專利名稱：纖維預(yù)制體、汽車底板與制造汽車底板纖維預(yù)制體的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
纖維預(yù)制體、汽車底板與制造汽車底板纖維預(yù)制體的系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及一種汽車底板纖維預(yù)制體，特別是涉及一種適用于RTM成型工藝的汽車底板纖維預(yù)制體、利用所述預(yù)制體制造而得的汽車底板，以及用于制造所述纖維預(yù)制體的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
[0002]汽車底板作為汽車車身的主要部件之一，屬于大型復(fù)雜盒形結(jié)構(gòu)件，傳統(tǒng)上是通過沖壓鋼材成型的方式來制造，這種成型方式不只造價高，制成的汽車底板重量較重。由于節(jié)能減排的迫切要求，汽車正朝著輕量化的方向發(fā)展，纖維增強復(fù)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]在纖維增強復(fù)合材料制造上，樹脂傳遞模塑(簡稱RTM)成型工藝由于環(huán)境污染小、大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)制品可一次成型，產(chǎn)品精度高并且雙面光滑，成型后只需做小的修邊，非常適合汽車部件規(guī)?；a(chǎn)的要求。傳統(tǒng)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、開模取出制件。[0004]然而，目前使用RTM工藝制造汽車底板，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占用的周期較長，使纖維鋪敷工序成為制約汽車底板規(guī)?；a(chǎn)的瓶頸。實用新型內(nèi)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占用周期較長的問題，以利達成規(guī)模化生產(chǎn)。[0006]本實用新型的第一方面提供一種汽車底板纖維預(yù)制體，所述纖維預(yù)制體的結(jié)構(gòu)包含:[0007]底面；[0008]圍壁，其由底面四周向上延伸并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，其跨接于所述長向壁部間并且由底面向上凸起；和[0010]長向肋，其跨接于所述橫向壁部間并且由底面向上凸起，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(yōu)選例中，所述預(yù)制體包含多個彼此迭接在一起的織物層，并且所述織物層共同形成所述結(jié)構(gòu)。[0013]在另一優(yōu)選例中，所述預(yù)制體還包含用于縫接部分或全部的所述織物層的縫線。[0014]在另一優(yōu)選例中，所述預(yù)制體還包含用于粘合所述織物層的粘膠。[0015]在另一優(yōu)選例中，所述每一織物層是由一條纖維布構(gòu)成或由多條纖維布拼接而成的。[0016]在另一優(yōu)選例中，所述預(yù)制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(yōu)選例中，所述長向肋的頂面高度高于橫向肋的頂面高度，并且橫向肋的頂面低于長向壁部的頂緣。[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于所述本體中的如前述本實用新型的汽車底板纖維預(yù)制體，并且所述預(yù)制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制造汽車底板纖維預(yù)制體的系統(tǒng)，其包含汽車底板模具，以及可密封所述模具的成型面并且開設(shè)有與真空系統(tǒng)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(yù)制體的結(jié)構(gòu)。


[0020]圖1是說明本實用新型預(yù)制體的較佳實施例的俯視示意圖。[0021]圖2是說明使用五個經(jīng)縫接及黏接的織物層、成型模具、真空膜件、真空系統(tǒng)來制造本實用新型預(yù)制體時的正視示意圖。
具體實施方式
[0022]本發(fā)明人經(jīng)過廣泛而深入的研究，首次發(fā)現(xiàn)，通過將纖維織物在造價較低的預(yù)制體成型模(例如木質(zhì)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制)，之后對模具抽真空以使織物之間貼實來制得預(yù)制體的方法，由于預(yù)制體成型模不需加熱，因此可采用不耐熱、造價低的材質(zhì)制造預(yù)制體成型模并且同時制造多套模具來實現(xiàn)量產(chǎn)，而且這種方式制得的預(yù)制體在起模、轉(zhuǎn)運時不會分散開，因此可單獨量產(chǎn)，還可實現(xiàn)機械抓手進行吸附抓取預(yù)制體、放置到模具內(nèi)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(fā)生織物(布)層移位。在此基礎(chǔ)上完成了本實用新型。[0023]下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本實用新型。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍。[0024]汽車底板纖維預(yù)制體[0025]本實用新型中所述的汽車底板纖維預(yù)制體的結(jié)構(gòu)包含:[0026]底面；[0027]圍壁，其由底面四周向上延伸并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，其跨接于所述長向壁部間并且由底面向上凸起；和[0029]長向肋，其跨接于所述橫向壁部間并且由底面向上凸起，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(yōu)選例中，所述預(yù)制體包含多個彼此迭接在一起的織物層，并且所述織物層共同形成所述結(jié)構(gòu)。[0032]在另一優(yōu)選例中，所述預(yù)制體還包含用于縫接部分或全部的所述織物層的縫線。[0033]在另一優(yōu)選例中，所述預(yù)制體還包含用于粘合所述織物層的粘膠。[0034]在另一優(yōu)選例中，所述每一織物層是由一條纖維布構(gòu)成或由多條纖維布拼接而成的。[0035]在另一優(yōu)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(yōu)選例中，所述預(yù)制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(yōu)選例中，所述長向肋的頂面高度高于橫向肋的頂面高度，并且橫向肋的頂面低于長向壁部的頂緣。[0038]參考圖1、2，本實用新型汽車底板纖維預(yù)制體的較佳實施例及其制備方法為:[0039](I)使用計算機輔助設(shè)計每層的織物裁剪圖，每一個織物層采用5塊精確裁剪的纖維布拼接而得；[0040](2)五層干態(tài)織物層201在木質(zhì)預(yù)制體成型模100上精確定位鋪敷(模面不需要涂脫模劑)；[0041](3)各個織物層之間用專用噴膠202粘接；[0042](4)四個轉(zhuǎn)角部位102用聚酯線203縫制得到預(yù)制體(轉(zhuǎn)角部位為起模和轉(zhuǎn)運時的主要承力部位，纖維層易松散開)。[0043](5)如圖2所示，在所述鋪敷好五層經(jīng)粘合及縫合的預(yù)制體的木質(zhì)預(yù)制體成型模100上鋪覆一個開設(shè)有開口 204并且通過接管200外接真空系統(tǒng)(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(yù)制體進行加壓3-5分鐘，使所有的織物層之間貼實、貼緊模面成型，因此制得本實施例的預(yù)制體。[0045]參考圖1，本實施例的預(yù)制體的結(jié)構(gòu)包含底面11、圍壁12、橫向肋13、長向肋14。圍壁12由底面11四周向上延伸并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跨接于所述長向壁部121間并且由底面11向上凸起。長向肋14跨接于所述橫向壁部122間并且由底面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(yù)制體在被應(yīng)用時，可實現(xiàn)機械抓手進行吸附抓取纖維預(yù)制體、放置模具內(nèi)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于所述本體中的如前述本實用新型的汽車底板纖維預(yù)制體，并且所述預(yù)制體與所述聚合物材料本體是一體化的[0048]由于本實用新型的汽車底板是將前述汽車底板纖維預(yù)制體放入一個與前述預(yù)制體成型模的結(jié)構(gòu)基本相同但材質(zhì)可耐熱的RTM鋼模、注膠、加熱、固化、冷卻及脫模后制備而得，因此制得的汽車底板的結(jié)構(gòu)基本與前述預(yù)制體相同，為節(jié)省篇幅而未顯示圖示。[0049]制造汽車底板纖維預(yù)制體的系統(tǒng)[0050]參考圖2，本實用新型的制造汽車底板纖維預(yù)制體的系統(tǒng)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的成型面并且開設(shè)有與真空系統(tǒng)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(yù)制體的結(jié)構(gòu)。[0051]本發(fā)明的主要有益效果包括:[0052]1.纖維預(yù)制體的織物層之間具有一定的粘接強度，保證預(yù)制體在起模、轉(zhuǎn)運時不會分散開，在RTM模具閉合和樹脂注射過程中不會發(fā)生織物(布)層移位，因此可單獨量產(chǎn)。[0053]2.可實現(xiàn)機械抓手進行吸附抓取纖維預(yù)制體、放置模具內(nèi)等一系列自動化操作。[0054]3.結(jié)合大型液壓機、RTM注射機、汽車專用快速固化樹脂下，能夠?qū)⑵嚨装宓膯文Ｉa(chǎn)周期控制在10分鐘以內(nèi)，達到連續(xù)化、規(guī)?；a(chǎn)汽車底板的要求。[0055]4.預(yù)制體成型模具因為不像RTM模具需要經(jīng)過加熱過程，所以可選用造價低的材質(zhì)，例如木質(zhì)單面簡易模，并且模面無光潔度、孔隙等的要求，也由于造價低，可制作多套預(yù)制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(chǎn)的需求。[0056]綜合上述，通過將纖維織物在造價較低的預(yù)制體成型模上較精確定位鋪敷、將纖維織物間先拼接及連接，之后對模具抽真空以使織物之間貼實來制得預(yù)制體的方法，由于預(yù)制體成型模不需加熱，因此可采用不耐熱、造價低的材質(zhì)制造預(yù)制體成型模并且同時制造多套模具來實現(xiàn)量產(chǎn)，而且這種方式制得的預(yù)制體在起模、轉(zhuǎn)運時不會分散開，因此可單獨量產(chǎn)，還可實現(xiàn)機械抓手進行吸附抓取預(yù)制體、放置到模具內(nèi)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(fā)生織物(布)層移位，采用本實用新型能有效解決RTM工藝中纖維鋪敷工序?qū)σ?guī)?；a(chǎn)效率制約的難點，降低復(fù)合材料汽車底板的綜合制造成本，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(yīng)理解，在閱讀了本實用新型的上述講授內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)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于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
權(quán)利要求1.一種汽車底板纖維預(yù)制體，其特征在于，所述纖維預(yù)制體的結(jié)構(gòu)包含: 底面； 圍壁，其由底面四周向上延伸并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，其跨接于所述長向壁部間并且由底面向上凸起；和 長向肋，其跨接于所述橫向壁部間并且由底面向上凸起，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(quán)利要求1所述的預(yù)制體，其特征在于，所述預(yù)制體包含多個彼此迭接在一起的織物層，并且所述織物層共同形成所述結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的預(yù)制體，其特征在于，所述預(yù)制體還包含用于縫接部分或全部的所述織物層的縫線。
4.如權(quán)利要求2所述的預(yù)制體，其特征在于，所述預(yù)制體還包含用于粘合所述織物層的粘膠。
5.如權(quán)利要求2所述的預(yù)制體，其特征在于，所述每一織物層是由一條纖維布構(gòu)成或由多條纖維布拼接而成的。
6.如權(quán)利要求1所述的預(yù)制體，其特征在于，所述預(yù)制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(quán)利要求1所述的預(yù)制體，其特征在于，所述長向肋的頂面高度高于橫向肋的頂面高度，并且橫向肋的頂面低于長向壁部的頂緣。
8.一種汽車底板,其特征在于,包括聚合物材料本體以及位于所述本體中的如權(quán)利要求1-7中任一所述的汽車底板纖維預(yù)制體，并且所述預(yù)制體與所述聚合物材料本體是一體化的。
9.一種制造汽車底板纖維預(yù)制體的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包含汽車底板模具，以及可密封所述模具的成型面并且開設(shè)有與真空系統(tǒng)相通的開口的真空膜件，所述模具具有如權(quán)利要求1-7中任一所述的纖維預(yù)制體的結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實用新型涉及一種纖維預(yù)制體、利用預(yù)制體制得的汽車底板與制造汽車底板纖維預(yù)制體的系統(tǒng)。該纖維預(yù)制體的結(jié)構(gòu)包含底面、圍壁、橫向肋、長向肋。圍壁由底面四周向上延伸并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；橫向肋跨接于所述長向壁部間并且由底面向上凸起；長向肋跨接于所述橫向壁部間并且由底面向上凸起，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于所述本體中的如前述的汽車底板纖維預(yù)制體，并且所述預(yù)制體與所述聚合物材料本體是一體化的。該系統(tǒng)包含汽車底板模具以及真空膜件。本實用新型有利于纖維增強聚合物材質(zhì)的汽車底板的量產(chǎn)。
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(yōu)先權(quán)日2012年12月20日
發(fā)明者魏秀賓, 陳剛, 范欣愉 申請人:中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所