碳纖維復(fù)合材料板的制備模具及其與鋁合金板的無(wú)鉚釘鉚接模具的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了碳纖維復(fù)合材料板的制備模具，包括：上凸模，其為長(zhǎng)方體式結(jié)構(gòu)件，在長(zhǎng)方體下表面設(shè)置長(zhǎng)方體凸臺(tái)，在凸臺(tái)中心處設(shè)置光孔；下凹模，其為長(zhǎng)方體式結(jié)構(gòu)件，在長(zhǎng)方體上表面設(shè)置長(zhǎng)方體凹槽，其能夠與長(zhǎng)方體凸臺(tái)相配合扣合，凹槽的中心處設(shè)置光柱，其能夠插入到光孔中。本實(shí)用新型還公開(kāi)了碳纖維復(fù)合材料板與鋁合金板的無(wú)鉚釘鉚接模具，包括：上沖針，其針體處為圓柱狀，針頭處為圓錐體；下模具，其中心通孔處設(shè)置翻鉚針，其針體由兩段底面半徑不同的圓柱體共同組成，翻鉚針的針頭為圓錐體。本實(shí)用新型具有能夠承受較大沖擊力、工藝步驟簡(jiǎn)單、成本低、鉚接接頭抗拉、抗剪和抗疲勞性能優(yōu)越等特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
碳纖維復(fù)合材料板的制備模具及其與鋁合金板的無(wú)鉚釘鉚接模具
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及碳纖維復(fù)合材料板與鋁合金板的鉚接領(lǐng)域，具體涉及碳纖維復(fù)合材料板的制備模具及其與鋁合金板的無(wú)鉚釘鉚接模具。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)如今，由于環(huán)境、能源問(wèn)題的日益嚴(yán)峻，汽車輕量化技術(shù)飛速發(fā)展。為實(shí)現(xiàn)汽車的輕量化，使用輕質(zhì)、高強(qiáng)度的新型材料將是一種有效的方法。碳纖維復(fù)合材料是一種新型復(fù)合材料，有著良好的力學(xué)性能，在航空航天已經(jīng)有廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，碳纖維復(fù)合材料憑借著相對(duì)于傳統(tǒng)的金屬材料有著更高的比剛度、比強(qiáng)度、比吸能，同時(shí)單位質(zhì)量遠(yuǎn)小于金屬材料的優(yōu)勢(shì)，在汽車行業(yè)中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。
[0003]為促使汽車輕量化的實(shí)現(xiàn)，必然導(dǎo)致在車身應(yīng)用材料中，非金屬?gòu)?fù)合材料所占比重顯著提高，使金屬與復(fù)合材料的組合機(jī)構(gòu)件的數(shù)量有所增加。為實(shí)現(xiàn)汽車輕量化，金屬材料與非金屬材料之間的較高質(zhì)量連接工藝成為實(shí)現(xiàn)在汽車中大量應(yīng)用復(fù)合材料的關(guān)鍵技術(shù)。由于在鉚接過(guò)程中不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，抗疲勞性能和抗靜拉力性能良好等優(yōu)點(diǎn)，鉚接工藝成為近年來(lái)發(fā)展較快的薄板材料機(jī)械連接技術(shù)。
[0004]碳纖維復(fù)合材料的主要破壞形式有:基體開(kāi)裂、纖維斷裂、界面脫膠和分層破壞，碳纖維復(fù)合材料最終的破壞形式是以上四種破壞形式的共同作用。然而現(xiàn)有的對(duì)于碳纖維復(fù)合材料板件的無(wú)鉚釘連接過(guò)程中，碳纖維復(fù)合材料易發(fā)生脆性破壞，影響鉚接接頭的疲勞性能和抗靜拉力性能，甚至直接導(dǎo)致接頭失效。
[0005]現(xiàn)有的無(wú)鉚釘鉚接工藝流程:一方面由于碳纖維復(fù)合材料有較高的強(qiáng)度，在鉚接過(guò)程中，對(duì)設(shè)備的沖鉚能力有較高的要求。另一方面，由于碳纖維復(fù)合材料塑性較差，在鉚接過(guò)程中，易發(fā)生脆性破壞，降低鉚接接頭質(zhì)量，甚至無(wú)法形成有效的鉚接接頭。
[0006]因此，在現(xiàn)有的無(wú)鉚釘鉚接工藝流程中，需要增加新的工藝方法，保證在鋁合金和碳纖維復(fù)合材料鉚接過(guò)程中得到質(zhì)量良好的鉚接接頭，同時(shí)通過(guò)改善原有的工藝方法來(lái)提高鉚接接頭的質(zhì)量，得到性能良好的鉚接件。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了碳纖維復(fù)合材料板的制備模具，目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中，在完成碳纖維復(fù)合材料板再次打孔時(shí)材料板易發(fā)生脆性破壞的問(wèn)題。
[0008]本實(shí)用新型還設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了碳纖維復(fù)合材料板與鋁合金板的無(wú)鉚釘鉚接模具，目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中鉚接過(guò)程中易發(fā)生脆性破壞、降低鉚接接頭質(zhì)量，甚至無(wú)法形成有效的鉚接接頭的問(wèn)題。
[0009]本實(shí)用新型具有能夠承受較大沖擊力、工藝步驟簡(jiǎn)單、成本低、鉚接接頭抗拉、抗剪和抗疲勞性能優(yōu)越等特點(diǎn)。
[0010]本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案為:
[0011]碳纖維復(fù)合材料板的制備模具，包括:
[0012]上凸模，其為長(zhǎng)方體式結(jié)構(gòu)件，在所述長(zhǎng)方體下表面中心處設(shè)置長(zhǎng)方體凸臺(tái)，在凸臺(tái)中心處設(shè)置光孔；
[0013]下凹模，其為長(zhǎng)方體式結(jié)構(gòu)件，在所述長(zhǎng)方體上表面中心處設(shè)置長(zhǎng)方體凹槽，其能夠與所述長(zhǎng)方體凸臺(tái)相配合扣合，所述凹槽的中心處設(shè)置光柱，其能夠插入到所述光孔中；
[0014]其中，所述光孔與所述凸臺(tái)底面之間采用圓弧過(guò)渡，所述光柱與所述凹槽底面之間采用圓弧過(guò)渡。
[0015]優(yōu)選的是，
[0016]所述光孔包括圓柱體光孔及圓錐體光孔，其中，靠近所述長(zhǎng)方體凸臺(tái)的光孔為所述圓柱體光孔，遠(yuǎn)離所述長(zhǎng)方體凸臺(tái)的光孔為所述圓錐體光孔；
[0017]所述光柱包括圓柱體光柱及圓錐體光柱，其中，靠近所述長(zhǎng)方體凹槽的光柱為所述圓柱體光柱，遠(yuǎn)離所述長(zhǎng)方體凹槽的光柱為所述圓錐體光柱。
[0018]優(yōu)選的是，
[0019]所述圓柱體光孔與所述圓錐體光孔之間采用圓弧過(guò)渡；
[0020]所述圓柱體光柱與所述圓錐體光柱之間采用圓弧過(guò)渡。
[0021]優(yōu)選的是，所述圓錐體光孔及所述圓錐體光柱在錐尖處設(shè)置為球面。
[0022 ]優(yōu)選的是，所述上凸模及所述下凹模為鋁合金材料。
[0023]碳纖維復(fù)合材料板與鋁合金板的無(wú)鉚釘鉚接模具，包括:
[0024]上沖針，其針體處為圓柱狀，針頭處為圓錐體；
[0025]下模具，其中心通孔處設(shè)置翻鉚針，其針體由兩段底面半徑不同的圓柱體共同組成，所述翻鉚針的針頭為圓錐體；
[0026]其中，所述上沖針及所述翻鉚針同心設(shè)置，所述鋁合金板與所述碳纖維復(fù)合材料板同心放置在所述下模具上，并且與所述上沖針及所述翻鉚針同心設(shè)置，所述上沖針及所述翻鉚針在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中作用于所述鋁合金板及所述碳纖維復(fù)合材料板的通孔處，進(jìn)而形成無(wú)鉚釘鉚接件。
[0027]優(yōu)選的是，所述圓錐體頂部為圓球體，所述針頭與所述針體采用圓弧曲面過(guò)渡，所述針體的圓柱體之間采用圓弧曲面過(guò)渡。
[0028]優(yōu)選的是，還包括:壓邊圈，其用于壓緊碳纖維復(fù)合材料板及鋁合金板，所述壓邊圈中心處設(shè)置安裝所述上沖針的通孔。
[0029]優(yōu)選的是，所述上沖針及所述翻鉚針為Crl2MoV鋼。
[0030]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比較所具有的有益效果:
[0031]1.本實(shí)用新型所述的碳纖維復(fù)合材料板的制備模具能夠制備出一體成型的帶有通孔的碳纖維復(fù)合材料板，不需要進(jìn)行沖孔加工工藝，不但簡(jiǎn)化工藝步驟，節(jié)省成本，同時(shí)也避免了碳纖維復(fù)合材料板在沖孔過(guò)程中發(fā)生脆性破壞，破壞材料本身良好的力學(xué)性能；
[0032]2.本實(shí)用新型所述的鋁合金板與碳纖維復(fù)合材料板的鉚接模具中采用帶有通孔的碳纖維復(fù)合材料板，在鉚接過(guò)程中碳纖維復(fù)合材料板不需要發(fā)生變形，防止了碳纖維復(fù)合材料板發(fā)生基體開(kāi)裂和纖維斷裂等材料破壞形式，保證了鉚接接頭的力學(xué)性能；
[0033]3.本實(shí)用新型所述的鋁合金板與碳纖維復(fù)合材料板的鉚接模具中采用了沖翻孔的工藝，該工藝使鋁合金板在碳纖維復(fù)合材料板通孔處形成外翻的接頭，提高鉚接接頭的抗拉、抗剪和抗疲勞性能。
【附圖說(shuō)明】
[0034]圖1為碳纖維復(fù)合材料模壓成型工藝的流程圖；
[0035]圖2為本實(shí)用新型所述的制備帶有通孔的碳纖維復(fù)合材料板所采用模具的全剖視圖；
[0036]圖3為本實(shí)用新型所述的制備帶有通孔的碳纖維復(fù)合材料板所采用模具中上凸模結(jié)構(gòu)的軸測(cè)投影視圖；
[0037]圖4為本實(shí)用新型所述的制備帶有通孔的碳纖維復(fù)合材料板所采用模具中下凹模結(jié)構(gòu)的軸測(cè)投影視圖；
[0038]圖5為本實(shí)用新型所述的鋁合金板與碳纖維復(fù)合材料板之間的無(wú)鉚釘鉚接模具結(jié)構(gòu)組成示意圖；
[0039]圖6為本實(shí)用新型所述的鋁合金板與碳纖維復(fù)合材料板之間的無(wú)鉚釘鉚接模具中采用的帶有通孔的鋁合金板全剖視圖；
[0040]圖7為本實(shí)用新型所述的鋁合金板與碳纖維復(fù)合材料板之間的無(wú)鉚釘鉚接模具中采用的帶有通孔的碳纖維復(fù)合材料板全剖視圖；
[0041]圖8為本實(shí)用新型所述的鋁合金板與碳纖維復(fù)合材料板之間的無(wú)鉚釘鉚接模具中在鉚接過(guò)程中上沖針運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)的工序；
[0042]圖9為本實(shí)用新型所述的鋁合金板與碳纖維復(fù)合材料板之間的無(wú)鉚釘鉚接模具中在鉚接過(guò)程中翻鉚針運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)的工序；
[0043]圖10為本實(shí)用新型所述的鋁合金板與碳纖維復(fù)合材料板之間的無(wú)鉚釘鉚接模具使用方式的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書(shū)文字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0045]如圖1?4所示，本實(shí)用新型提供的帶有通孔的碳纖維復(fù)合材料板所使用的模具如下:如圖1，所述的碳纖維復(fù)合材料模壓工藝流程有預(yù)浸布裝模、預(yù)浸布凝膠、合模加壓、升溫固化、降溫脫模、修剪試件和檢查包。所述的制備模具由上凸模110和下凹模120共同組成，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制備帶通孔的碳纖維復(fù)合材料板。
[0046]如圖2與圖3，所述的上凸模110為長(zhǎng)方體式結(jié)構(gòu)件，以長(zhǎng)方體的下表面為基準(zhǔn)面在中心處設(shè)置一個(gè)長(zhǎng)和寬相對(duì)較小的長(zhǎng)方體凸臺(tái)，在凸臺(tái)的正中心設(shè)置有一個(gè)圓柱體與圓錐體組合光孔，以長(zhǎng)方體凸臺(tái)的底面為基準(zhǔn)面，靠近基準(zhǔn)面的光孔為圓柱體光孔，遠(yuǎn)離基準(zhǔn)面的光孔為錐形體光孔，圓柱體光孔與錐形體光孔之間采用光滑圓弧過(guò)渡，錐形孔錐尖處采用圓弧過(guò)渡，圓柱體光孔與長(zhǎng)方體凸臺(tái)底面之間采用圓弧過(guò)渡。
[0047]實(shí)施例中上凸模110采用鋁合金材料，上凸模110底座長(zhǎng)方體長(zhǎng)為300mm，寬為180mm，高為30mm。長(zhǎng)方體凸臺(tái)的長(zhǎng)為200mm，寬為80mm，高為25mm，長(zhǎng)方體凸臺(tái)側(cè)面分別與底座長(zhǎng)方體各側(cè)面平行，每組平行平面之間距離均為50mm。上凸模110內(nèi)的光孔結(jié)構(gòu)包含一圓柱體光孔和一圓錐體光孔，圓柱體光孔底面圓直徑為8mm，深為10mm，圓錐體光孔底面圓錐面圓直徑為8mm，圓錐體光孔的深為10mm，圓錐體光孔錐尖處為半徑為Imm的球面，圓錐體光孔與圓柱體光孔連接處采用半徑為5mm的圓弧面過(guò)渡，圓柱體光孔與長(zhǎng)方體凸臺(tái)底面之間采用半徑為1.5mm的圓角過(guò)渡。
[0048]如圖2和圖4，所述的下凹模120為長(zhǎng)方體式結(jié)構(gòu)件，以長(zhǎng)方體上表面為基準(zhǔn)面在中心處設(shè)置一個(gè)長(zhǎng)和寬相對(duì)較小的長(zhǎng)方體凹槽，在凹槽的正中心設(shè)置有一個(gè)圓柱體與圓錐體組合光柱，以長(zhǎng)方體凸臺(tái)的底面為基準(zhǔn)面，靠近基準(zhǔn)面的光柱為圓柱體光柱，遠(yuǎn)離基準(zhǔn)面的光柱為圓錐體光柱，圓柱體光柱與圓錐體光柱之間采用光滑圓弧過(guò)渡，錐形光柱錐尖處采用圓弧過(guò)渡，圓柱體光柱與長(zhǎng)方體凹槽底面之間采用圓弧過(guò)渡。在長(zhǎng)方體凹槽長(zhǎng)和寬方向的中心軸線與凹槽側(cè)壁相交處設(shè)置4個(gè)半圓形通孔。
[0049]實(shí)施例中下凹模120采用鋁合金材料，下凹模120底座長(zhǎng)方體長(zhǎng)為300mm，寬為180mm，高為30mm。長(zhǎng)方體凹槽的長(zhǎng)為200mm，寬為80mm，深為15mm，長(zhǎng)方體凹槽側(cè)面分別與底座長(zhǎng)方體各側(cè)面平行，每組平行平面之間距離均為50mm。下凹模120內(nèi)的光柱結(jié)構(gòu)幾何形狀和尺寸與上凸模I1中光孔結(jié)構(gòu)一致，圓柱體光柱底面圓直徑為8_，高為10_，圓錐體光柱底面圓錐面直徑為8mm，圓錐體光柱的高為10mm，圓錐體光柱錐尖處為半徑為Imm的球面，圓錐體光柱與圓柱體光柱連接處采用半徑為5_的圓弧面過(guò)渡，圓柱體光孔與長(zhǎng)方體凹槽底面之間采用半徑為1.5mm的圓角過(guò)渡。長(zhǎng)方體凹槽長(zhǎng)和寬方向的中心軸線與凹槽側(cè)壁相交處設(shè)置4個(gè)半徑為5mm，深為15mm的半圓形通孔。
[0050]通過(guò)使用本實(shí)用新型所提供的帶有通孔的碳纖維復(fù)合材料板所使用的模具，如圖1?4所示，本實(shí)用新型的一種制備帶有通孔的碳纖維復(fù)合材料板制備過(guò)程，包括:
[0051]在所設(shè)計(jì)的模具的基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)碳纖維復(fù)合板的制備，所設(shè)計(jì)的模具可以制備帶有通孔的碳纖維復(fù)合材料板件。
[0052]帶有通孔的碳纖維復(fù)合材料板的制備過(guò)程:
[0053]1.在完成碳纖維布預(yù)浸工序后將碳纖維復(fù)合材料預(yù)浸布剪裁好，將預(yù)浸布平鋪放入下凹模120內(nèi)的凹槽處，平鋪過(guò)程中使編織碳纖維復(fù)合材料預(yù)浸布的編織孔隙穿過(guò)下凹模120中的光柱，并且保證碳纖維復(fù)合材料預(yù)浸布在凹槽內(nèi)全部鋪平，凹槽的底面與碳纖維復(fù)合材料預(yù)浸布之間沒(méi)有空隙；
[0054]2.將上凸模110與下凹模120合裝到一起，使上凸模110和下凹模120組成的合模共同加熱進(jìn)行預(yù)浸布凝膠。以酚醛環(huán)氧乙烯基樹(shù)脂為例，將合模的溫度升高到100°C?110°C，完成樹(shù)脂的凝I父工序；
[0055]3.在上凸模110與下凹模120合裝狀態(tài)下對(duì)上凸模110和下凹模120均施加一定的壓力，以酚醛環(huán)氧乙烯基樹(shù)脂為例，在加壓的同時(shí)提高合裝后裝置的溫度到120°C?130°C并保持一段時(shí)間，完成樹(shù)脂的固化。
[0056]4.降低上凸模110與下凹模120合裝后裝置溫度，分離上凸模110與下凹模120，取出碳纖維復(fù)合材料試件，對(duì)板件進(jìn)行修剪，得到帶有通孔并且在通孔底部與板件下表面呈圓角過(guò)渡的碳纖維復(fù)合材料板160。
[0057]在另一種實(shí)施例中，對(duì)預(yù)浸布進(jìn)行超聲處理，將預(yù)浸布浸泡到丙酮溶液中，超聲20?30分鐘后取出晾干，再將所述預(yù)浸布浸泡在甲醇溶液中，超聲10?15分鐘后取出晾干，留作備用;凝膠介質(zhì)為酚醛環(huán)氧乙烯基樹(shù)脂，在將預(yù)浸布平鋪放入下凹模120內(nèi)的凹槽之前，先將預(yù)浸布浸泡在酚醛環(huán)氧乙烯基樹(shù)脂中保持15?25分鐘，然后將浸泡好的預(yù)浸布再逐層平鋪至所述模具凹槽中，在進(jìn)行升溫加熱之前，在30°C?35°C中預(yù)熱10?15分鐘，再升溫4小時(shí)至100°C?110°C，并且在110°C條件下，保持15分鐘，完成酚醛環(huán)氧乙烯基樹(shù)脂的凝膠;對(duì)模具施加5MPa的壓力，同時(shí)對(duì)模具繼續(xù)升溫20分鐘至120 °C，并且在120 °C條件下保持2小時(shí)，完成酚醛環(huán)氧乙烯基樹(shù)脂的固化;在取出碳纖維復(fù)合材料板后，再將碳纖維復(fù)合材料板置于真空干燥箱中，在真空度為0.1?IPa、溫度為60°C?80°C的條件下，保持15?25分鐘后，自然冷卻至室溫，取出所述碳纖維復(fù)合材料板，此時(shí)可有效的降低碳纖維復(fù)合材料板的密度，從而對(duì)材料進(jìn)行了減重。
[0058]如圖5?9所示，本實(shí)用新型還提供了鋁合金板與碳纖維復(fù)合材料板的無(wú)鉚釘鉚接模具，包括:
[0059]如圖5，所述的鋁合金板與碳纖維復(fù)合材料板的鉚接模具中的無(wú)鉚釘鉚接裝置由上沖針130，壓邊圈140，翻鉚針170，下模180共同組成。
[0060]所述的上沖針130針體處為圓柱狀，針頭處為圓錐體。壓邊圈140結(jié)構(gòu)的中心處設(shè)置有一個(gè)安裝上沖針130的通孔，在鉚接過(guò)程中，上沖針130在壓邊圈140通孔中上下運(yùn)動(dòng)。
[0061]所述的翻鉚針170針體部分由兩段底面半徑不同的圓柱體共同組成，針頭部分為圓錐體，圓錐體的頂部采用圓球體過(guò)渡，針頭與針體件采用圓弧曲面過(guò)渡，針體結(jié)構(gòu)中兩個(gè)不同底面半徑的圓柱體之間采用圓弧曲面過(guò)渡。下模180結(jié)構(gòu)的中心處設(shè)置有一個(gè)安裝翻鉚針170的通孔，在鉚接過(guò)程中，翻鉚針170在下模180通孔中上下運(yùn)動(dòng)。上沖針130、壓邊圈140結(jié)構(gòu)中的通孔、翻鉚針170、下模180結(jié)構(gòu)中的通孔均同心放置。
[0062]如圖5、圖6和圖7，所述的鋁合金板與碳纖維復(fù)合材料板的鉚接模具中應(yīng)用的鋁合金板150在中心部有直徑為2—4mm的通孔。所述的碳纖維復(fù)合材料板160在中心部有直徑為8—1mm的通孔，并且在通孔底部與板件下表面呈圓角過(guò)渡。鋁合金板150的通孔、碳纖維復(fù)合材料板160的通孔與上沖針130、壓邊圈140結(jié)構(gòu)中的通孔、翻鉚針170、下模180結(jié)構(gòu)中的通孔均同心放置。
[0063]在另一種實(shí)施例中，上沖針130及翻鉚針170為Crl2MoV鋼。
[0064]如圖5?9所示，通過(guò)使用本實(shí)用新型提供的鋁合金板與碳纖維復(fù)合材料板的無(wú)鉚釘鉚接模具，本實(shí)用新型的一種鉚接鋁合金板與碳纖維復(fù)合材料板的鉚接過(guò)程的步驟如下:
[0065]1.如圖5，將帶有通孔的鋁合金板150與所述制備成帶有通孔的碳纖維復(fù)合材料板160同心放置在下模180上，鋁合金板150在上碳纖維復(fù)合材料板160在下，驅(qū)動(dòng)壓邊圈140壓緊鋁合金板150和碳纖維復(fù)合板160。
[0066]2.如圖8，所述的鋁合金板與碳纖維復(fù)合材料板的鉚接過(guò)程中上沖針130沿著壓邊圈140中的通孔向下運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中上沖針130作用于鋁合金板150的通孔處，同時(shí)施加力于鋁合金板150，使鋁合金板150由鋁合金板150通孔處向碳纖維復(fù)合材料板160通孔方向擠壓，鋁合金板150在通孔處形成穿過(guò)碳纖維復(fù)合材料板160通孔并包裹上沖針130針體的薄壁圓管結(jié)構(gòu)。達(dá)到下止點(diǎn)后上沖針130泄壓向上運(yùn)動(dòng)回程，準(zhǔn)備進(jìn)行下一次鉚接。
[0067]3.如圖9，所述的鋁合金板與碳纖維復(fù)合材料板的鉚接過(guò)程中翻鉚針170沿著下模180中的通孔向上運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中翻鉚針170作用于步驟2中所述變形后的鋁合金板150的薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，使薄壁圓筒結(jié)構(gòu)底端部沿著翻鉚針170針體部?jī)傻酌娲笮〔煌膱A柱體間的過(guò)渡曲面外翻變形，形成包裹住碳纖維復(fù)合材料板160通孔的鉚接接頭，達(dá)到上止點(diǎn)后翻鉚針170泄壓向下運(yùn)動(dòng)回程，準(zhǔn)備進(jìn)行下一次鉚接。
[0068]4.鉚接工藝完成卸下鋁合金板150和碳纖維復(fù)合材料板160的鉚接件，進(jìn)行下一次無(wú)鉚釘鉚接的準(zhǔn)備工序。
[0069]實(shí)施例
[0070]應(yīng)用本實(shí)用新型所述的帶有通孔的碳纖維復(fù)合材料板的制備模具制備一塊中心帶有直徑為8mm通孔，通孔底部與板件下表面呈半徑為1.5mm的圓角過(guò)渡，碳纖維復(fù)合材料板件的整體尺寸為200mm X 80mm X 2mm。制備的碳纖維復(fù)合材料板基體材料為酸醛環(huán)氧乙稀基樹(shù)脂，增強(qiáng)體材料選用3k碳纖維絲。
[0071]本實(shí)用新型所述的包含帶有通孔的碳纖維復(fù)合材料板制備工序的鋁合金板與碳纖維復(fù)合材料板之間的無(wú)鉚釘鉚接模具的一種鉚接過(guò)程的步驟如下:
[0072]1.取一塊帶直徑為3mm通孔的鋁合金板150。
[0073]2.制備一塊帶直徑為8mm通孔的碳纖維復(fù)合材料板160。將預(yù)浸布剪裁出8塊尺寸為200mmX80mm大小的長(zhǎng)方體，將剪裁好的碳纖維預(yù)浸布一層一層平鋪到所述帶有通孔的碳纖維復(fù)合材料板裝置中的下凹模120結(jié)構(gòu)的凹槽內(nèi)，在平鋪過(guò)程中經(jīng)過(guò)預(yù)浸的碳纖維編織布通過(guò)編織縫隙穿過(guò)下凹模120凹槽內(nèi)的光柱。上凸模110與下凹模120相合并施加5MPa的壓力，對(duì)合模升溫4小時(shí)，使合模溫度升高到110°C凝膠15分鐘，完成酚醛環(huán)氧乙烯基樹(shù)脂的凝膠。凝膠結(jié)束后對(duì)合模繼續(xù)升溫20分鐘使溫度達(dá)到到120°C固化2小時(shí)，完成酚醛環(huán)氧乙烯基樹(shù)脂的固化。降低合模溫度，分離上凸模110與下凹模120，取出碳纖維復(fù)合材料試件，對(duì)板件進(jìn)行修剪，得到應(yīng)用于板件之間鉚接帶有通孔的碳纖維復(fù)合材料板160。
[0074]3.將帶有通孔的鋁合金板150與所述制備成帶有通孔的碳纖維復(fù)合材料板160放置在下模180上，鋁合金板150在上碳纖維復(fù)合材料板160在下，鋁合金板150、碳纖維復(fù)合材料板160、上沖針130和翻鉚針170同心布置，驅(qū)動(dòng)壓邊圈140壓緊鋁合金板150和碳纖維復(fù)合板 160。
[0075]4.驅(qū)動(dòng)上沖針130沿著壓邊圈140中的通孔向下運(yùn)動(dòng)，上沖針130針體部分柱體底面圓半徑為6_，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中上沖針130作用于鋁合金板150的通孔處，同時(shí)施加力于鋁合金板150，使鋁合金板150由鋁合金板150通孔處向碳纖維復(fù)合材料板160通孔方向擠壓，鋁合金板150在通孔處形成穿過(guò)碳纖維復(fù)合材料板160通孔并包裹上沖針130針體的薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，薄壁圓筒的圓環(huán)內(nèi)徑為6mm厚度為1mm。達(dá)到下止點(diǎn)后上沖針130泄壓向上運(yùn)動(dòng)回程，準(zhǔn)備進(jìn)行下一次鉚接。
[0076]5.驅(qū)動(dòng)翻鉚針170沿著下模180中的通孔向上運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中翻鉚針170作用于步驟140中所述變形后的鋁合金板150的薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，使薄壁圓筒結(jié)構(gòu)底端部沿著翻鉚針170針體部?jī)傻酌娲笮〔煌膱A柱體間的過(guò)渡曲面外翻變形，形成包裹住碳纖維復(fù)合材料板160通孔的鉚接接頭，翻鉚針170達(dá)到上止點(diǎn)后泄壓向下運(yùn)動(dòng)回程，準(zhǔn)備進(jìn)行下一次鉚接。
[0077]6.鉚接工藝完成卸下鋁合金板150和碳纖維復(fù)合材料板160的鉚接件，進(jìn)行下一次無(wú)鉚釘鉚接的準(zhǔn)備工序。
[0078]盡管本實(shí)用新型的實(shí)施方案已公開(kāi)如上，但其并不僅僅限于說(shuō)明書(shū)和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本實(shí)用新型的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本實(shí)用新型并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.碳纖維復(fù)合材料板的制備模具，其特征在于，包括: 上凸模，其為長(zhǎng)方體式結(jié)構(gòu)件，在所述長(zhǎng)方體下表面中心處設(shè)置長(zhǎng)方體凸臺(tái)，在凸臺(tái)中心處設(shè)置光孔； 下凹模，其為長(zhǎng)方體式結(jié)構(gòu)件，在所述長(zhǎng)方體上表面中心處設(shè)置長(zhǎng)方體凹槽，其能夠與所述長(zhǎng)方體凸臺(tái)相配合扣合，所述凹槽的中心處設(shè)置光柱，其能夠插入到所述光孔中； 其中，所述光孔與所述凸臺(tái)底面之間采用圓弧過(guò)渡，所述光柱與所述凹槽底面之間采用圓弧過(guò)渡。2.如權(quán)利要求1所述的碳纖維復(fù)合材料板的制備模具，其特征在于， 所述光孔包括圓柱體光孔及圓錐體光孔，其中，靠近所述長(zhǎng)方體凸臺(tái)的光孔為所述圓柱體光孔，遠(yuǎn)離所述長(zhǎng)方體凸臺(tái)的光孔為所述圓錐體光孔； 所述光柱包括圓柱體光柱及圓錐體光柱，其中，靠近所述長(zhǎng)方體凹槽的光柱為所述圓柱體光柱，遠(yuǎn)離所述長(zhǎng)方體凹槽的光柱為所述圓錐體光柱。3.如權(quán)利要求2所述的碳纖維復(fù)合材料板的制備模具，其特征在于， 所述圓柱體光孔與所述圓錐體光孔之間采用圓弧過(guò)渡； 所述圓柱體光柱與所述圓錐體光柱之間采用圓弧過(guò)渡。4.如權(quán)利要求2所述的碳纖維復(fù)合材料板的制備模具，其特征在于，所述圓錐體光孔及所述圓錐體光柱在錐尖處設(shè)置為球面。5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的碳纖維復(fù)合材料板的制備模具，其特征在于，所述上凸模及所述下凹模為鋁合金材料。6.碳纖維復(fù)合材料板與鋁合金板的無(wú)鉚釘鉚接模具，其特征在于，包括: 上沖針，其針體處為圓柱狀，針頭處為圓錐體； 下模具，其中心通孔處設(shè)置翻鉚針，其針體由兩段底面半徑不同的圓柱體共同組成，所述翻鉚針的針頭為圓錐體； 其中，所述上沖針及所述翻鉚針同心設(shè)置，所述鋁合金板與所述碳纖維復(fù)合材料板同心放置在所述下模具上，并且與所述上沖針及所述翻鉚針同心設(shè)置，所述上沖針及所述翻鉚針在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中作用于所述鋁合金板及所述碳纖維復(fù)合材料板的通孔處，進(jìn)而形成無(wú)鉚釘鉚接件。7.如權(quán)利要求6所述的碳纖維復(fù)合材料板與鋁合金板的無(wú)鉚釘鉚接模具，其特征在于，所述圓錐體頂部為圓球體，所述針頭與所述針體采用圓弧曲面過(guò)渡，所述針體的圓柱體之間采用圓弧曲面過(guò)渡。8.如權(quán)利要求6所述的碳纖維復(fù)合材料板與鋁合金板的無(wú)鉚釘鉚接模具，其特征在于，還包括:壓邊圈，其用于壓緊碳纖維復(fù)合材料板及鋁合金板，所述壓邊圈中心處設(shè)置安裝所述上沖針的通孔。9.如權(quán)利要求6-8中任一項(xiàng)所述的碳纖維復(fù)合材料板與鋁合金板的無(wú)鉚釘鉚接模具，其特征在于，所述上沖針及所述翻鉚針為Cr 12MoV鋼。
【文檔編號(hào)】B29C70/34GK205660962SQ201521132754
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2015年12月30日
【發(fā)明人】莊蔚敏, 劉西洋, 敖文宏, 徐紀(jì)栓, 楊冠男, 解東旋, 李冰嬌, 胡哲, 張凱希, 郭帥, 閆雪燕, 李曉鵬
【申請(qǐng)人】吉林大學(xué)