[發明專利]一種混雜纖維復合材料汽車水箱上橫梁及其制造方法

在審

• 申請號: 201410525043.1
• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN104309691A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 方舟;張道理
• 申請（專利權）人: 奇瑞汽車股份有限公司
• 主分類號: B62D21/09
• 分類號: B62D21/09;B29C70/34
• 代理公司: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司 11138
• 代理人: 江崇玉

技術領域

本發明涉及一種混雜纖維復合材料汽車水箱上橫梁及其制造方法，屬于復合材料和汽車零部件領域。

背景技術

由于對轎車的造型和性能要求的越來越高，受造型的影響，轎車前部造型的分縫線高低不一，再加上發動機艙本身空間的限制，零部件布置方式種類的增多，很多零部件安裝點或多或少的布置在水箱橫梁上，再加上引擎蓋總成的連接裝置鎖體安裝件，水箱橫梁的負荷將越來越重。水箱橫梁作為重要的車身結構件，考慮到對車身結構的輕量化要求，以及結構強度高和碰撞安全性能的要求，如何合理的設計高承載高強度輕質的水箱上橫梁為車身發展的挑戰。

傳統的汽車水箱上橫梁為金屬鈑金件，所用的材料為高強度冷軋鋼(B210P1)，厚度約為1.5mm，重量約為1.1kg；Z向剛度值為400N/mm，會由于應力集中發生開裂現象。

CN103523094A公開了一種碳纖維復合材料汽車水箱上橫梁及其制作方法，通過對金屬鈑金件汽車水箱上橫梁的結構進行改進，并且用碳纖維復合材料替代金屬鈑金，得到了Z向剛度值為424N/mm，重量為0.4Kg的汽車水箱上橫梁，提高了水箱上橫梁的強度及剛度，減輕了重量。

在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術汽車水箱上橫梁至少存在以下問題：

1、汽車水箱上橫梁剛度不高。雖然現有技術中汽車水箱上橫梁的Z向剛度值達到了424N/mm，但是仍然需要提高。

2、碳纖維成本高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，提供一種混雜纖維復合材料汽車水箱上橫梁及其制造方法。通過對水箱上橫梁的材料進行改進，在提高水箱上橫梁的剛度的同時，減少制造成本。

為解決上述技術問題，本發明提供以下技術方案：

本發明一方面提供了一種混雜纖維復合材料汽車水箱上橫梁，所述水箱上橫梁是在真空狀態下，樹脂浸潤碳纖維玻璃纖維混雜的纖維織物后壓力成型；所述水箱上橫梁包括：梁體；位于所述梁體兩側的梁翼；位于所述梁體頂面兩側的側邊；與所述梁翼相連的第一翼翅；與所述第一翼翅相連的第二翼翅；位于梁翼上的梁冠。

具體地，所述梁體頂面中部、梁冠為平整面結構，

具體地，所述梁翼、第一翼翅以及第二翼翅對稱地位于所述梁體兩側。

具體地，所述梁翼與所述第一翼翅之間的過渡、所述第一翼翅與所述第二翼翅之間的過渡為圓滑過渡。

具體地，所述第一翼翅、第二翼翅的輪廓為連貫的圓弧棱線。

具體地，所述碳纖維為強度大于2000MPa碳纖維，所述玻璃纖維為強度大于1000MPa的玻璃纖維。

具體地，所述碳纖維為強度大于3000MPa碳纖維，所述玻璃纖維為強度大于2000MPa的玻璃纖維。

具體地，所述樹脂為環氧樹脂。

具體地，所述混雜纖維織物與樹脂的重量比例分別為50-60％和40-50％。

本發明的另一方面提供了一種本發明第一方面的混雜纖維復合材料汽車水箱上橫梁的制造方法，包括以下步驟：

步驟(1)，鋪層；將預定層數的碳纖維織物布和預定層數的玻璃纖維織物布按照預定順序在水箱上橫梁模具中進行鋪設；鋪層角度選擇標準鋪層角度：0°、45°、-45°和90°；其中0°和90°采用碳纖維織物，45°和-45°采用玻璃纖維織物；

步驟(2)，密封；在鋪好后的混雜纖維織物上依次鋪設脫模布、導流網、導流管，在模具的邊緣打密封膠帶，布置抽真空抽氣導管、樹脂進料口導入管，然后在真空袋邊緣處使用真空膜、膠帶密封好，確保整個系統不漏氣；

步驟(3)，抽真空；將抽氣導管與真空泵連接，將真空袋內空氣抽空，使真空度達到500Pa以下，使真空膜密實緊貼模具；

步驟(4)，樹脂導入及固化；將所述樹脂和固化劑的混合物導入進料口并被抽入真空袋中，待所述樹脂和固化劑的混合物將纖維織物浸潤完全后，關閉進料口導入管口，繼續維持真空狀態保持0.5-8h，直至樹脂固化；

步驟(5)，脫模；待樹脂固化后，脫模得到所述混雜纖維復合材料水箱上橫梁。

具體地，在步驟(1)中，所述碳纖維織物布的鋪設層數為6層，所述玻璃纖維織物布的鋪設層數為4層。

具體地，在步驟(1)中，所述碳纖維和玻璃纖維的鋪設順序自下而上依次為：第一層為0°方向鋪層，第二層為90°方向鋪層，第三層為45°方向鋪層，第四層為-45°方向鋪層，第五層為0°鋪層，第六層為0°鋪層，第七層為-45°方向鋪層，第八層為45°方向鋪層，第九層為90°方向鋪層，第十層為0°方向鋪層。