[发明专利]一种共固化结构飞轮轮体及其制造加工方法

权利要求书

1.一种共固化结构飞轮轮体的制造加工方法，其特征在于，该飞轮轮体包含：轮毂、轮缘、辐条，该方法包含以下步骤：

S1，制备飞轮轮体：

S1.1，提供一成型模具，其包含：作为阴模的上瓣成型模具、作为阳模的下瓣成型模具；

S1.2，将成型模具划分为五个区域：飞轮辐条区域、飞轮轮毂区域、飞轮辐条下蒙皮区域、飞轮辐条上蒙皮区域和飞轮轮缘区域；将泡沫材料辐条置于飞轮辐条区域，铝合金轮毂置于飞轮轮毂区域，殷钢环轮缘置于飞轮轮缘区域；

S1.3，由高模碳纤维通过热熔法处理得到单向预浸料，该单向预浸料在树脂作用下在所述的五个区域进行铺层，铺层后的单向预浸料形成碳纤维复合材料；

S1.4，将所述的碳纤维复合材料与所述的泡沫材料辐条、铝合金轮毂、殷钢环经共固化一体成型，成型压力为0.2-0.5MPa，温度为150-200℃，形成共固化飞轮轮体；

S2，对步骤S1制造的飞轮进行精密修调，依次包含：

S2.1，对轮毂内孔进行镗削加工，使轮毂内孔的表面光滑，便于飞轮轴承工装对轮毂内孔装配；

S2.2，对轮毂轴承安装端面进行车削加工，使其在与飞轮轴承工装安装后同轴度小于0.02mm；

S2.3，对轮缘进行车削加工，使其与轮毂内孔同轴度在0.02mm以内，并将动平衡控制在3.6gcm²以内；

S2.4，使用超声系统，对轮缘的共固化端面超声辅助车削加工，达到轮缘外圈上下端面直径尺寸要求、并将动平衡控制在3.6gcm²以内；

S2.5，对轮缘的金属端面进行环槽加工：在轮缘外圈金属环上下两端面车90°环槽；

S3，对飞轮轮体调平衡。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述的高模碳纤维为M40JB/602，所述的泡沫材料为ROHACELL 71，所述的铝合金为铝合金7075，所述的殷钢环为殷钢4J36。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1.3中，对于所述的五个区域均铺设26层，每层0.075mm，对飞轮辐条上、下蒙皮区域各层的铺层角度为：[+45°/0°/-45°/0°/90°/0°/0°/90°/0°/+45°/0°/-45°/0°]。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2.4中，所述的超声系统参数为：串联谐振频率为20960.8Hz，等效电阻12.3Ω，静态电容4.86nF；车削用刀具加工过程中的轴向和前刀面方向振幅分别为4.5μm和1.9μm。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S2与S3之间，对飞轮轮体进行表面粗糙度、加工缺陷、残余应力检测，表面粗糙度检测指标为：共固化材料加工碳纤维复合材料表面Ra≤3.2μm、金属表面Ra≤1.6μm，金属与复合材料交界处的界面区域表面Ra≤3.2μm；加工缺陷检测指标为：碳纤维复合材料的表面加工损伤面积≤2％，其亚表面层每单层复合材料内加工损伤面积≤1％；所述残余应力检测指标为：殷钢表面加工残余应力＜120MPa；若检测出上述任一指标未达到要求，重复步骤S2。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2.4过程中，同时进行低温冷风检测，控制加工温度低于160℃。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，根据面板显示的双面重量值，以及轮缘厚度，选取钻头：采用去重法进行调平衡时，重量值100mg级以上，轮缘厚度大于等于8mm的轮体则选用直径为Φ5mm的钻头；轮缘厚度小于8mm的轮体根据实际情况选用小于Φ5mm钻头；重量值为10mg～100mg级时，选用直径为Φ3mm的钻头；重量值小于10mg时，选用Φ3mm的钻头浅钻，或者采用激光去重仪定量去重；切转速应选取800rpm～1600rpm之间。

8.一种使用权利要求1-7中任意一种方法制备的金属和复合材料共固化结构飞轮轮体，其特征在于，其轮缘由高模碳纤维和殷钢环共固化形成，辐条由所述高模碳纤维和泡沫材料共固化形成，轮毂由所述高模碳纤维和铝合金共固化形成。