[发明专利]复合材料-钛合金一体化成型车钩的模压成型工艺

说明书

本发明涉及车钩的技术领域，尤其涉及一种复合材料‑钛合金一体化成型车钩的模压成型工艺。工艺包括：S1、对车钩的载荷分布进行分析，根据分析结果进行复合材料的铺层设计；S2、对车钩的几何特性进行分析，根据分析结果制作模具；S3、对车钩整体进行模压工艺分析，确定固化参数；S4、将预成型的装配体转移到模具内，按照确定的固化参数进行固化，在模压机上实现复合材料与双排插销底座、连通管整体成型。复合材料制成的车钩相较于金属车钩减重达41%，解决复合材料车钩的成型工艺问题，实现车钩的量产，将带来轨道交通轻量化、减少能源消耗、减少维护费用、方便工人安装操作等诸多经济和社会效益。

技术领域

本发明涉及一种模压成型工艺，尤其涉及一种复合材料-钛合金一体化成型车钩的模压成型工艺。

背景技术

车钩作为车端连接装置的重要组成之一，主要用于实现机车和车辆或车辆与车辆之间的连挂，来传递牵引力、冲击力和其它作用力，使车辆之间保持一定的安全距离。目前高铁车钩采用高强钢等金属材料，质量重，单人无法携带安装，给操作过程带来了不便。

发明内容

本发明旨在解决上述缺陷，提供一种复合材料-钛合金一体化成型车钩的模压成型工艺。

为了克服背景技术中存在的缺陷，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种复合材料-钛合金一体化成型车钩的模压成型工艺包括车钩由复合材料壳体、双排插销底座、连通管和泡沫芯组成，该成型工艺包括：

S1、对车钩的载荷分布进行分析，根据分析结果进行复合材料的铺层设计：

a、根据车钩在工作时的受载情况有限元仿真软件ABAQUS中计算出车钩在拉伸时要承受的最大载荷时拉伸载荷力的分布情况以及在压缩时要承受的最大载荷时压缩载荷力的分布情况，选取具有高强度、高模量、高抗疲劳性及耐低温性能的纤维材料；

b、选取和钛合金材质的双排插销底座、连通管热膨胀系数相匹配、且与钛合金具有良好结合强度的树脂；

c、将树脂浸润纤维制成树脂基增强复合材料；

d、将复合材料铺覆至泡沫芯上，并对复合材料的的铺层角度、铺层顺序及铺层厚度的设计：

首先通过几何模型的厚度除以单层复合材料的厚度得到的铺层数量，铺层顺序是基于铺层均衡、铺层对称、各个角度的铺层比例适中、相同角度的铺层均匀分布的准则进行设计，然后在ABAQUS中检验设计的铺层厚核和顺序是否满足设计要求，

有限元计算结果显示，当复合材料壳体部分按照[0/45/45/0]10的铺层顺序铺覆40层时时可以达到要求的强度；

e、将复合材料按照[0/45/45/0]10的铺层顺序铺覆到泡沫芯4上预成型，并和预先制成的钛合金双排插销底座2、连通管3部分进行装配；

S2、对车钩的几何特性进行分析，根据分析结果制作模具；

S3、对车钩整体进行模压工艺分析，确定固化参数；

S4、将预成型的装配体转移到模具内，按照确定的固化参数进行固化，在模压机上实现复合材料与双排插销底座、连通管整体成型。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述S1步骤中的纤维材料选取T700，树脂选取环氧树脂。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述S4步骤中在复合材料和双排插销底座、连通管装配之前，对双排插销底座、连通管表面进行界面亲和处理，完全去除金属表面的反应层以保证金属与复合材料之间结合界面的可靠性。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述S4步骤中的模具选择材料具有良好抛光性能和加工性能的P20模具钢或NKA80模具钢。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述S4步骤中的在模压机上实现复合材料与双排插销底座、连通管整体成型时进行加热，加热方式为通过外置加热板对模具的外表面进行加热，然后通过热传导的方式，温度不断向内部传递。