一种带有金属接头的碳纤维天线支臂的成型工艺

摘要

本发明公开了一种带有金属接头的碳纤维天线支臂的成型工艺，包括以下步骤：一、制作模具；二、在金属接头上开设盲孔；三、铺设碳纤维预浸料，放置尼龙风管，折叠碳纤维预浸料使下模的腔体封闭，设置金属接头，合模；四、将合模后的模具在模压机上加热，然后通过气嘴向尼龙风管中通气，继续加热使铺设的碳纤维预浸料固化成型；五、将保温后的模具取出后脱模，然后打开气嘴，将尼龙风管抽出，得到带有金属接头的碳纤维天线支臂。本发明采用逐层铺设碳纤维预浸料形成碳纤维层，避免了由于缠绕搭接带来的产品厚度不均的现象，将金属接头与碳纤维天线支臂一次固化成型，成型效果好，连接牢固，减少了现有工艺后期金属接头胶粘成型。

权利要求

1.一种带有金属接头的碳纤维天线支臂的成型工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、根据所要成型的碳纤维天线支臂的形状和尺寸制作模具，所述模具包括上模和下模；

步骤二、在金属接头上开设盲孔；

步骤三、在下模的腔体内壁上逐层铺设碳纤维预浸料形成碳纤维层，铺设时在下模的外侧预留长度不小于下模的腔体宽度的碳纤维预浸料，待铺设完成后将尼龙风管置于铺设有碳纤维预浸料的下模中；然后将预留的碳纤维预浸料折叠使下模的腔体封闭，折叠时保留位于碳纤维天线支臂与金属接头连接部位预留的碳纤维预浸料，并将步骤二中开设有盲孔的金属接头插入下模中使保留的碳纤维预浸料位于金属接头的盲孔内；再将上模与下模合模；所述尼龙风管的形状与所要成型的碳纤维天线支臂的形状相配合，尼龙风管上设置有用于向尼龙风管内通气使尼龙风管气胀的气嘴；逐层铺设碳纤维预浸料的过程中，在碳纤维天线支臂需要开设螺纹孔和销孔的位置均设置金属预埋件；

步骤四、将步骤三中合模后的模具在模压机上加热至60℃～70℃，然后通过气嘴向尼龙风管中通气，通气的气压为0.5MPa～0.8MPa，再在持续通气的条件下将模具继续加热至

100℃～120℃后保温30min～60min使铺设的碳纤维预浸料固化成型；

步骤五、将步骤四中保温后的模具取出后脱模，然后打开气嘴，将尼龙风管抽出，得到带有金属接头的碳纤维天线支臂。

2.根据权利要求1所述的一种带有金属接头的碳纤维天线支臂的成型工艺，其特征在于，步骤三中所述上模和下模上均开设有与气嘴相配合的凹槽。

3.根据权利要求1所述的一种带有金属接头的碳纤维天线支臂的成型工艺，其特征在于，步骤三中所述金属预埋件设置在碳纤维层沿厚度方向的中部。

4.根据权利要求1或3所述的一种带有金属接头的碳纤维天线支臂的成型工艺，其特征在于，所述金属预埋件为铝合金预埋件。

说明书

一种带有金属接头的碳纤维天线支臂的成型工艺

技术领域

[0001] 本发明属于天线背架或天线支臂成型工艺技术领域，具体涉及一种带有金属接头的碳纤维天线支臂的成型工艺。

背景技术

[0002] 对于简单空心密闭的复合材料产品，现有的成型工艺一般采用气胀成型工艺生产。主要方法为：按产品内壁及形状生产EPS(保丽龙)泡沫作为芯模，并按产品内壁及形状生产尼龙风管；然后将EPS芯模装入尼龙风管后，利用气泵将风管中空气抽出，使尼龙风管将芯模紧密包裹，成为气胀体；再将碳纤维材料包裹于气胀体表面，一同放入成型模具中，合模固定后加热模具，并向尼龙风管中通入气体使外围包裹的碳纤维每层之间紧密贴合，加热固化成型。该方法主要用于成型简单空心密闭的复合材料产品，复合材料的金属连接部位只能采用胶粘工艺固定。

[0003] 然而，对于结构复杂的异型碳纤维产品，如天线背架或天线支臂等碳纤维复合材料在气胀体上包裹、缠绕、搭接均比较困难，容易造成产品壁厚不均匀，产品整体力学性能下降，而且存在金属件后期粘接不牢靠，芯模在高温收缩后残留体在工件内不易取出等缺陷因素。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种带有金属接头的碳纤维天线支臂的成型工艺。该工艺不需要使用芯模，降低了碳纤维天线支臂成型的成本，同时减少了现有成型工艺因芯模受热收缩后残留物无法彻底取出的弊端；该工艺采用逐层铺设碳纤维预浸料形成碳纤维层，避免了由于缠绕搭接带来的产品厚度不均的现象；通过在折叠预留的碳纤维预浸料时保留位于产品与金属接头连接部位预留的碳纤维预浸料，将开设有盲孔的金属接头插入下模中使保留的碳纤维预浸料位于金属接头的盲孔内，实现了金属接头与碳纤维天线支臂的一次固化成型，成型效果好，连接牢固，减少了现有工艺后期金属接头胶粘成型。

[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种带有金属接头的碳纤维天线支臂的成型工艺，其特征在于，包括以下步骤：

[0006] 步骤一、根据所要成型的碳纤维天线支臂的形状和尺寸制作模具，所述模具包括上模和下模；

[0007] 步骤二、在金属接头上开设盲孔；

[0008] 步骤三、在下模的腔体内壁上逐层铺设碳纤维预浸料形成碳纤维层，铺设时在下模的外侧预留长度不小于下模的腔体宽度的碳纤维预浸料，待铺设完成后将尼龙风管置于铺设有碳纤维预浸料的下模中；然后将预留的碳纤维预浸料折叠使下模的腔体封闭，折叠时保留位于碳纤维天线支臂与金属接头连接部位预留的碳纤维预浸料，并将步骤二中开设有盲孔的金属接头插入下模中使保留的碳纤维预浸料位于金属接头的盲孔内；再将上模与下模合模；所述尼龙风管的形状与所要成型的碳纤维天线支臂的形状相配合，尼龙风管上设置有用于向尼龙风管内通气使尼龙风管气胀的气嘴；

[0009] 步骤四、将步骤三中合模后的模具在模压机上加热至60℃～70℃，然后通过气嘴向尼龙风管中通气，通气的气压为0.5MPa～0.8MPa，再在持续通气的条件下将模具继续加热至100℃～120℃后保温30min～60min使铺设的碳纤维预浸料固化成型；

[0010] 步骤五、将步骤四中保温后的模具取出后脱模，然后打开气嘴，将尼龙风管抽出，得到带有金属接头的碳纤维天线支臂。

[0011] 上述的一种带有金属接头的碳纤维天线支臂的成型工艺，其特征在于，步骤二中所述上模和下模上均开设有与气嘴相配合的凹槽。

[0012] 上述的一种带有金属接头的碳纤维天线支臂的成型工艺，其特征在于，步骤二中逐层铺设碳纤维预浸料的过程中，在碳纤维天线支臂需要开设螺纹孔和销孔的位置均设置金属预埋件。

[0013] 上述的一种带有金属接头的碳纤维天线支臂的成型工艺，其特征在于，所述金属预埋件设置在碳纤维层沿厚度方向的中部。

[0014] 上述的一种带有金属接头的碳纤维天线支臂的成型工艺，其特征在于，所述金属预埋件为铝合金预埋件。

[0015] 本发明与现有技术相比具有以下优点：

[0016] 1、本发明的成型工艺不需要使用芯模(EPS泡沫)，降低了碳纤维天线支臂成型的成本，同时减少了现有成型工艺因芯模受热收缩后残留物无法彻底取出的弊端。

[0017] 2、本发明采用逐层铺设碳纤维预浸料形成碳纤维层，避免了由于缠绕搭接带来的产品厚度不均的现象；通过在折叠预留的碳纤维预浸料时保留位于产品与金属接头连接部位预留的碳纤维预浸料，将开设有盲孔的金属接头插入下模中使保留的碳纤维预浸料位于金属接头的盲孔内，实现了金属接头与碳纤维天线支臂一次固化成型，成型效果好，连接牢固，减少了现有工艺后期金属接头胶粘成型。

[0018] 3、本发明优选在碳纤维天线支臂需要开设螺纹孔和销孔的位置设置金属预埋件，成型后的碳纤维天线支臂可在设置有金属预埋件的部位打孔，避免了由于碳纤维产品壁厚较薄导致打孔易出现裂纹等问题。

[0019] 4、采用本发明的方法成型的碳纤维天线支臂力学性能优良，满足客户使用要求。

[0020] 下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

[0021] 图1为本发明实施例1合模前模具的分解示意图。

[0022] 图2为本发明碳纤维预浸料铺设方式的结构示意图。

[0023] 图3为本发明金属接头与碳纤维层连接方式的结构示意图。

[0024] 图4为本发明实施例2的带有金属接头的碳纤维天线支臂的结构示意图。

[0025] 图5为本发明实施例2中金属预埋件设置方式的结构示意图。

[0026] 图6为本发明实施例3中金属预埋件设置方式的结构示意图。

[0027] 附图标记说明：

[0028] 1—下模；           2—上模；        3—碳纤维层；

[0029] 4—尼龙风管；       5—气嘴；        6—金属预埋件；

[0030] 7—螺纹孔；         8—销孔；        9—金属接头。

具体实施方式

[0031] 实施例1

[0032] 本实施例成型带有金属接头的碳纤维天线支臂，成型工艺包括以下步骤：

[0033] 步骤一、根据所要成型的带有金属接头的碳纤维天线支臂的形状和尺寸制作模具(如图1)，所述模具包括上模2和下模1；

[0034] 步骤二、在金属接头9上开设盲孔；

[0035] 步骤三、如图1、图2和图3所示，在下模1的腔体内壁上逐层铺设碳纤维预浸料(3232/G803)形成碳纤维层3，铺设时在下模1的外侧预留长度等于下模的腔体宽度的碳纤维预浸料，待铺设完成后将尼龙风管4置于铺设有碳纤维预浸料的下模1中；然后将预留的碳纤维预浸料折叠使下模1的腔体封闭，折叠时保留位于碳纤维天线支臂与金属接头9连接部位预留的碳纤维预浸料，并将步骤二中开设有盲孔的金属接头9插入下模1中使保留的碳纤维预浸料位于金属接头9的盲孔内；再将上模2与下模1合模；所述尼龙风管4的形状与所要成型的碳纤维天线支臂的形状相配合，尼龙风管4上设置有用于向尼龙风管4内通气使尼龙风管4气胀的气嘴5；所述上模2和下模1上均开设有与气嘴5相配合的凹槽；

[0036] 步骤四、将步骤三中合模后的模具在模压机上加热至65℃，然后通过气嘴向尼龙风管中通气，通气的气压为0.7MPa，再在持续通气的条件下将模具继续加热至110℃后保温50min使铺设的碳纤维预浸料固化成型；

[0037] 步骤五、将步骤四中保温后的模具取出后脱模，然后打开气嘴5，将尼龙风管4抽出，抽出尼龙风管4后的孔洞采用封堵剂(本实施例的封堵剂由J133胶粘剂、气相二氧化硅和碳粉按照2:1:1的质量比混合均匀制成，也可采用本领域其他能够有效封堵孔洞的常规封堵剂)进行封堵，得到带有金属接头的碳纤维天线支臂。

[0038] 实施例2

[0039] 本实施例成型如图4的侧面带有螺纹孔和销孔的碳纤维天线支臂，成型工艺包括以下步骤：

[0040] 步骤一、根据所要成型的带有金属接头的碳纤维天线支臂的形状和尺寸制作模具，所述模具包括上模和下模1；

[0041] 步骤二、在金属接头9上开设盲孔；

[0042] 步骤三、如图2、图3和图5所示，在下模1的腔体内壁上逐层铺设碳纤维预浸料(日本东丽T300)形成碳纤维层3，铺设碳纤维预浸料的过程中，在产品需要开设螺纹孔7和销孔8的位置设置金属预埋件6，金属预埋件6设置在碳纤维层3沿厚度方向的中部(即先逐层铺设部分碳纤维预浸料，然后将金属预埋件6置于铺设的碳纤维预浸料上，再铺设剩余的碳纤维预浸料)，并且铺设时在下模1的外侧预留长度大于下模的腔体宽度的碳纤维预浸料，待铺设完成后将尼龙风管4置于铺设有碳纤维预浸料的下模1中；然后将预留的碳纤维预浸料折叠使下模1的腔体封闭，折叠时保留位于碳纤维天线支臂与金属接头9连接部位预留的碳纤维预浸料，并将步骤二中开设有盲孔的金属接头9插入下模1中使保留的碳纤维预浸料位于金属接头9的盲孔内；再将上模与下模1合模；所述尼龙风管4的形状与所要成型的碳纤维天线支臂的形状相配合，尼龙风管4上设置有用于向尼龙风管4内通气使尼龙风管4气胀的气嘴5；所述上模和下模1上均开设有与气嘴5相配合的凹槽；

[0043] 步骤四、将步骤三中合模后的模具在模压机上加热至70℃，然后通过气嘴向尼龙风管中通气，通气的气压为0.5MPa，再在持续通气的条件下将模具继续加热至100℃后保温60min使铺设的碳纤维预浸料固化成型；

[0044] 步骤五、将步骤四中保温后的模具取出后脱模，然后打开气嘴5，将尼龙风管4抽出，抽出尼龙风管4后的孔洞采用封堵剂(本实施例的封堵剂由J133胶粘剂、气相二氧化硅和碳粉按照2:1:1的质量比混合均匀制成，也可采用本领域其他能够有效封堵孔洞的常规封堵剂)进行封堵，得到带有金属接头的碳纤维天线支臂。

[0045] 实施例3

[0046] 本实施例成型底部带有螺纹孔和销孔的碳纤维天线支臂(本实施例成型的碳纤维天线支臂的结构与实施例2相同，不同之处在于销孔和螺纹孔设置在碳纤维天线支臂底部)，成型工艺包括以下步骤：

[0047] 步骤一、根据所要成型的带有金属接头的碳纤维天线支臂的形状和尺寸制作模具，所述模具包括上模和下模1；

[0048] 步骤二、在金属接头9上开设盲孔；

[0049] 步骤三、如图2、图3和图6所示，在下模1的腔体内壁上逐层铺设碳纤维预浸料(日本东丽T300)形成碳纤维层3，铺设碳纤维预浸料的过程中，在产品需要开设螺纹孔和销孔的位置设置金属预埋件6，金属预埋件6设置在碳纤维层3沿厚度方向的中部(即先逐层铺设部分碳纤维预浸料，然后将金属预埋件6置于铺设的碳纤维预浸料上，再铺设剩余的碳纤维预浸料)，并且铺设时在下模1的外侧预留长度大于下模的腔体宽度的碳纤维预浸料，待铺设完成后将尼龙风管4置于铺设有碳纤维预浸料的下模1中；然后将预留的碳纤维预浸料折叠使下模1的腔体封闭，折叠时保留位于碳纤维天线支臂与金属接头9连接部位预留的碳纤维预浸料，并将步骤二中开设有盲孔的金属接头9插入下模1中使保留的碳纤维预浸料位于金属接头9的盲孔内；再将上模2与下模1合模；所述尼龙风管4的形状与所要成型的碳纤维天线支臂的形状相配合，尼龙风管4上设置有用于向尼龙风管4内通气使尼龙风管4气胀的气嘴5；所述上模2和下模1上均开设有与气嘴5相配合的凹槽；

[0050] 步骤四、将步骤三中合模后的模具在模压机上加热至60℃，然后通过气嘴向尼龙风管中通气，通气的气压为0.8MPa，再在持续通气的条件下将模具继续加热至120℃后保温30min使铺设的碳纤维预浸料固化成型；

[0051] 步骤五、将步骤四中保温后的模具取出后脱模，然后打开气嘴5，将尼龙风管4抽出，抽出尼龙风管4后的孔洞采用封堵剂(本实施例的封堵剂由J133胶粘剂、气相二氧化硅和碳粉按照2:1:1的质量比混合均匀制成，也可采用本领域其他能够有效封堵孔洞的常规封堵剂)进行封堵，得到带有金属接头的碳纤维天线支臂。

[0052] 本发明实施例1至实施例3的带有金属接头的碳纤维天线支臂为1.8米车载静中通碳纤维天线支臂，碳纤维天线支臂力学性能优良，在整个天线系统测试中(8级风载)及使用过程中，未出现异常事件，使用效果良好，满足客户使用要求。

[0053] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。