面並且開設有與真空系統相通的開口的真空膜件，所述模具具有如前述本實用新型的纖維預製體的結構。
[0020]圖1是說明本實用新型預製體的較佳實施例的俯視示意圖。[0021]圖2是說明使用五個經縫接及黏接的織物層、成型模具、真空膜件、真空系統來製造本實用新型預製體時的正視示意圖。
具體實施方式
[0022]本發明人經過廣泛而深入的研究，首次發現，通過將纖維織物在造價較低的預製體成型模(例如木質模具)上較精確定位鋪敷、將纖維織物間先拼接及連接(例如用噴膠粘接或用聚酯線縫製)，之後對模具抽真空以使織物之間貼實來製得預製體的方法，由於預製體成型模不需加熱，因此可採用不耐熱、造價低的材質製造預製體成型模並且同時製造多套模具來實現量產，而且這種方式製得的預製體在起模、轉運時不會分散開，因此可單獨量產，還可實現機械抓手進行吸附抓取預製體、放置到模具內等一系列自動化操作。同時在RTM模具閉合和樹脂注射過程中不會發生織物(布)層移位。在此基礎上完成了本實用新型。[0023]下面結合具體實施例，進一步闡述本實用新型。應理解，這些實施例僅用於說明本實用新型而不用於限制本實用新型的範圍。[0024]汽車底板纖維預製體[0025]本實用新型中所述的汽車底板纖維預製體的結構包含:[0026]底面；[0027]圍壁，其由底面四周向上延伸並且包括二個基本平行的長向壁部及二個基本平行的橫向壁部；[0028]橫向肋，其跨接於所述長向壁部間並且由底面向上凸起；和[0029]長向肋，其跨接於所述橫向壁部間並且由底面向上凸起，所述長向肋與所述橫向肋是交叉相接的；[0030]所述底面、圍壁、橫向肋與長向肋共同界定出多個凹槽。[0031]在另一優選例中，所述預製體包含多個彼此迭接在一起的織物層，並且所述織物層共同形成所述結構。[0032]在另一優選例中，所述預製體還包含用於縫接部分或全部的所述織物層的縫線。[0033]在另一優選例中，所述預製體還包含用於粘合所述織物層的粘膠。[0034]在另一優選例中，所述每一織物層是由一條纖維布構成或由多條纖維布拼接而成的。[0035]在另一優選例中，所述織物層及纖維布包含玻璃纖維及/或碳纖維。[0036]在另一優選例中，所述預製體還包含由長向壁部及/或橫向壁部頂緣向外延伸的延伸部。[0037]在另一優選例中，所述長向肋的頂面高度高於橫向肋的頂面高度，並且橫向肋的頂面低於長向壁部的頂緣。[0038]參考圖1、2，本實用新型汽車底板纖維預製體的較佳實施例及其製備方法為:[0039](I)使用計算機輔助設計每層的織物裁剪圖，每一個織物層採用5塊精確裁剪的纖維布拼接而得；[0040](2)五層幹態織物層201在木質預製體成型模100上精確定位鋪敷(模面不需要塗脫模劑)；[0041](3)各個織物層之間用專用噴膠202粘接；[0042](4)四個轉角部位102用聚酯線203縫製得到預製體(轉角部位為起模和轉運時的主要承力部位，纖維層易鬆散開)。[0043](5)如圖2所示，在所述鋪敷好五層經粘合及縫合的預製體的木質預製體成型模100上鋪覆一個開設有開口 204並且通過接管200外接真空系統(圖未顯示)的塑料真空膜300，同時利用密封件400密封真空膜300周緣與成型模100接觸處；[0044](6)進行抽真空，利用真空負壓對預製體進行加壓3-5分鐘，使所有的織物層之間貼實、貼緊模面成型，因此製得本實施例的預製體。[0045]參考圖1，本實施例的預製體的結構包含底面11、圍壁12、橫向肋13、長向肋14。圍壁12由底面11四周向上延伸並且包括二個基本平行的長向壁部121及二個基本平行的橫向壁部122。橫向肋13跨接於所述長向壁部121間並且由底面11向上凸起。長向肋14跨接於所述橫向壁部122間並且由底面11向上凸起，所述長向肋14與所述橫向肋13是交叉相接的。所述底面11、圍壁12、橫向肋13與長向肋14共同界定出多個凹槽15。本實施例的預製體在被應用時，可實現機械抓手進行吸附抓取纖維預製體、放置模具內等一系列自動化操作，較佳的吸附位置例如圖1所示的六個虛線圓圈標示處。[0046]汽車底板[0047]本實用新型中所述的汽車底板包括聚合物材料本體以及位於所述本體中的如前述本實用新型的汽車底板纖維預製體，並且所述預製體與所述聚合物材料本體是一體化的[0048]由於本實用新型的汽車底板是將前述汽車底板纖維預製體放入一個與前述預製體成型模的結構基本相同但材質可耐熱的RTM鋼模、注膠、加熱、固化、冷卻及脫模後製備而得，因此製得的汽車底板的結構基本與前述預製體相同，為節省篇幅而未顯示圖示。[0049]製造汽車底板纖維預製體的系統[0050]參考圖2，本實用新型的製造汽車底板纖維預製體的系統的一個實施例包含汽車底板模具100，以及可密封所述模具100的成型面並且開設有與真空系統相通的開口 204的真空膜件300，所述模具100具有如前述本實用新型的纖維預製體的結構。[0051]本發明的主要有益效果包括:[0052]1.纖維預製體的織物層之間具有一定的粘接強度，保證預製體在起模、轉運時不會分散開，在RTM模具閉合和樹脂注射過程中不會發生織物(布)層移位，因此可單獨量產。[0053]2.可實現機械抓手進行吸附抓取纖維預製體、放置模具內等一系列自動化操作。[0054]3.結合大型液壓機、RTM注射機、汽車專用快速固化樹脂下，能夠將汽車底板的單模生產周期控制在10分鐘以內，達到連續化、規模化生產汽車底板的要求。[0055]4.預製體成型模具因為不像RTM模具需要經過加熱過程，所以可選用造價低的材質，例如木質單面簡易模，並且模面無光潔度、孔隙等的要求，也由於造價低，可製作多套預製體成型模具同時使用，可滿足在只有一套或較少套造價高的RTM成型鋼模下量產的需求。[0056]綜合上述，通過將纖維織物在造價較低的預製體成型模上較精確定位鋪敷、將纖維織物間先拼接及連接，之後對模具抽真空以使織物之間貼實來製得預製體的方法，由於預製體成型模不需加熱，因此可採用不耐熱、造價低的材質製造預製體成型模並且同時製造多套模具來實現量產，而且這種方式製得的預製體在起模、轉運時不會分散開，因此可單獨量產，還可實現機械抓手進行吸附抓取預製體、放置到模具內等一系列自動化操作，而且在RTM模具閉合和樹脂注射過程中不會發生織物(布)層移位，採用本實用新型能有效解決RTM工藝中纖維鋪敷工序對規模化生產效率制約的難點，降低複合材料汽車底板的綜合製造成本，對RTM工藝具有良好的推廣價值。[0057]在本實用新型提及的所有文獻都在本申請中引用作為參考，就如同每一篇文獻被單獨引用作為參考那樣。此外應理解，在閱讀了本實用新型的上述講授內容之後，本領域技術人員可以對本實用新型作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。
權利要求1.一種汽車底板纖維預製體，其特徵在於，所述纖維預製體的結構包含: 底面； 圍壁，其由底面四周向上延伸並且包括二個基本平行的長向壁部及二個基本平行的橫向壁部； 橫向肋，其跨接於所述長向壁部間並且由底面向上凸起；和 長向肋，其跨接於所述橫向壁部間並且由底面向上凸起，所述長向肋與所述橫向肋是交叉相接的； 所述底面、圍壁、橫向肋與長向肋共同界定出多個凹槽。
2.如權利要求1所述的預製體，其特徵在於，所述預製體包含多個彼此迭接在一起的織物層，並且所述織物層共同形成所述結構。
3.如權利要求2所述的預製體，其特徵在於，所述預製體還包含用於縫接部分或全部的所述織物層的縫線。
4.如權利要求2所述的預製體，其特徵在於，所述預製體還包含用於粘合所述織物層的粘膠。
5.如權利要求2所述的預製體，其特徵在於，所述每一織物層是由一條纖維布構成或由多條纖維布拼接而成的。
6.如權利要求1所述的預製體，其特徵在於，所述預製體還包含由長向壁部及/或橫向壁部頂緣向外延伸的延 伸部。
7.如權利要求1所述的預製體，其特徵在於，所述長向肋的頂面高度高於橫向肋的頂面高度，並且橫向肋的頂面低於長向壁部的頂緣。
8.一種汽車底板,其特徵在於,包括聚合物材料本體以及位於所述本體中的如權利要求1-7中任一所述的汽車底板纖維預製體，並且所述預製體與所述聚合物材料本體是一體化的。
9.一種製造汽車底板纖維預製體的系統，其特徵在於，所述系統包含汽車底板模具，以及可密封所述模具的成型面並且開設有與真空系統相通的開口的真空膜件，所述模具具有如權利要求1-7中任一所述的纖維預製體的結構。
專利摘要本實用新型涉及一種纖維預製體、利用預製體製得的汽車底板與製造汽車底板纖維預製體的系統。該纖維預製體的結構包含底面、圍壁、橫向肋、長向肋。圍壁由底面四周向上延伸並且包括二個基本平行的長向壁部及二個基本平行的橫向壁部；橫向肋跨接於所述長向壁部間並且由底面向上凸起；長向肋跨接於所述橫向壁部間並且由底面向上凸起，長向肋與橫向肋是交叉相接的所述底面、圍壁、橫向肋與長向肋共同界定出多個凹槽。該汽車底板包括聚合物材料本體以及位於所述本體中的如前述的汽車底板纖維預製體，並且所述預製體與所述聚合物材料本體是一體化的。該系統包含汽車底板模具以及真空膜件。本實用新型有利於纖維增強聚合物材質的汽車底板的量產。
文檔編號B29C70/02GK202965212SQ20122070838
公開日2013年6月5日 申請日期2012年12月20日 優先權日2012年12月20日
發明者魏秀賓, 陳剛, 範欣愉 申請人:中國科學院寧波材料技術與工程研究所