專利名稱：蜂窩式碳纖維吸能器及其制造方法和制造設(shè)備的制作方法
蜂窩式碳纖維吸能器及其制造方法和制造設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及吸能器，尤其是涉及一種蜂窩式碳纖維吸能器及其制造方法和制造設(shè)備。
背景技術(shù)：
在軌道交通車輛與航空航天領(lǐng)域，蜂窩式吸能器的被動安全防護(hù)發(fā)揮著越來越大的作用。蜂窩式吸能器采用的基體材料主要是鋁箔，加工工藝主要有拉伸法和成型法。拉伸法具體步驟包括(I)在已準(zhǔn)備好的金屬箔條上面涂膠；(2)將多層箔條疊合起來，膠接在一起；(3)對膠接在一起的蜂窩疊層板進(jìn)行拉伸形成所需要的金屬蜂窩。另一種比較常見的金屬蜂窩加工工藝是傳統(tǒng)的成型法，其具體步驟包括(I)金·屬箔材經(jīng)過送料被送到成型輥裝置，通過成型輥的作用使得原本平整的箔條變?yōu)椴y狀；
(2)將第奇數(shù)個波紋條和經(jīng)過翻轉(zhuǎn)后的第偶數(shù)個波紋條涂膠后疊合起來，形成蜂窩芯；(3)封邊處理；(4)用熱壓罐或者熱壓機(jī)對疊合后的金屬箔材進(jìn)行加壓加熱使得膠黏劑固化，形成蜂窩芯塊；(5)通過剪切裝置，將蜂窩芯塊按照一定的尺寸進(jìn)行剪切，最終形成蜂窩芯板。由于采用的材料是鋁箔等金屬，傳統(tǒng)的蜂窩式吸能器不僅吸能效率低，體積和重量也較大。另外傳統(tǒng)的拉伸法制造的蜂窩式吸能器的一致性較差，而且難以加工強(qiáng)度高、密度大的金屬。成型法則存在不易實(shí)現(xiàn)自動化，導(dǎo)致生產(chǎn)成本高的問題。

發(fā)明內(nèi)容基于此，有必要提供一種吸能效率高的輕型小體積的蜂窩式吸能器。一種蜂窩式吸能器，包括膠接在一起形成蜂窩狀構(gòu)型的多個波紋狀片材，所述波紋狀片材由碳纖維布浸潤樹脂后成型得到。優(yōu)選地，所述碳纖維布為均勻編織。優(yōu)選地，所述碳纖維布為漸疏編織。一種蜂窩式碳纖維吸能器制造方法，包括將碳纖維布送入樹脂傳遞模塑裝置；將碳纖維布成型為波紋狀片材；將所述波紋狀片材送入蜂窩式成型裝置組裝成蜂窩式碳纖維吸能器。優(yōu)選地，所述將波紋狀片材送入蜂窩式成型裝置組裝成蜂窩式碳纖維吸能器的步驟具體包括將所述波紋狀片材送到涂膠位置涂膠；將下一波紋狀片材與涂膠的波紋狀片材疊合，使處于上層的波紋狀片材的波谷對應(yīng)處于下層的波紋狀片材的波峰膠接，從而形成多個間隔的蜂窩孔；對兩層波紋狀片材的疊合處加壓；對上層波紋狀片材涂膠并重復(fù)上述步驟直至達(dá)到所需的層數(shù)；裁剪得到蜂窩式碳纖維吸能器。優(yōu)選地，所述碳纖維布為均勻編織或漸疏編織。一種蜂窩式碳纖維吸能器制造設(shè)備，包括送料裝置，用于將碳纖維布送到樹脂傳遞模塑裝置；樹脂傳遞模塑裝置，用于將所述碳纖維布浸潤樹脂并成型；輔助成型壓輥，用于將碳纖維布輥壓成波紋狀；蜂窩式成型裝置，用于將多個波紋狀片材組合成型為蜂窩式碳纖維吸能器。優(yōu)選地，所述蜂窩式成型裝置包括第二送料裝置，用于將所述波紋狀片材送到工作臺；工作臺，用于支撐所述波紋狀片材并可上下移動；凹印輥，用于將送到工作臺的波紋狀片材表面涂膠；送料插針，用于將兩層波紋狀片材疊合；沖頭，用于將兩層波紋狀片材的疊合處加壓。優(yōu)選地，所述碳纖維布為均勻編織或漸疏編織。優(yōu)選地，還包括與所述送料插針配合的插針支撐板。 由于采用浸潤樹脂的碳纖維布制作形成蜂窩式碳纖維吸能器的基本構(gòu)件-波紋狀片材，使得蜂窩式碳纖維吸能器的體積和重量大為減小，材質(zhì)特性使其吸能效率高。此夕卜，浸潤樹脂成型也使波紋狀片材的形狀一致性很好，因此自動化生產(chǎn)的效率高。

圖I為一實(shí)施例的蜂窩式碳纖維吸能器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I中蜂窩式碳纖維吸能器爆炸圖；圖3為碳纖維布平面示意圖；圖4為漸疏編織的波紋狀片材的立體圖；圖5為一實(shí)施例的蜂窩式碳纖維吸能器制造方法流程圖；圖6為將波紋狀片材組裝為蜂窩式碳纖維吸能器的流程圖；圖7為一實(shí)施例的蜂窩式碳纖維吸能器制造設(shè)備系統(tǒng)圖；圖8為圖7中的底座與輔助成型壓輥配合示意圖；圖9為采用圖7中樹脂傳遞模塑裝置使碳纖維布浸潤成型的示意圖。
具體實(shí)施方式

圖I為一實(shí)施例的蜂窩式碳纖維吸能器結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖I中蜂窩式碳纖維吸能器的爆炸圖。如圖I和圖2所示，該蜂窩式碳纖維吸能器10包括膠接在一起形成蜂窩狀的多個波紋狀片材101。其中波紋狀片材101由碳纖維布浸潤樹脂后成型得到。碳纖維布由碳纖維原絲編織得到，具有輕質(zhì)量、高強(qiáng)度、高模量、耐高溫達(dá)2000°C、耐腐蝕以及抗疲勞性能顯著高于鋼、鋁等優(yōu)點(diǎn)。在其中一個實(shí)施例中，碳纖維布為均勻編織。均勻編織是指，同一方向延伸的碳纖維原絲相互之間的間距是一致的，比如橫向延伸的碳纖維原絲相互之間的間距一致且縱向延伸的碳纖維原絲相互之間的間距一致。在另一實(shí)施例中，碳纖維布為漸疏編織。如圖3所示，碳纖維布中縱向延伸的碳纖維原絲相互之間的間距從左至右逐漸變寬，橫向延伸的碳纖維原絲相互之間的間距則保持一致。在另外的實(shí)施例中，也可以是某一寬度范圍內(nèi)，縱向延伸的碳纖維原絲相互之間的間距保持一致，下一寬度范圍內(nèi)，縱向延伸的碳纖維原絲相互之間的間距仍然保持一致，但是間距比上一寬度范圍內(nèi)的間距大。如圖4所示，在寬度范圍A內(nèi)的間距比寬度范圍B內(nèi)的間距大。
浸潤樹脂后的碳纖維布即可成型為圖2所示波紋狀片材101。由漸疏編織的碳纖維布形成的波紋狀片材制得的蜂窩式碳纖維吸能器，編織較疏的位置面對沖擊的方向。如圖5所示，為一實(shí)施例的蜂窩式碳纖維吸能器制造方法流程圖。該方法包括步驟SlOO :將碳纖維布送入樹脂傳遞模塑裝置。首先將碳纖維布輥壓成波紋狀。S200:將碳纖維布成型為波紋狀片材。將輥壓成波紋狀的片材浸潤樹脂，成型為波紋狀片材，波紋狀片材形狀如圖2所示。S300 :將所述波紋狀片材送入蜂窩式成型裝置組裝成蜂窩式碳纖維吸能器。將圖2所示的波紋狀片材組裝為圖I所示的蜂窩式碳纖維吸能器。如圖6所示，步驟S300具體包括 S310 :將所述波紋狀片材送到涂膠位置涂膠。主要是將波紋狀片材的波峰凸處涂膠。S320 :將下一波紋狀片材與涂膠的波紋狀片材疊合，使處于上層的波紋狀片材的波谷對應(yīng)處于下層的波紋狀片材的波峰膠接，從而形成多個間隔的蜂窩孔。下一波紋狀片材處于上一波紋狀片材的上層，處于上層的波谷凹處與處于下層的波峰凸處膠接，會形成多個間隔的蜂窩孔。S330 :對兩層波紋狀片材的疊合處加壓。進(jìn)一步加強(qiáng)兩層波紋狀片材膠接的強(qiáng)度。S340 :對上層波紋狀片材涂膠并重復(fù)上述步驟直至達(dá)到所需的層數(shù)。同樣的，對處于上層的波紋狀片材的波峰凸處涂膠，進(jìn)而疊合下一波紋狀片材，并且重復(fù)步驟S310至S330，直至達(dá)到所需的層數(shù)。S350 :裁剪得到蜂窩式碳纖維吸能器。對上述步驟得到的結(jié)構(gòu)裁剪、修邊得到所需蜂窩式碳纖維吸能器。同樣的，上述碳纖維布為均勻編織或漸疏編織。如圖7所示，為一實(shí)施例的蜂窩式碳纖維吸能器制造設(shè)備。該設(shè)備包括送料裝置100、樹脂傳遞模塑裝置200、輔助成型壓輥300以及蜂窩式成型裝置400。送料裝置100用于將碳纖維布900送到樹脂傳遞模塑裝置200。送料裝置100包括支架110、設(shè)于支架110兩端的傳送輥120以及連接傳送輥120的傳送帶130。樹脂傳遞模塑裝置200用于將碳纖維布900浸潤樹脂并成型。樹脂傳遞模塑裝置200包括底座210和與底座210配合的樹脂注入部件220。底座210表面呈凹凸起伏狀，用于與輔助成型壓輥300配合形成波紋狀片材101的波紋。輔助成型壓輥300用于將碳纖維布輥壓成波紋狀，具體為圓柱狀的外周面設(shè)有間隔的輥壓條。輥壓條的徑向厚度與底座210表面的凹處相適配，且間距也與210表面的相鄰的兩個凹處的間距相適配。底座210與輔助成型壓輥300配合方式如圖8所示。碳纖維布900被輥壓后形成波紋狀。之后輔助成型壓輥300退出，樹脂注入部件220與底座210相合將碳纖維布900夾持在其中，并注入樹脂使碳纖維布900浸潤，如圖9所示。浸潤成型之后就得到上述的波紋狀片材101。蜂窩式成型裝置400用于將多個波紋狀片材101組合成型為蜂窩式碳纖維吸能器
10。具體地，蜂窩式成型裝置400包括第二送料裝置410、工作臺420、凹印輥430、送料插針440以及沖頭450。第二送料裝置410用于將波紋狀片材送到工作臺420。第二送料裝置410與送料裝置100大致相同，當(dāng)然也可采用其他類似形式的裝置。工作臺420用于支撐波紋狀片材并可上下移動。工作臺420表面呈凹凸起伏狀，能夠剛好使波紋狀片材穩(wěn)定嵌入。凹印輥430用于將送到工作臺420的波紋狀片材表面涂膠。凹印輥430結(jié)構(gòu)與輔助成型壓輥300結(jié)構(gòu)相似，在外周面設(shè)有凹印條，相鄰的兩個凹印條之間的凹槽內(nèi)可涂有粘膠，凹印輥430從工作臺420上滾過時，可將粘膠涂在波紋狀片材的波峰凸處的表面上。送料插針440用于將兩層波紋狀片材疊合。送料插針440為多個條狀結(jié)構(gòu)，外形與蜂窩孔形狀匹配。當(dāng)前一波紋狀片材涂膠完成后，工作臺420下移，送料插針440移動到嵌 入波紋狀片材波谷的凹處，下一波紋狀片材送入疊合于前一波紋狀片材上，并且使處于上層的波紋狀片材的波谷的凹處的外表面與處于下層的波紋狀片材的波峰的凸處貼合膠接。送料插針440與位于工作臺420另一側(cè)的插針支撐板460連接,使送料插針440可承受更多重量。沖頭450用于將兩層波紋狀片材的疊合處加壓。沖頭450與工作臺420相對的表面也相應(yīng)的為凹凸起伏狀。沖頭450在兩層波紋狀片材的疊合處加壓，使貼合更加緊密。由于采用浸潤樹脂的碳纖維布制作形成蜂窩式碳纖維吸能器的基本構(gòu)件-波紋狀片材，使得蜂窩式碳纖維吸能器的體積和重量大為減小，材質(zhì)特性使其吸能效率高。此夕卜，浸潤樹脂成型也使波紋狀片材的形狀一致性很好。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種蜂窩式碳纖維吸能器，包括膠接在一起形成蜂窩狀構(gòu)型的多個波紋狀片材，其特征在于，所述波紋狀片材由碳纖維布浸潤樹脂后成型得到。
2.如權(quán)利要求I所述的蜂窩式碳纖維吸能器，其特征在于，所述碳纖維布為均勻編織。
3.如權(quán)利要求I所述的蜂窩式碳纖維吸能器，其特征在于，所述碳纖維布為漸疏編織。
4.一種蜂窩式碳纖維吸能器制造方法，其特征在于，包括 將碳纖維布送入樹脂傳遞模塑裝置； 將碳纖維布成型為波紋狀片材； 將所述波紋狀片材送入蜂窩式成型裝置組裝成蜂窩式碳纖維吸能器。
5.如權(quán)利要求4所述的蜂窩式碳纖維吸能器制造方法，其特征在于，所述將波紋狀片材送入蜂窩式成型裝置組裝成蜂窩式碳纖維吸能器的步驟具體包括 將所述波紋狀片材送到涂膠位置涂膠； 將下一波紋狀片材與涂膠的波紋狀片材疊合，使處于上層的波紋狀片材的波谷對應(yīng)處于下層的波紋狀片材的波峰膠接，從而形成多個間隔的蜂窩孔； 對兩層波紋狀片材的疊合處加壓； 對上層波紋狀片材涂膠并重復(fù)上述步驟直至達(dá)到所需的層數(shù)； 裁剪得到蜂窩式碳纖維吸能器。
6.如權(quán)利要求4所述的蜂窩式碳纖維吸能器制造方法，其特征在于，所述碳纖維布為均勻編織或漸疏編織。
7.一種蜂窩式碳纖維吸能器制造設(shè)備，其特征在于，包括 送料裝置，用于將碳纖維布送到樹脂傳遞模塑裝置； 樹脂傳遞模塑裝置，用于將所述碳纖維布浸潤樹脂并成型； 輔助成型壓輥，用于將碳纖維布輥壓成波紋狀； 蜂窩式成型裝置，用于將多個波紋狀片材組合成型為蜂窩式碳纖維吸能器。
8.如權(quán)利要求7所述的蜂窩式碳纖維吸能器制造設(shè)備，其特征在于，所述蜂窩式成型裝置包括 第二送料裝置，用于將所述波紋狀片材送到工作臺； 工作臺，用于支撐所述波紋狀片材并可上下移動； 凹印輥，用于將送到工作臺的波紋狀片材表面涂膠； 送料插針，用于將兩層波紋狀片材疊合； 沖頭，用于將兩層波紋狀片材的疊合處加壓。
9.如權(quán)利要求7所述的蜂窩式碳纖維吸能器制造設(shè)備，其特征在于，所述碳纖維布為均勻編織或漸疏編織。
10.如權(quán)利要求7所述的蜂窩式碳纖維吸能器制造設(shè)備，其特征在于，還包括與所述送料插針配合的插針支撐板。
全文摘要
本發(fā)明公開一種蜂窩式碳纖維吸能器，包括膠接在一起形成蜂窩狀的多個波紋狀片材，波紋狀片材由碳纖維布浸潤樹脂后成型得到。還公開一種制造該種蜂窩式碳纖維吸能器的方法，包括將碳纖維布送入樹脂傳遞模塑裝置；將碳纖維布成型為波紋狀片材；將波紋狀片材送入蜂窩式成型裝置組裝成蜂窩式碳纖維吸能器。還公開一種制造該種蜂窩式碳纖維吸能器的設(shè)備，包括送料裝置，用于將碳纖維布送到樹脂傳遞模塑裝置；樹脂傳遞模塑裝置，用于將所述碳纖維布浸潤樹脂并成型；輔助成型壓輥，用于將碳纖維布輥壓成波紋狀；蜂窩式成型裝置，用于將多個波紋狀片材組合成型為蜂窩式碳纖維吸能器。上述蜂窩式碳纖維吸能器體積和重量減小、吸能效率高、一致性好。
文檔編號B32B3/14GK102837455SQ20111016980
公開日2012年12月26日 申請日期2011年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月22日
發(fā)明者羅昌杰, 何凱, 荀大偉, 杜如虛 申請人:中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院