碳纤维复合材料预埋螺纹件一体成型结构及其制造方法与流程

1.本发明涉及碳纤维复合材料及其复合结构，尤其涉及一种碳纤维复合材料预埋螺纹件一体成型结构及其制造方法。

背景技术：

2.目前，随着世界各国经济贸易往来日渐频繁和汽车制造水平逐步提高，新能源汽车已进入新一轮快速发展期，为驾驶员提供更安全、更快捷、更舒适、更环保、更节能是汽车设计的永恒主题。世界各国新能源汽车冲击、高吸能等要求，实现耐碰撞、可回收利用以及降低全寿命驾驶成本。新能源正面临新挑战是如何实现轻量化，降低能源消耗和运动阻力，降低维护成本；汽车对新材料及其复合结构件提出了新要求。在传统材料已经难以满足轻量化高性能要求的当代社会，具有轻质高强特性的复合材料已经成为乘用车和新能源汽车研究开发的重点。其中最引人瞩目的当属碳纤维复合材料。其在航空、航天、民用航空、船舶、海洋工程、风力发电等行业技术已成熟；复合材料的应用已解决金属材料的耐疲劳、耐腐蚀、质量重等特性。
3.国内逐渐自主研发新能源汽车，从目前国际环境出发，希望提高汽车结构稳定性、轻量化、耐腐蚀、抗疲劳等综合方面。碳纤维复合材料已成为其首选材料。而为了更有效安全考虑，重要点连接位置采用螺纹金属件与复合材料搭接使用，希望在汽车上逐步实现轻量化。而预埋螺纹件一体成型结构其中之一，其制造工艺、尺寸精度和成本关乎到将来碳纤维复合材料结构是否可以成功批量化应用到汽车领域中重要一环。碳纤维复合材料预埋螺纹件一体成型结构作为典型结构、安装简易、成本低、重量轻的优点对整车装配效率、成本等控制方面是责无旁贷。但目前使用的包含螺柱结构的复合材料产品存在尺寸精度差、连接强度低、结构复杂、减重效果不明显、稳定性差、设计局限性大，且制作效率相对较低成本过高的问题。

技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种碳纤维复合材料预埋螺纹件一体成型结构及其制造方法，解决尺寸精度差、连接强度低、结构复杂、减重效果不明显的问题。
5.本发明采用如下技术方案实现：
6.一种碳纤维复合材料预埋螺纹件一体成型结构，包括内蒙皮、外蒙皮、泡沫夹心、若干个螺栓、螺栓固定板、若干个锥度螺套镶件，所述内蒙皮、外蒙皮的材质为碳纤维干布，所述螺栓固定板设置有若干个用于为螺栓提供导向的导向沉头孔，所述导向沉头孔的横截面呈t型；所述锥度螺套镶件呈锥形，所述锥度螺套镶件的中部设置有与螺栓螺接的螺纹孔；所述螺栓伸入所述导向沉头孔并通过点焊方式固定于所述螺栓固定板，所述外蒙皮贴合于模具上，模具设置有若干个适配锥度孔，所述锥度螺套镶件配合插入所述适配锥度孔中，所述内蒙皮与外蒙皮密封后灌注泡沫夹心后固化成型。
7.进一步地，所述锥度螺套镶件的下部设置有圆柱台，所述圆柱台的轴线与所述锥度螺套镶件的轴线重合。
8.进一步地，所述螺栓、所述锥度螺套镶件及适配锥度孔的数量一致，所述螺栓的数量为4-10个。
9.进一步地，所述螺栓和螺栓固定板为金属材质。
10.进一步地，所述螺栓的螺柱垂直于所述螺栓固定板的表面。
11.一种碳纤维复合材料预埋螺纹件一体成型结构的制作方法，包括以下步骤：
12.预备步骤：清理模具表面防锈油及异物，检查模具的清洁度是否满足要求，若是，执行下一步；
13.铺贴步骤：以模具型面刻线为铺贴基准线，将裁剪好外蒙皮铺贴在模具上；
14.插入步骤：把螺栓与锥度螺套镶件拧紧，包裹片胶并放入模具的适配锥度孔中，将螺栓固定在模具上；
15.真空灌注步骤：在外蒙皮铺贴好的模具上铺贴脱模布、带孔隔离膜、吸胶棉、密封胶条，铺贴内蒙皮进行制袋，灌注泡沫夹心固化成型。
16.进一步地，在所述预备步骤中，检查模具气密性满足要求。
17.进一步地，在所述插入步骤中，检查螺栓的轴线是否与模具的表面垂直。
18.进一步地，在所述真空灌注步骤中，制袋完成后，借助真空泵预抽真空30-60分钟。
19.进一步地，还包括加工步骤，将外蒙皮脱离模具，将产品打磨、切割、机加工得到成品。
20.相比现有技术，本发明的有益效果在于：
21.所述内蒙皮、外蒙皮的材质为碳纤维干布，所述螺栓固定板设置有若干个用于为螺栓提供导向的导向沉头孔，所述导向沉头孔的横截面呈t型；所述锥度螺套镶件呈锥形，所述锥度螺套镶件的中部设置有与螺栓螺接的螺纹孔；所述螺栓伸入所述导向沉头孔并通过点焊方式固定于所述螺栓固定板，所述外蒙皮贴合于模具上，模具设置有若干个适配锥度孔，所述锥度螺套镶件配合插入所述适配锥度孔中，所述内蒙皮与外蒙皮密封后灌注泡沫夹心后固化成型。采用螺栓、螺栓固定板、若干个锥度螺套镶件的结构与模具的适配锥度孔进行配合加工，解决了螺柱结构的复合材料产品存在尺寸精度差、连接强度低、结构复杂、减重效果不明显、稳定性差、设计局限性大的问题，通过碳纤维复合材料成型工艺一体成型，从而有效保证螺栓的位置精度和垂直度要求，适用于不同尺寸大小的复合材料产品，可以满足包含各种规格螺柱结构的需求。
22.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
23.图1为本发明碳纤维复合材料预埋螺纹件一体成型结构中一较佳实施例的俯视图；
24.图2为图1所示碳纤维复合材料预埋螺纹件一体成型结构的剖视图；
25.图3为图1所示碳纤维复合材料预埋螺纹件一体成型结构中一锥度螺套镶件的结
构图；
26.图4为图3所示锥度螺套镶件的剖视图；
27.图5为图1所示碳纤维复合材料预埋螺纹件一体成型结构中一模具的结构图；
28.图6为图1所示碳纤维复合材料预埋螺纹件制造方法的流程图。
29.图中：1、内蒙皮；2、外蒙皮；3、泡沫夹心；4、螺栓；5、螺栓固定板；6、锥度螺套镶件；7、模具。
具体实施方式
30.下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
31.需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
32.请参阅图1-5，一种碳纤维复合材料预埋螺纹件一体成型结构，包括内蒙皮1、外蒙皮2、泡沫夹心3、若干个螺栓4、螺栓固定板5、若干个锥度螺套镶件6，所述内蒙皮1、外蒙皮2的材质为碳纤维干布，所述螺栓固定板5设置有若干个用于为螺栓4提供导向的导向沉头孔，所述导向沉头孔的横截面呈t型；所述锥度螺套镶件6呈锥形，所述锥度螺套镶件6的中部设置有与螺栓4螺接的螺纹孔；所述螺栓4伸入所述导向沉头孔并通过点焊方式固定于所述螺栓固定板5，所述外蒙皮2贴合于模具上，模具设置有若干个适配锥度孔，所述锥度螺套镶件6配合插入所述适配锥度孔中，所述内蒙皮1与外蒙皮2密封后灌注泡沫夹心3后固化成型。采用螺栓4、螺栓固定板5、若干个锥度螺套镶件6的结构与模具的适配锥度孔进行配合加工，解决了螺柱结构的复合材料产品存在尺寸精度差、连接强度低、结构复杂、减重效果不明显、稳定性差、设计局限性大的问题，通过碳纤维复合材料成型工艺一体成型，从而有效保证螺栓的位置精度和垂直度要求，适用于不同尺寸大小的复合材料产品，可以满足包含各种规格螺柱结构的需求。
33.优选的，所述锥度螺套镶件6的下部设置有圆柱台，所述圆柱台的轴线与所述锥度螺套镶件6的轴线重合。所述螺栓4、所述锥度螺套镶件6及适配锥度孔的数量一致，所述螺栓4的数量为4-10个。所述螺栓4的螺柱垂直于所述螺栓固定板5的表面。具体的，在本实施例中，所述螺栓4的数量为6个。
34.请参阅图6，一种碳纤维复合材料预埋螺纹件一体成型结构的制作方法，包括以下步骤：
35.预备步骤：清理模具表面防锈油及异物，检查模具的清洁度是否满足要求，若是，执行下一步；在所述预备步骤中，检查模具气密性满足要求。
36.铺贴步骤：以模具型面刻线为铺贴基准线，将裁剪好外蒙皮铺贴在模具上；
37.插入步骤：把螺栓与锥度螺套镶件拧紧，包裹片胶并放入模具的适配锥度孔中，将螺栓固定在模具上；在所述插入步骤中，检查螺栓的轴线是否与模具的表面垂直。
38.真空灌注步骤：在外蒙皮铺贴好的模具上铺贴脱模布、带孔隔离膜、吸胶棉、密封胶条，铺贴内蒙皮进行制袋，灌注泡沫夹心固化成型。在所述真空灌注步骤中，制袋完成后，借助真空泵预抽真空30-60分钟。
39.加工步骤，将外蒙皮脱离模具，将产品打磨、切割、机加工得到成品。内蒙皮1、外蒙皮2为碳纤维复合材料，若干个螺栓4、螺栓固定板5为金属，采用碳纤维复合材料和标准金属螺栓为原材料，通过各种复合材料成型工艺固化，锥度螺套镶件保护螺纹和防止树脂包裹，螺栓固定板和模具锥形孔精确定位，手加工或机械加工产品外形组合而成的通用性高质量结构组件。该成型结构适用范围广、结构简单、制造简易和实施简单、同时具有轻量化的效果并实现具有完整纤维纹理的外观一致等特点，保证了功能性要求的同时也大大降低制造成本及制造周期。
40.上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

技术特征：

1.一种碳纤维复合材料预埋螺纹件一体成型结构，包括内蒙皮、外蒙皮、泡沫夹心、若干个螺栓、螺栓固定板、若干个锥度螺套镶件，其特征在于：所述内蒙皮、外蒙皮的材质为碳纤维干布；所述螺栓固定板设置有若干个用于为螺栓提供导向的导向沉头孔，所述导向沉头孔的横截面呈t型；所述锥度螺套镶件呈锥形，中部设置有与螺栓螺接的螺纹孔；所述螺栓伸入所述导向沉头孔并通过点焊方式固定于所述螺栓固定板，所述外蒙皮贴合于模具上，模具设置有若干个适配锥度孔，所述锥度螺套镶件配合插入所述适配锥度孔中，所述内蒙皮与外蒙皮密封后灌注泡沫夹心后固化成型。2.如权利要求1所述的碳纤维复合材料预埋螺纹件一体成型结构，其特征在于：所述锥度螺套镶件的下部设置有圆柱台，所述圆柱台的轴线与所述锥度螺套镶件的轴线重合。3.如权利要求1所述的碳纤维复合材料预埋螺纹件一体成型结构，其特征在于：所述螺栓、所述锥度螺套镶件及适配锥度孔的数量一致，所述螺栓的数量为4-10个。4.如权利要求1所述的碳纤维复合材料预埋螺纹件一体成型结构，其特征在于：所述螺栓的螺柱垂直于所述螺栓固定板的表面。5.一种碳纤维复合材料预埋螺纹件一体成型结构的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：预备步骤：清理模具表面防锈油及异物，检查模具的清洁度是否满足要求，若是，执行下一步；铺贴步骤：以模具型面刻线为铺贴基准线，将裁剪好外蒙皮铺贴在模具上；插入步骤：把螺栓与锥度螺套镶件拧紧，包裹片胶并放入模具的适配锥度孔中，将螺栓固定在模具上；真空灌注步骤：在外蒙皮铺贴好的模具上铺贴脱模布、带孔隔离膜、吸胶棉、密封胶条，铺贴内蒙皮进行制袋，灌注泡沫夹心固化成型。6.如权利要求5所述的碳纤维复合材料预埋螺纹件一体成型结构的制作方法，其特征在于：在所述预备步骤中，检查模具气密性满足要求。7.如权利要求5所述的碳纤维复合材料预埋螺纹件一体成型结构的制作方法，其特征在于：在所述插入步骤中，检查螺栓的轴线是否与模具的表面垂直。8.如权利要求5所述的碳纤维复合材料预埋螺纹件一体成型结构的制作方法，其特征在于：在所述真空灌注步骤中，制袋完成后，借助真空泵预抽真空30-60分钟。9.如权利要求5所述的碳纤维复合材料预埋螺纹件一体成型结构的制作方法，其特征在于：还包括加工步骤，将外蒙皮脱离模具，将产品打磨、切割、机加工得到成品。

技术总结

本发明公开了种碳纤维复合材料预埋螺纹件一体成型结构及其制造方法，结构包括内蒙皮、外蒙皮、泡沫夹心、若干个螺栓、螺栓固定板、若干个锥度螺套镶件，内蒙皮、外蒙皮的材质为碳纤维干布，螺栓固定板设置有若干个用于为螺栓提供导向的导向沉头孔，采用螺栓、螺栓固定板、若干个锥度螺套镶件的结构与模具的适配锥度孔进行配合加工，解决了螺柱结构的复合材料产品存在尺寸精度差的问题，通过碳纤维复合材料成型工艺一体成型，从而有效保证螺栓的位置精度和垂直度要求，适用于不同尺寸大小的复合材料产品，可以满足包含各种规格螺柱结构的需求。求。求。