复合材料舱门一体成型制作方法及复合材料舱门与流程

1.本发明涉及轨道车辆技术领域，尤其涉及一种复合材料舱门一体成型制作方法及复合材料舱门。


背景技术：

2.轨道交通行业已进入快速发展期，轨道交通车辆需要满足更轻质、更安全、更快捷、更舒适、更环保的目标。如何实现轻量化、降低轮轨磨耗和运动阻力、降低维护成本，满足防腐、阻燃、隔音、隔热减振、抗冲击、高吸能等要求，是轨道交通装备面临的主要挑战。因此，轨道交通车辆对新材料及其高性能复合结构有较大新需求。
3.复合材料的应用已成功解决金属材料面临的疲劳、腐蚀、质量重等问题。轨道交通车辆部件对结构稳定性、轻量化、耐腐蚀、抗疲劳等方面提出新需求，复合材料已成为其首选材料，轨道交通车辆前端舱门是其中应用需求部件之一。其制造工艺、尺寸精度和成本关乎到复合材料结构是否可以成功批量化应用到轨道交通车辆上。复合材料舱门一体成型结构作为典型结构，其安装简易、成本低、重量轻的优点对整车装配效率、成本等控制方面具有重要作用。目前使用的金属材质焊接结构、玻璃纤维手糊结构产品存在尺寸精度差、连接强度低、结构复杂、减重效果不明显、稳定性差等问题。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种复合材料舱门一体成型制作方法及复合材料舱门，用以解决现有技术中复合材料舱门一体成型精度差、连接强度低的技术问题。
5.本发明实施例提供一种复合材料舱门一体成型制作方法，包括：以模具型面线为铺贴基准将外蒙皮铺贴在模具上；
6.采用第一真空袋膜至少盖设于所述外蒙皮与所述模具之间的安装间隙，并进行抽真空；
7.在模具定位点放置泡沫定位工装，并在所述泡沫定位工装铺设泡沫夹心材料，将所述泡沫夹心材料一侧与所述外蒙皮紧密连接；
8.取出所述泡沫定位工装，并铺设内蒙皮；
9.采用第二真空袋膜对所述外蒙皮和所述内蒙皮抽真空，并灌注树脂后固化成型，得到预制件；
10.脱模，并对所述预制件进行加工。
11.根据本发明一个实施例的复合材料舱门一体成型制作方法，在所述以模具型面线为铺贴基准将外蒙皮铺贴在模具上之前，还包括：
12.对所述模具表面进行清理，并检查所述模具的气密性。
13.根据本发明一个实施例的复合材料舱门一体成型制作方法，所述采用第一真空袋膜至少盖设于所述外蒙皮与所述模具之间的安装间隙，并进行抽真空，包括：
14.将所述第一真空袋膜至少盖设于外蒙皮并与所述模具连接，采用真空泵对所述外
蒙皮和所述模具之间的安装间隙进行抽真空。
15.根据本发明一个实施例的复合材料舱门一体成型制作方法，所述泡沫夹心材料包括夹心泡沫和设于所述夹心泡沫内的预埋金属件；
16.通过在所述夹心泡沫底部开设有定位槽，并将所述预埋金属件插设于所述定位槽以形成所述泡沫夹心材料。
17.根据本发明一个实施例的复合材料舱门一体成型制作方法，所述将所述泡沫夹心材料一侧与所述外蒙皮紧密连接，包括：
18.所述泡沫夹心材料一端通过喷涂粘胶与所述外蒙皮连接，并通过斜插定位销对其进行定位。
19.根据本发明一个实施例的复合材料舱门一体成型制作方法，在所述取出所述泡沫定位工装，并铺设内蒙皮之后，还包括：
20.在所述模具上铺设脱模布、带孔隔离膜、吸胶棉以及密封胶条，并制所述第二真空袋。
21.根据本发明一个实施例的复合材料舱门一体成型制作方法，在所述脱模，并对所述预制件进行加工，还包括：
22.在脱模前再次安装所述泡沫定位工装，在所述泡沫定位工装区域开设连接孔，然后在所述泡沫定位工装的其他区域进行钻孔、攻丝得到成品。
23.根据本发明一个实施例的复合材料舱门一体成型制作方法，所述外蒙皮和所述内蒙皮的材质为纤维材质。
24.本发明实施例还提供一种复合材料舱门，包括：采用上述的复合材料舱门一体成型制作方法制备。
25.根据本发明一个实施例的复合材料舱门，所述复合材料舱门包括外蒙皮、内蒙皮以及泡沫夹心材料，所述泡沫夹心材料区域适于开设加工孔位。
26.本发明实施例提供的复合材料舱门一体成型制作方法及复合材料舱门，通过采用泡沫定位工装对泡沫夹心材料进行定位，如此提高泡沫夹心材料与外蒙皮连接位置的精度，且将泡沫夹心材料一侧与外蒙皮紧密连接，然后确保内蒙皮盖设时不会使泡沫夹心材料移位，且将泡沫夹心材料设于内蒙皮和外蒙皮之间，一体成型，使得复合材料舱门整体性更好，结构稳定性更强，而且成型结构适用范围广、结构简单、制造简易，同时具有轻量化的效果并具有高抗冲击性能。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为本发明实施例复合材料舱门一体成型制作方法的流程图；
29.图2为本发明实施例复合材料舱门的结构示意图；
30.图3为图2所示的a-a处的剖视图；
31.图4为图2所示的复合材料舱门的模具的结构示意图；
32.附图标记：
33.10、外蒙皮；20、内蒙皮；30、泡沫夹心材料；310、连接孔；320、夹心泡沫；330、预埋金属件；40、模具。
具体实施方式
34.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
36.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
37.下面结合图1，本发明实施例提出保护一种复合材料舱门一体成型制作方法，包括：
38.s110：以模具型面线为铺贴基准将外蒙皮铺贴在模具上。
39.在本发明的一些实施例中，在以模具型面线为铺贴基准将外蒙皮铺贴在模具上之前，还包括：对模具表面进行清理，并检查模具的气密性。也即制作前把碳纤维复合材料产品模具放置在指定工作区域，并清理模具表面防锈油及异物，清理完成后对模具的气密性进行检测，以使得模具的气密性符合要求，进而提高后期抽真空效率。在模具表面画模具型面线，并以此为基准裁剪并铺设外蒙皮，如此使得外蒙皮的位置定位准确且形状标准，有利于后期铺设内蒙皮。
40.s120：采用第一真空袋膜至少盖设于外蒙皮与模具之间的安装间隙，并进行抽真空。
41.在本发明的一些实施例中，将第一真空袋膜至少盖设于外蒙皮并与模具连接，采用真空泵对外蒙皮和模具之间的安装间隙进行抽真空。需要说明的是，可以在模具表面设置多个定位点，定位点围绕外蒙皮铺设区域设置，将真空袋膜周侧与定位点连接并完全盖设外蒙皮，使得真空袋膜内部与外蒙皮和模具之间的安装间隙连通且处于密封状态，然后采用真空泵对其进行抽真空，如此消除外蒙皮和模具之间的安装间隙，进而使得外蒙皮与模具连接更加紧密。在本发明的再一些实施例中，也可以在模具围绕放置外蒙皮区域的外周侧挖设限位槽，真空袋膜围绕限位槽设置，以便于形成封闭空间，有利于对外蒙皮和模具之间进行抽真空。
42.s130：在模具定位点放置泡沫定位工装，并在泡沫定位工装铺设泡沫夹心材料，将
泡沫夹心材料一侧与外蒙皮紧密连接。
43.在本发明的一些实施例中，泡沫夹心材料包括夹心泡沫和设于夹心泡沫内的预埋金属件。通过在夹心泡沫底部开设有定位槽，并将预埋金属件插设于定位槽以形成泡沫夹心材料。
44.需要说明的是，泡沫夹心材料可以在机床加工成所需要的形状并在一侧开设定位槽，定位槽的尺寸与要加入的预埋金属件形状对应。
45.预埋金属件可以插设于定位槽内，为提高预埋金属件与泡沫夹心材料之间的连接紧固性，预埋金属件可以与泡沫夹心材料之间通过粘胶连接。
46.在对泡沫夹心材料与外蒙皮进行连接时，可以先通过泡沫定位工装放置在指定位置，然后将泡沫夹心材料放置于泡沫定位工装进行定位，同时与外蒙皮紧密连接。
47.s140：取出泡沫定位工装，并铺设内蒙皮。
48.在本发明的一些实施例中，泡沫夹心材料一端通过喷涂粘胶与外蒙皮连接，并通过斜插定位销对其进行定位。也即，先使得泡沫夹心材料与外蒙皮在预设位置预连接。也即通过粘胶将泡沫夹心材料与外蒙皮粘接，同时泡沫定位工装和插销进一步对泡沫夹心材料的位置进行限定，直至泡沫夹心材料与外蒙皮之间紧密连接，然后拆除泡沫定位工装和斜插定位销，此时的泡沫夹心材料的位置为确定的，而且在铺设内蒙皮时也不会发生较大的位移，由此提高设置泡沫夹心材料位置的准确性。
49.在取出泡沫定位工装，并铺设内蒙皮之后，还包括：在模具上铺设脱模布、带孔隔离膜、吸胶棉以及密封胶条，并制第二真空袋。
50.s150：采用第二真空袋膜对外蒙皮和内蒙皮抽真空，并灌注树脂后固化成型，得到预制件。
51.需要说明的是，可以在脱模布、带孔隔离膜设置完成后继续设置注胶座，在预制件周侧固定导气管，铺覆密封胶带和第二真空袋，接抽气管并进行组合。抽真空后，将注胶管一端插入至注胶座并用密封胶带密封，然后灌注树脂后固化成型，为加快成型速度，可以辅助以高温加快成型，得到复合材料加工件。
52.s160：脱模，并对预制件进行加工。
53.在脱模，并对预制件进行加工，还包括：在脱模前再次安装泡沫定位工装，在泡沫定位工装区域开设连接孔，然后在泡沫定位工装的其他区域进行钻孔、攻丝得到成品。需要说明的是，泡沫定位工装的安装便于在加工过程中不会使泡沫夹心材料发生形变，且可以提高开孔位置的准确性。
54.对于本发明所保护的泡沫夹心材料为复合材料舱门上的凸出部件，且该部件后期还需要设置其他安装部件，所以对凸出部的位置和强度要求很高。该凸出部件可以但不限于为异形结构，不利于后期进行粘接的结构，且该凸出结构上进一步需要开连接孔以连接其他部件。
55.对于传统的凸出部件的生产安装方式：传统的凸出部件会采用一个模具进行加工，舱门采用另一模具进行加工，如此通过两个模具分别加工舱门和凸出部件，然后将凸出部件与舱门进行进一步粘接成型，如此加工使得复合材料舱门的加工工艺较为复杂，且凸出部件再进一步开连接孔等会影响凸出部件与舱门之间的连接强度，使得复合材料舱门整体使用寿命大大减小，而如果为提高凸出部件与舱门的连接强度采用结构强度较高的材
质，则不符合复合材料舱门的轻量化要求。本发明使得凸出部件在舱门加工时便一体成型，如此加工工艺简单，且整体性更好，有利于复合材料舱门长时间使用，结构强度更高，耐用性更好。
56.在本发明的一些实施例中，外蒙皮和内蒙皮的材质均为纤维材料，优选为碳纤维材质，如此符合复合材料舱门轻量化要求。在本发明的再一些实施例中，外蒙皮和内蒙皮的材质也可以玻璃纤维、芳纶纤维或者植物纤维等，在此不做限定。
57.本发明实施例还提出保护一种复合材料舱门，采用上述的复合材料舱门一体成型制作方法制备。
58.复合材料舱门包括外蒙皮10、内蒙皮20及泡沫夹心材料30，加工孔位开设于泡沫夹心材料30区域，加工孔位包括但不限于连接孔310，连接孔310对应开设于泡沫夹心材料30的区域，连接孔310适于连接其他安装部件。泡沫夹心材料30包括夹心泡沫320和预埋金属件330，夹心泡沫320上可以开设定位槽，预埋金属件330可以插设于定位槽内。定位槽通过机加工成形，预埋金属件330和夹心泡沫320一起放入已铺好外蒙皮10的模具40中，然后采用泡沫定位工装定位泡沫夹心材料30的位置，再完成内蒙皮20的铺贴，通过纤维复合材料成形工艺一体成型。
59.需要说明的是，在本发明的一些实施例中，外蒙皮10和内蒙皮20的材质均为碳纤维材质。在本发明的再一些实施例中，外蒙皮10和内蒙皮20的材质也可以玻璃纤维、芳纶纤维或者植物纤维等，在此不做限定。泡沫夹心材料30设置于外蒙皮10和内蒙皮20之间，泡沫夹心材料30对应复合材料舱门上的凸出部件，相较于原生产工艺，分别生产舱门和凸出部件，然后进行粘接一体，本发明将凸出部件的生产工艺复合于舱门结构的生产工艺，实现凸出结构与舱门一体成型。而且凸出结构对应开设连接孔310，需要说明的是，如果凸出结构和舱门粘接成型，则再开设连接孔310则会影响凸出结构和舱门之间的连接刚度，而本发明中的复合材料舱门可以实现一体成型，对于凸出结构的位置限定更加准确，进而开孔位置更加精确，便于后期其他部件的安装匹配，且一体成型能够提高复合材料舱门的整体强度。
60.本发明的实施方式不限于此，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明其工艺可为vari成型工艺、rtm成型工艺、模压成型工艺、热压罐成型工艺等方法实现，凡是对本发明做形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。
61.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
62.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领
域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
63.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。