[发明专利]制造复合材料产品的方法及用这种方法制造的产品

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造复合材料产品的方法，特别涉及机动车一体式车架的壳身和顶壳。本发明还涉及用这种方法制造的产品。

背景技术

现有的由复合材料，特别是碳纤维制成的一体式车架，一般通过由粘合剂和/或机械零件，比如螺栓、单独成型的复合材料零件互相固定来制造。这样现有的一体式车架的特点在于高成本，是由于整体结构没有打算利用复合材料的潜能，又有中等水平的重复性，大体上是由于在制造过程中大量采用人工操作。实际上，一体式车架由许多零件制成，均通过人工分层来单独成型，然后由人工或是通过胶合模板组装。因此这些零件先生产且随后组装，按照机动车行业特有的经典生产和组装的方法。这些零件一般通过用树脂预浸渍的碳纤维基板的成型方法来获得，被称为预浸渍坯，它们由人工分层并在高压容器中固化。这种方法需要长时间的人工操作和高价的材料，此外它不能确保与车辆其它部件相容的重复性。至今为止生产的一体式车架因此还不是很适合大批量生产。这种制造方法还需要非常精确缜密的系统，在大多数情况下，导致为了制造一个单一的零件要有几十个模具需要准备。此外，不利的是这些产品必须在几天内完成，因为如果在固化周期前留在室温下材料会很大程度地分解，所以这样现有的方法很难应对生产的骤停并且包含生产次品的高风险。

现有的一体式车架因此十分昂贵并且由于低重复性的零件数量很多而很难大批量生产。这些部件主要由预浸渍的纤维制成，价格昂贵并且需要很大程度的熟练性。它们的制造方法的特点还在于生产和组装有明确的分界，使用过的模具具有有限的寿命，并且从单一的制造件来看它们在制造周期中供很多模具使用。

US5079055披露了一种用于复合材料产品的加强构件，这个构件设置有具有螺纹孔的嵌件。然而，在复合材料产品用加强构件成型过程中，不利的是这样的螺纹孔可能会充满树脂，是因为螺纹孔向外开。

为了克服这个缺陷，FR2783196披露了设置有带有由至少一个塞子封闭的螺纹孔的嵌件的垫块。在复合材料成型后用机械加工将塞子取出。然而，这种现有的方法更加高价，因为它需要用塞子并且要将塞子从螺纹孔取出，并且此外如果嵌件对于产品的相对位置不是完全正确的，它无法使螺纹孔相对于成型材料的位置精确。

发明内容

因此本发明的目的是提供不含所述的缺点的方法和产品。所述的目的通过一种方法和一种产品来达到，它们的主要特征相应地在权利要求1至19中披露，而其它的特征在其余的权利要求中披露。

根据本发明的方法和系统不仅让成本降低，从而使复合材料产品大批量地使用，而且还确保了生产标准要求的重复性。

这种方法包括一个共固化的步骤，其中至少两个零件进行生产使得主零件作为次级零件的模具。然后这两个零件均通过中间基板一起固化，因此避免了粘合的步骤。这个过程可以通过在生产过程中承担不同功能的特定的模块化系统来获得。

零件之间如果有公差，中间基板还允许补偿公差，以便最终产品具有精确的形状和尺寸。为了达到这个目的，主零件优选是在两个主模之间用树脂传递模塑方法成型，以便使它的内壁和它的外壁均具有精确形状和尺寸的表面。

本发明还涉及一体式车架，包括大体上与机动车舱一致的壳体和覆盖这个壳体的顶壳。这两个零件优选通过依据本发明的方法和系统制造。这种方法的费用相对较低，是因为大量使用了与高压容器中的预浸料坯不同的生产技术，比如树脂传递模塑（树脂传递模塑）和编织方法。这两种方法都是基于模具内和随后注入的树脂上放置干的纤维。编制方法基于在芯模上以及在随后注入的树脂上的纤维自动编制，而树脂传递模塑方法基于干的织物的沉积和其后树脂的注入。基板的成形和它们随后在模具中的沉积可以是自动化的，因此使得用这些方法生产的部件重复性更强也更经济。

模具的模块化不仅包括模具数量的减少，还包括每件产品的模具数量的减少；比如至今为止生产的一体式车架，是在单一的成型步骤中生产的。几何的复杂性和子件的数量使得制造单一的一个零件需要几十个模具。然而根据本发明的方法和系统，存在着相反的情况，正是由于系统的模块化，很少的模具生产大量的部件。

该方法和系统另一个优点在于模块化模具的组合，已生产的部件成为随后生产的部件的模具，并且大规模使用的这种方法的腐蚀性比预浸渍低，使得模具的寿命预计可以制造400件主模和800件次级模具，鉴于至今为止使用的传统模具的寿命大约为150件。

设备成本的降低因此不仅包含模具数量的减少，还减少了在模具使用中与模具相关联的维护和再生。