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1、(10)申请公布号 CN 102514207 A (43)申请公布日 2012.06.27 CN 102514207 A *CN102514207A* (21)申请号 201110416972.5 (22)申请日 2011.12.14 B29C 70/34(2006.01) (71)申请人 奇瑞汽车股份有限公司 地址 241009 安徽省芜湖市经济技术开发区 长春路 8 号 (72)发明人 李祥伟 (74)专利代理机构 合肥诚兴知识产权代理有限 公司 34109 代理人 汤茂盛 (54) 发明名称 一种复合材料汽车零部件的生产方法 (57) 摘要 本发明公开一种复合材料汽车零部件的生产 方法，。
2、 包括对模具进行预处理， 在模具上涂设胶 衣， 配置成型树脂以及对原料纤维布进行烘烤 ； 在模具内铺设纤维布层， 在纤维布层上依次铺设 脱模布和导流网， 在模具周围布设缠绕管， 利用真 空灌注的方式导入成型树脂， 固化成型 ； 对成型 制品进行表面处理或其他操作。本发明制备出的 复合材料制品表面亮度高、 平整， 制得的产品比传 统的金属质零件的重量降底3060， 从而减轻 车身质量， 起到节能减排的效果。另外， 利用真空 灌注的方式导入成型树脂与纤维复合的方法， 可 以降低操作环境中有机挥发性气体的浓度， 减少 对操作人员的伤害。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 6 页 附。
3、图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 1 页 1/1 页 2 1. 一种复合材料汽车零部件的生产方法， 其特征在于 ： 包括以下步骤 ： a ： 对模具进行预处理， 在模具上涂设胶衣， 配置成型树脂以及对原料纤维布进行烘 烤 ； b ： 在模具内铺设纤维布层， 在纤维布层上依次铺设脱模布和导流网， 在模具周围布设 缠绕管， 将模具整体装入真空袋内， 并在真空袋的两端分别设置抽真空管和成型树脂的导 入管， 将真空袋挤压成型 ； c ： 将真空袋抽真空后导入成型树脂， 固化成型 ； d ： 从模具中取出成型制品， 进行表面。
4、处理。 2. 如权利要求 1 所述的复合材料汽车零部件的生产方法， 其特征在于 ： 步骤 b 中的导 流网上设有导流管， 导流管上接有三通管， 三通管的一管口与抽真空管相连通， 另一管口与 成型树脂的导入管相连通。 3. 如权利要求 1 所述的复合材料汽车零部件的生产方法， 其特征在于 ： 步骤 a 中所述 的纤维布为碳纤维布、 玻璃纤维布、 芳纶纤维布、 天然纤维布、 聚乳酸纤维布中的一种或几 种组成。 4. 如权利要求 1 所述的复合材料汽车零部件的生产方法， 其特征在于 ： 步骤 a 中所述 的配置成型树脂的原料包括原料树脂、 固化剂和纤维， 将三者混合后搅拌均匀， 所述的原料 树脂为不。
5、饱和树脂或环氧树脂， 原料树脂与纤维的质量比为 2 3 3 2， 不饱和树脂与 固化剂质量比为10011004 ； 环氧树脂与固化剂的质量比为1001510035。 5. 如权利要求 4 所述的复合材料汽车零部件的生产方法， 其特征在于 ： 步骤 c 中所述 的抽真空的真空度为 -0.05 -0.1Mpa， 若选用不饱和树脂作为原料树脂需常温固化 2 10h ； 若选用环氧树脂作为原料树脂需在 60 90条件下固化 8 24h。 6. 如权利要求 1 所述的复合材料汽车零部件的生产方法， 其特征在于 ： 步骤 a 中所述 的纤维布层的层数为 2 10 层， 铺设纤维布层的纤维布厚度为 0.1 。
6、0.5mm。 7. 如权利要求 1 所述的复合材料汽车零部件的生产方法， 其特征在于 ： 步骤 a 中所述 的涂设胶衣包括将固化剂和胶衣树脂混合搅拌， 搅拌均匀后采用喷涂或刷涂的方式敷设在 模具表面。 8. 如权利要求 1 所述的复合材料汽车零部件的生产方法， 其特征在于 ： 步骤 a 包括用 丙酮、 乙醇等试剂将擦拭模具擦拭干净， 再在模具表面打脱模蜡或脱模剂， 打脱模蜡或脱模 剂涂 2 4 次， 每次涂后干燥 3 10min， 再进行下一次的操作。 权 利 要 求 书 CN 102514207 A 2 1/6 页 3 一种复合材料汽车零部件的生产方法 技术领域 0001 本发明属于汽车零部。
7、件制造工艺领域， 具体涉及一种复合材料汽车零部件的生产 方法。 背景技术 0002 随着工业的不断发展以及能源消耗不断增大， 节约能源和降低对环境的污染已成 为汽车工业发展和社会可持续发展急需解决的关键问题。汽车的燃料消耗和二氧化碳废 气的排放量主要取决于汽车车身的重量， 现有的汽车车身件和零部件大多采用金属材料制 成， 金属材料制得的汽车车身件强度大、 性能好， 但金属的密度大， 装配成的汽车笨重， 因此 汽车的燃料消耗大， 浪费能源， 并且二氧化碳废气的排放量也曾大， 对环境的污染加重。纤 维增强复合材料具有高强度、 高模量及低密度等特点， 适用于制造汽车车身件及其他结构 件。 发明内容 。
8、0003 本发明的目的是提供一种复合材料汽车零部件的生产方法， 制得的汽车零部件质 量轻、 强度高、 表面平整。 0004 为实现上述目的， 本发明采用的技术方案包括以下具体步骤 ： 0005 一种复合材料汽车零部件的生产方法， 其特征在于 ： 包括以下步骤 ： 0006 a ： 对模具进行预处理， 在模具上涂设胶衣， 配置成型树脂以及对原料纤维布进行 烘烤 ； 0007 b ： 在模具内铺设纤维布层， 在纤维布层上依次铺设脱模布和导流网， 在模具周围 布设缠绕管， 将模具整体装入真空袋内， 并在真空袋的两端分别设置抽真空管和成型树脂 的导入管， 将真空袋挤压成型 ； 0008 c ： 将真空。
9、袋抽真空后导入成型树脂， 固化成型 ； 0009 d ： 从模具中取出成型制品， 进行表面处理。 0010 本发明制备汽车零部件的原理简单， 不需要设备的投入， 且所用模具以及原料的 成本较低， 制备出的复合材料制品表面亮度高、 平整， 制得的产品比传统的金属质零件的重 量降底3060， 从而减轻车身质量， 起到节能减排的效果。 另外， 利用真空灌注的方式导 入成型树脂与纤维复合的方法与传统的手糊工艺相比， 可以降低操作环境中有机挥发性气 体的浓度， 减少对操作人员的伤害。 0011 进一步具体的方案为 ： 0012 步骤 e 中的导流网上设有导流管， 导流管上接有三通管， 三通管的一管口与抽。
10、真 空管相连通， 另一管口与成型树脂的导入管相连通。 导流网的布置能加快成型树脂的流动， 有利于成型树脂与纤维布的浸润， 导流管和三通管可以使得真空袋抽真空和成型树脂的导 入更加方便、 瞬速和完全。 另外所选用的真空袋需要有一定的延展性及耐高温性能， 以防止 在操作时真空袋破裂。 说 明 书 CN 102514207 A 3 2/6 页 4 0013 步骤 d 中所述的纤维布为碳纤维布、 玻璃纤维布、 芳纶纤维布、 天然纤维布、 聚乳 酸纤维布中的一种或几种组成。所述的纤维布层的层数为 2 10 层， 铺设纤维布层的纤维 布厚度为 0.1 0.5mm。具体操作时， 纤维布的编织方式可以是单向编。
11、织、 双向编织或者无 纺毡， 纤维布的铺设主要是以降低纤维材料各向异性的影响， 保证在铺层时纤维方向均匀 交错铺设为主， 另外在产品主要受力方向可以适当增加纤维布的层数， 纤维布的走向要与 主要受力方向一致。 所有纤维布(毡)在铺设前需放在5080环境下烘烤30180min， 以除去水分， 有利于与成型树脂的充分浸润和复合。 各种纤维布的作用也各不相同， 碳纤维 布及玻璃纤维布主要起增加强度作用， 芳纶纤维布主要起增加韧性的作用， 其他纤维布主 要起填充及降低成本作用。 0014 步骤 a 中所述的配置成型树脂的原料包括原料树脂、 固化剂和纤维， 将三者混 合后搅拌均匀， 所述的原料树脂为不饱。
12、和树脂或环氧树脂， 原料树脂与纤维的质量比为 2 3 3 2， 不饱和树脂与固化剂质量比为 100 1 100 4 ； 环氧树脂与固化剂的质 量比为 100 15 100 35。原料树脂、 固化剂和纤维混合后需要进行搅拌， 使得固化剂 与原料树脂充分混合和除去混合物中的气泡， 保证成型制品的质量， 通常搅拌 5 30min， 搅拌速度为 10 150r/min。 0015 步骤 c 中所述的抽真空的真空度为 -0.05 -0.1Mpa， 若选用不饱和树脂作为原 料树脂需常温固化 2 10h ； 若选用环氧树脂作为原料树脂需在 60 90条件下固化 8 24h。通过抽真空管将模具内气体排出， 再。
13、从成型树脂导入管导入成型树脂， 在整个成型树 脂导入以及成型树脂与纤维布浸润的过程中始终保持抽真空， 浸润完毕后将出现树脂的导 入管及抽真空管封闭保压等待成型树脂固化。另外环氧树脂的固化分为两步骤完成， 即模 具内的低温固化和模具外的高温固化， 模具内的低温固化(通常温度在6090)主要是 考虑保护模具和防止真空袋被破化， 将模具初步成型的半成品取出， 再在模具外进行高温 固化 ( 通常温度在 100 180 )， 使得半成品固化完全， 保证成型制品的强度和质量。 0016 步骤 a 中所述的涂设胶衣包括将固化剂和胶衣树脂混合搅拌， 搅拌均匀后采用喷 涂或刷涂的方式敷设在模具表面。刷涂时直接用。
14、毛刷或者辊刷将胶衣均匀的涂在模具表 面， 胶衣需要在常温下固化 12 72h， 固化完全后才能再进行后续的操作， 喷涂胶衣可以提 高产品表面质量， 增加平整度及光泽度。 胶衣的用量主要取决于产品尺寸及形状， 对于尺寸 较小、 形状较简单， 如汽车装饰件， 一般用量为 50 500g， 对于尺寸较大、 形状较复杂， 如汽 车车身覆盖件， 一般用量为 500 1000g。 0017 步骤 a 包括用丙酮、 乙醇等试剂将擦拭模具擦拭干净， 再在模具表面打脱模蜡或 脱模剂， 打脱模蜡或脱模剂涂 2 4 次， 每次涂后干燥 3 10min， 再进行下一次的操作。 0018 成型制品需要进行表面处理， 修。
15、剪边部的毛刺， 然后再在制品表面喷涂清漆以及 其他的操作。本发明的操作需要在温度 21 25， 相对湿度 40 60， 通风良好的条件 下进行， 以保证产品质量和操作人员的安全。本发明可以用于制备汽车翼子板、 顶盖、 车门 外板、 行李箱盖、 引擎盖等覆盖件以及中控面板、 中通盖板、 装饰条等装饰件。 附图说明 0019 图 1 是本发明的流程示意图。 说 明 书 CN 102514207 A 4 3/6 页 5 具体实施方式 0020 实例 1 ： 汽车翼子板制备方法 0021 1) 模具前处理 ： 先用丙酮将模具擦拭干净， 再在模具表面打 2 遍脱模蜡， 每次涂后 干燥 3min， 再进行。
16、下一次的操作。 0022 2) 涂胶衣 ： 将固化剂与胶衣树脂混合搅拌， 固化剂用量为总混合物质量的 4， 胶 衣与固化剂的总用量为 800g， 搅拌 8min。用毛刷将胶衣均匀的涂在模具表面， 固化 12h。 0023 3) 配原料树脂 ： 选用环氧树脂作为原料树脂， 将环氧树脂与固化剂按照 100 15 的比例混合， 环氧树脂与纤维的比例为 2 3， 将三者混合后， 搅拌 20min 备用。 0024 4) 铺纤维布 ： 先将纤维布按照待加工翼子板的尺寸裁剪， 再在 50条件下烘烤 120min， 共铺设五层， 第一、 二层用 3K 斜纹的碳纤维布， 三、 四层用 12K 单向编织碳纤维布。
17、， 排布方式为纤维方向相互垂直， 第五层为玻璃纤维布， 碳纤维布选用的厚度为 0.2mm， 玻璃 纤维布选用的厚度为 0.5mm。 0025 5) 制作真空袋压工艺条件 ： 按照顺序依次铺设脱模布， 导流网， 导流管， 设置三通 管， 将三通管的一头与成型树脂导入管连接， 另一头与抽真空管连接抽真空管的另一端与 真空泵连接 ； 模具周围围设一圈布缠绕管， 最后用真空膜将模具一周封闭， 将真空袋压成 型。 0026 6) 导入成型树脂 ： 打开真空泵抽气， 真空度保持在 -0.05Mpa， 将模具内空气排尽 后导入成型树脂， 待成型树脂与纤维布充分浸润后停止抽真空， 此时将成型树脂导入管及 抽真。
18、空管封闭， 将整个模具体系先在在 60环境下固化 8h， 再将制品取出在 110环境下 固化 8h。 0027 7) 表面处理 ： 修剪成型制品边部的毛刺并用水砂轮打磨， 再在制品表面喷涂清 漆， 清漆固化后抛光。 0028 实例 2 ： 汽车顶盖制备方法 0029 1) 模具前处理 ： 先用丙酮将模具擦拭干净， 再在模具表面打 4 遍脱模蜡， 每次涂后 干燥 10min， 再进行下一次的操作。 0030 2) 涂胶衣 ： 将固化剂与胶衣树脂混合搅拌， 固化剂用量为总混合物质量的 3.5， 胶衣与固化剂的总用量为 1000g， 搅拌 10min。采用喷涂的方式将胶衣喷在模具表面， 喷涂 气源压。
19、力为 0.8Mpa， 喷涂时喷嘴与模具表面的距离为 40cm， 固化 24h。 0031 3) 配原料树脂 ： 选用环氧树脂作为原料树脂， 将环氧树脂与固化剂按照 100 25 的比例混合， 环氧树脂与纤维的比例为 1 1， 将三者混合后， 搅拌 25min 备用。 0032 4) 铺纤维布 ： 先将纤维布按照待加工顶板的尺寸裁剪， 再在 60条件下烘烤 100min， 共铺设 10 层纤维布， 第一层用 3K 斜纹碳纤维布， 二、 三层用玻璃纤维布， 排布方式 为纤维方向相互均匀交错， 第四置第十层为天然纤维布， 碳纤维布厚度为 0.3mm， 玻璃纤维 布厚度为 0.2mm， 天然纤维布厚度。
20、为 0.1mm。 0033 5) 制作真空袋压工艺条件 ： 按照顺序依次铺设脱模布， 导流网， 导流管， 设置三通 管， 将三通管的一头与成型树脂导入管连接， 另一头与抽真空管连接， 抽真空管的另一端与 真空泵连接 ； 模具周围围设一圈布缠绕管， 最后用真空膜将模具一周封闭， 将真空袋压成 型， 。 0034 6) 导入原料树脂 ： 打开真空泵抽气， 真空度保持在 -0.08Mpa， 将模具内空气排尽 说 明 书 CN 102514207 A 5 4/6 页 6 后导入成型树脂， 待成型树脂与纤维布充分浸润后停止抽真空， 此时将成型树脂导入管及 抽真空管封闭， 将整个模具体系先在在 90环境下。
21、固化 16h， 再将制品取出在 150环境下 固化 6h。 0035 7) 表面处理 ： 修剪边部的毛刺并用水砂轮打磨， 再在制品表面喷涂清漆， 清漆固 化后抛光。 0036 实例 3 ： 车门外板制备方法 0037 1) 模具前处理 ： 先用丙酮将模具擦拭干净， 再在模具表面打 3 遍脱模蜡， 每次涂后 干燥 6min， 再进行下一次的操作。 。 0038 2) 涂胶衣 ： 将固化剂与胶衣树脂混合搅拌， 固化剂用量为总混合物质量的 3， 胶 衣与固化剂的总用量为 80g， 搅拌 8min。用毛刷将胶衣均匀的涂在模具表面， 固化 12h。 0039 3) 配原料树脂 ： 选用环氧树脂作为原料树。
22、脂， 将环氧树脂与固化剂按照 100 35 的比例混合， 环氧树脂与纤维的比例为 3 2， 将三者混合后， 搅拌 20min 备用。 0040 4) 铺纤维布 ： 先将纤维布按照待加工翼子板的尺寸裁剪， 再在 50条件下烘 烤 120min， 共铺设 2 层， 第一层用 3K 斜纹的碳纤维布， 第二用 12K 单向编织玻璃纤维布， 排布方式为纤维方向相互垂直， 碳纤维布选用的厚度为 0.2mm， 玻璃纤维布选用的厚度为 0.5mm。 0041 5) 制作真空袋压工艺条件 ： 按照顺序依次铺设脱模布， 导流网， 导流管， 设置三通 管， 将三通管的一头与成型树脂导入管连接， 另一头与抽真空管连接。
23、抽真空管的另一端与 真空泵连接 ； 模具周围围设一圈布缠绕管， 最后用真空膜将模具一周封闭， 将真空袋压成 型。 0042 6) 导入成型树脂 ： 打开真空泵抽气， 真空度保持在 -0.1Mpa， 将模具内空气排尽后 导入成型树脂， 待成型树脂与纤维布充分浸润后停止抽真空， 此时将成型树脂导入管及抽 真空管封闭， 将整个模具体系先在在 80环境下固化 24h， 再将制品取出在 110环境下固 化 8h。 0043 7) 表面处理 ： 修剪成型制品边部的毛刺并用水砂轮打磨， 再在制品表面喷涂清 漆， 清漆固化后抛光。 0044 实例 4 ： 汽车装饰条制备方法 0045 1) 模具前处理 ： 先。
24、用乙醇将模具擦拭干净， 再在模具表面打 3 遍脱模剂， 每次涂后 干燥 6min， 再进行下一次的操作。 0046 2) 涂胶衣 ： 将固化剂与胶衣树脂混合搅拌， 固化剂用量为总混合物质量的 3， 胶 衣与固化剂的总用量为 80g， 搅拌 4min。采用喷涂的方式将胶衣喷在模具表面， 喷涂气源压 力为 0.6Mpa， 喷涂时喷嘴与模具表面的距离为 20cm， 固化 24h。 0047 3) 配原料树脂 ： 选用不饱和树脂作为原料树脂， 将不饱和树脂与固化剂按照 100 4 的比例混合， 不饱和树脂与纤维的比例为 3 2， 将三者混合后， 搅拌 10min 备用。 0048 4) 铺纤维布 ： 。
25、先将纤维布按照待加工中通盖板尺寸裁剪， 再在 60条件下烘烤 60min， 共铺设三层纤维布， 第一、 二层用 3K 平纹芳纶纤维布， 第三层用玻璃纤维布， 排布方 式为纤维方向相互均匀交错， 芳纶纤维布厚度为 0.4mm， 玻璃纤维布厚度为 0.1mm。 0049 5) 制作真空袋压工艺条件 ： 按照顺序铺设脱模布， 导流网， 导流管， 设置三通管， 将三通管的一头与成型树脂导入管连接， 另一头与抽真空管连接， 抽真空管的另一端与真 说 明 书 CN 102514207 A 6 5/6 页 7 空泵连接， 模具周围围设一圈布缠绕管， 最后用真空膜将模具一周封闭， 将真空袋压成型， 。 005。
26、0 6) 导入原料树脂 ： 打开真空泵抽气， 真空度保持在 -0.07Mpa， 将模具内空气排尽 后导入成型树脂， 待成型树脂与纤维布充分浸润后停止抽真空， 此时将成型树脂导入管及 抽真空管封闭， 常温固化 2h。 0051 7) 表面处理 ： 修剪边部的毛刺并用水砂轮打磨， 再在制品表面喷涂清漆， 清漆固 化后抛光。 0052 实例 5 ： 汽车中控面板制备方法 0053 1) 模具前处理 ： 先用乙醇将模具擦拭干净， 再在模具表面打 3 遍脱模剂， 每次涂后 干燥 3min， 再进行下一次的操作。 0054 2) 涂胶衣 ： 将固化剂与胶衣树脂混合搅拌， 固化剂用量为总混合物质量的 2， 。
27、胶 衣与固化剂的总用量为 100g， 搅拌 4min。采用喷涂的方式将胶衣喷在模具表面， 喷涂气源 压力为 0.6Mpa， 喷涂时喷嘴与模具表面的距离为 15cm， 固化 30h。 0055 3)配原料树脂 ： 选用不饱和树脂作为原料树脂， 将原料树脂与固化剂按照1001 的比例混合， 不饱和树脂与纤维的比例为 3 2， 将三者混合后， 搅拌 15min 备用。 0056 4) 铺纤维布 ： 先将纤维布按照待加工中通盖板尺寸裁剪， 再在 60条件下烘烤 60min， 共铺设五层纤维布， 第一、 二层用 3K 平纹碳纤维布， 第三层用聚乳酸纤维布， 第四、 五层用玻璃纤维布， 排布方式为纤维方向。
28、相互均匀交错， 碳纤维布厚度为 0.2mm， 聚乳酸纤 维布的厚度为 0.4， 玻璃纤维布厚度为 0.1mm。 0057 5) 制作真空袋压工艺条件 ： 按照顺序铺设脱模布， 导流网， 导流管， 设置三通管， 将三通管的一头与成型树脂导入管连接， 另一头与抽真空管连接， 抽真空管的另一端与真 空泵连接， 模具周围围设一圈布缠绕管， 最后用真空膜将模具一周封闭， 将真空袋压成型， 。 0058 6) 导入原料树脂 ： 打开真空泵抽气， 真空度保持在 -0.1Mpa， 将模具内空气排尽后 导入成型树脂， 待成型树脂与纤维布充分浸润后停止抽真空， 此时将成型树脂导入管及抽 真空管封闭， 常温固化 1。
29、0h。 0059 7) 表面处理 ： 修剪边部的毛刺并用水砂轮打磨， 再在制品表面喷涂清漆， 清漆固 化后抛光。 0060 实例 6 ： 汽车中通盖板制备方法 0061 1) 模具前处理 ： 先用乙醇将模具擦拭干净， 再在模具表面打 3 遍脱模剂， 每次涂后 干燥 8min， 再进行下一次的操作。 0062 2) 涂胶衣 ： 将固化剂与胶衣树脂混合搅拌， 固化剂用量为总混合物质量的 2， 胶 衣与固化剂的总用量为 200g， 搅拌 4min。采用喷涂的方式将胶衣喷在模具表面， 喷涂气源 压力为 0.6Mpa， 喷涂时喷嘴与模具表面的距离为 15cm， 固化 30h。 0063 3)配原料树脂 。
30、： 选用不饱和树脂作为原料树脂， 将原料树脂与固化剂按照1003 的比例混合， 不饱和树脂与纤维的比例为 3 2， 将三者混合后， 搅拌 15min 备用。 0064 4) 铺纤维布 ： 先将纤维布按照待加工中通盖板尺寸裁剪， 再在 60条件下烘烤 60min， 共铺设三层纤维布， 第一、 二层用 3K 平纹碳纤维布， 第三层用玻璃纤维布， 排布方式 为纤维方向相互均匀交错， 碳纤维布厚度为 0.3mm， 玻璃纤维布厚度为 0.2mm。 0065 5) 制作真空袋压工艺条件 ： 按照顺序铺设脱模布， 导流网， 导流管， 设置三通管， 将三通管的一头与成型树脂导入管连接， 另一头与抽真空管连接，。
31、 抽真空管的另一端与真 说 明 书 CN 102514207 A 7 6/6 页 8 空泵连接， 模具周围围设一圈布缠绕管， 最后用真空膜将模具一周封闭， 将真空袋压成型， 。 0066 6) 导入原料树脂 ： 打开真空泵抽气， 真空度保持在 -0.1Mpa， 将模具内空气排尽后 导入成型树脂， 待成型树脂与纤维布充分浸润后停止抽真空， 此时将成型树脂导入管及抽 真空管封闭， 常温固化 6h。 0067 7) 表面处理 ： 修剪边部的毛刺并用水砂轮打磨， 再在制品表面喷涂清漆， 清漆固 化后抛光。 说 明 书 CN 102514207 A 8 1/1 页 9 图 1 说 明 书 附 图 CN 102514207 A 9 。