[发明专利]CFRP/金属复合材料连接结构及其加工工装和加工方法

说明书

本发明提供一种应用于汽车车身材料技术领域的CFRP/金属复合材料连接结构加工工装，所述的CFRP/金属复合材料连接结构加工工装的工装组件Ⅰ(1)的工作段Ⅰ(4)一端与前锥段Ⅰ(3)一端连接，工作段Ⅰ(4)另一端与后锥段Ⅰ(5)一端连接，工装组件Ⅱ(2)的工作段Ⅱ(7)一端与前锥段Ⅱ(6)一端连接，工作段Ⅱ(7)另一端与后锥段Ⅱ(8)一端连接，后锥段Ⅰ(5)另一端和前锥段Ⅱ(6)另一端通过螺纹部(9)拧装连接，本发明所述的CFRP/金属复合材料连接结构加工工装，结构简单，能够有效提高CFRP构件与金属构件在进行超差孔机械装配时的疲劳寿命，同时能够实现CFRP构件与金属构件同轴装配，提高装配效率和质量。

技术领域

本发明属于汽车车身材料技术领域，更具体地说，是涉及一种CFRP/金属异种材料连接，本发明还涉及一种CFRP/金属超差孔连接的装配孔挤压强化加工工装，本发明同时还涉及一种CFRP/金属超差孔连接的装配孔挤压强化加工方法。

背景技术

汽车工业的快速发展在方便我们生活的同时，也带来了环境污染和能源紧缺等问题。轻量化作为汽车节能减排的重要手段得到了世界各车企的高度重视。多材料混合车身被视为一种重要的车身轻量化手段。其中碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)因具有金属材料不可比拟的优势，成为汽车轻量化发展中最具潜力的材料。车用CFRP部分零部件不可避免的需要与金属材料进行连接，而机械连接是其主要的连接方式。由于CFRP与金属热膨胀系数不同，在进行共线涂装或汽车在环境较恶劣的环境下服役时，两种材料的伸缩量不同容易出现连接失效问题。超差孔连接可有效解决热膨胀系数不同的问题。而超差孔连接结构中装配孔的存在破坏了构件的整体性，在承受载荷时装配孔周围易产生应力集中，CFRP对开孔尤其敏感，力学性能降低的同时也损害了部件的疲劳性能，影响了连接的可靠性，从而影响汽车的使用耐久性。因此，现有技术中的产品及其工艺无法满足需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种结构简单，能够同时有效提高CFRP构件与金属构件在进行超差孔机械装配时的疲劳寿命，衬套的存在避免装配时紧固件对CFRP构件的孔壁的损伤，同时这种加工方法还能够实现CFRP构件与金属构件同轴装配，有效简化工艺，提高装配效率和装配质量的CFRP/金属复合材料连接结构加工工装。

要解决以上所述的技术问题，本发明采取的技术方案为：

本发明为一种CFRP/金属复合材料连接结构加工工装，所述的CFRP/金属复合材料连接结构加工工装包括工装组件Ⅰ、工装组件Ⅱ，工装组件Ⅰ包括前锥段Ⅰ、工作段Ⅰ、后锥段Ⅰ，工作段Ⅰ设置为圆柱体状结构，工作段Ⅰ一端与前锥段Ⅰ一端连接，工作段Ⅰ另一端与后锥段Ⅰ一端连接，工装组件Ⅱ包括前锥段Ⅱ、工作段Ⅱ、后锥段Ⅱ，工作段Ⅱ设置为圆柱体状结构，工作段Ⅱ一端与前锥段Ⅱ一端连接，工作段Ⅱ另一端与后锥段Ⅱ一端连接，后锥段Ⅰ另一端和前锥段Ⅱ另一端通过螺纹部拧装连接。

所述的CFRP/金属复合材料连接结构加工工装的工作段Ⅰ的直径尺寸设置为大于CFRP/金属复合材料连接结构的CFRP构件10的衬套的内径尺寸的结构；工作段Ⅱ的直径尺寸设置为大于CFRP/金属复合材料连接结构中的金属构件的开孔的直径尺寸的结构；工作段Ⅰ的直径尺寸设置为大于工作段Ⅱ的直径尺寸的结构。

所述的工装组件Ⅰ的前锥段Ⅰ、工作段Ⅰ、后锥段Ⅰ为一体式结构，工装组件Ⅱ的前锥段Ⅱ、工作段Ⅱ、后锥段Ⅱ为一体式结构。

所述的螺纹部包括螺杆部和螺孔部，后锥段Ⅰ另一端设置螺杆部，前锥段Ⅱ另一端设置螺孔部。

所述的CFRP/金属复合材料连接结构加工工装还包括连接段，连接段与工装组件Ⅰ的前锥段Ⅰ另一端连接，连接段为杆状结构，连接段与前锥段Ⅰ为一体式结构。

本发明还涉及一种结构简单，能够有效提高疲劳性能，保障连接的可靠性，提高在汽车上使用耐久性的CFRP/金属复合材料连接结构。