本發(fā)明涉及傳動系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種復(fù)合材料傳動軸及其制造方法。
背景技術(shù)：
復(fù)合材料傳動軸具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕、均勻性好、生產(chǎn)效率高，應(yīng)用前景廣闊。但目前缺少一種高效、精確制備復(fù)合材料傳動軸的工藝方法?，F(xiàn)有工藝中存在如下問題，(1)纖維纏繞工藝對設(shè)備要求高，均勻性差；(2)纖維纏繞工藝自動化程度較低，生產(chǎn)效率低；(3)纖維纏繞工藝制造費(fèi)用高，成本優(yōu)勢不明顯。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種復(fù)合材料傳動軸及其制造方法，能夠提高復(fù)合材料傳動軸的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品性能；提高復(fù)合材料傳動軸的均勻性和生產(chǎn)效率，提升整車NVH性能。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
一種復(fù)合材料傳動軸的制造方法，包括如下步驟，
步驟1，模具處理；對復(fù)合材料傳動軸的芯模進(jìn)行去除油污、水漬和灰塵的處理，在芯模表面涂抹脫模劑2～5次，每次間隔10～40min；
步驟2，碳纖維軸管鋪放成型；采用鋪放工藝在芯模表面制備碳纖維軸管，碳纖維預(yù)浸料纏繞角分別為30°～90°；相鄰碳纖維預(yù)浸料纏繞角之間相差15°-45°；
步驟3，加壓固化；將鋪放工藝成型的碳纖維軸管及其模具放入熱壓爐中，在溫度150℃-170℃下加外壓0.2～1.2MPa進(jìn)行固化；
步驟4，機(jī)械加工；將固化后的碳纖維軸管兩個端面進(jìn)行機(jī)械加工處理平整；
步驟5，脫模并修整產(chǎn)品；
步驟6，裝配成型；將脫模后的碳纖維軸管內(nèi)壁涂上結(jié)構(gòu)膠，塞入萬向節(jié)叉中，結(jié)構(gòu)膠固化后即得到復(fù)合材料傳動軸。
優(yōu)選的，所述的芯模為噴涂有至少厚0.2mm硅橡膠的金屬芯模。
優(yōu)選的，步驟2中，碳纖維預(yù)浸料纏繞角分別為30°、45°、60°、75°或90°；相鄰碳纖維預(yù)浸料纏繞角之間相差15°、30°或45°。
優(yōu)選的，將固化后的碳纖維軸管在10℃-20℃下放置至少2小時后進(jìn)行脫模。
優(yōu)選的，步驟5中，采用脫模/裝配工裝脫模，首先用橡膠卡爪夾持固定碳纖維軸管，然后一端拉拔芯模，并將脫模后的碳纖維軸管進(jìn)行表面修整。
一種由本發(fā)明所述制備方法制備得到的復(fù)合材料傳動軸。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：
本發(fā)明采用鋪放技術(shù)(TapeLayingMethod，簡稱TLM)，徹底消除了纖維纏繞工藝膠含量不穩(wěn)定、制備工序繁瑣、生產(chǎn)效率不高、精確性較差的不利影響，能夠滿足復(fù)合材料傳動軸的大規(guī)模量產(chǎn)。
本發(fā)明的復(fù)合材料傳動軸制造方法不需要焊接等生產(chǎn)工序減少了焊接過程中可能帶來的熱變形，能夠極大改善傳動軸的動平衡和徑向跳動；與纖維纏繞工藝相比，復(fù)合材料傳動軸均勻性好，生產(chǎn)效率高。鋪放工藝的效率為纖維纏繞工藝的3～10倍，有效的提高了軸管的制備效率；鋪放工藝制備的復(fù)合材料軸管單層厚度可達(dá)0.05mm，約為纖維纏繞工藝單層厚度的1/4，有效改善了復(fù)合材料軸管的一致性和生產(chǎn)穩(wěn)定性問題；鋪放工藝制備的復(fù)合材料軸管膠含量更加穩(wěn)定，復(fù)合材料軸管中的樹脂更加均勻，能夠提高整車的NVH性能。通過鋪放技術(shù)制備的碳纖維傳動軸均勻性好，精確度高，生產(chǎn)效率得到很大提升。
進(jìn)一步的，硅橡膠具有一定補(bǔ)償位移的功能，保證在脫模過程中無需施加過大的脫模力，復(fù)合材料軸管在脫模過程中不會有損傷。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體的實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，所述是對本發(fā)明的解釋而不是限定。
本發(fā)明所述的一種復(fù)合材料傳動軸的制造方法，通過優(yōu)化復(fù)合材料軸管制備工藝、簡化裝配工序提高復(fù)合材料傳動軸的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品性能。
本發(fā)明主要包括兩步。(1)復(fù)合材料軸管的制備：①制備鋪層角度確定的復(fù)合材料預(yù)浸料；②采用鋪放技術(shù)(TapeLayingMethod，簡稱TLM)在芯模上制備復(fù)合材料軸管，并將其放置于150℃-170℃的高溫中進(jìn)行固化；③將復(fù)合材料軸管在10℃-20℃的低溫下放置至少2小時后進(jìn)行脫模；(2)機(jī)械加工及裝配：將脫模后的復(fù)合材料軸管內(nèi)壁涂上結(jié)構(gòu)膠，塞入加工好的萬向節(jié)叉中，結(jié)構(gòu)膠固化后即可得到復(fù)合材料傳動軸。具體的如下實(shí)施例所述。
實(shí)施例1
采用本發(fā)明所述的制造方法，制造靜扭強(qiáng)度1800N·m、模態(tài)≥220Hz的碳纖維傳動軸。
(1)模具處理：對復(fù)合材料傳動軸的模具進(jìn)行去除油污、水漬和灰塵的處理，在模具表面涂抹脫模劑2～5次，每次間隔10～40min；
(2)碳纖維軸管鋪放成型：采用鋪放工藝在芯模上制備碳纖維軸管，碳纖維預(yù)浸料纏繞角分別為30°、45°和90°；
(3)加壓固化：將鋪放工藝成型的碳纖維軸管及其模具放入熱壓爐中，在溫度150℃-170℃下加外壓0.2～1.2MPa固化；
(4)機(jī)械加工；將固化后的碳纖維軸管兩個端面進(jìn)行機(jī)械加工處理平整；
(5)脫模并修整產(chǎn)品：采用脫模/裝配工裝脫模，首先用橡膠卡爪夾持復(fù)合材料軸管，然后一端拉拔噴涂有硅橡膠的金屬芯模，并將脫模后的產(chǎn)品進(jìn)行表面修整。
(6)裝配成型；將脫模后的碳纖維軸管內(nèi)壁涂上結(jié)構(gòu)膠，塞入萬向節(jié)叉中，結(jié)構(gòu)膠固化后即得到復(fù)合材料傳動軸。
鋪放技術(shù)制備的碳纖維傳動軸均勻性好，精確度高，生產(chǎn)效率得到很大提升。
實(shí)施例2
采用本發(fā)明所述的制造方法，制造靜扭強(qiáng)度16000N·m、最大轉(zhuǎn)速2000rpm的碳纖維傳動軸。
(1)模具處理：對復(fù)合材料傳動軸的模具進(jìn)行去除油污、水漬和灰塵的處理，在模具表面涂抹脫模劑2～5次，每次間隔10～40min；
(2)碳纖維軸管鋪放成型：采用鋪放工藝在芯模上制備碳纖維軸管，碳纖維預(yù)浸料纏繞角分別為60°、75°和90°；
(3)加壓固化：將鋪放工藝成型的碳纖維軸管及其模具放入熱壓爐中，在溫度150℃-170℃下加外壓0.2～1.2MPa固化；
(4)機(jī)械加工；將固化后的碳纖維軸管兩個端面進(jìn)行機(jī)械加工處理平整；
(5)脫模并修整產(chǎn)品：采用脫模/裝配工裝脫模，首先用橡膠卡爪夾持復(fù)合材料軸管，然后一端拉拔噴涂有硅橡膠的金屬芯模，并將脫模后的產(chǎn)品進(jìn)行表面修整。
(6)裝配成型；將脫模后的碳纖維軸管內(nèi)壁涂上結(jié)構(gòu)膠，塞入萬向節(jié)叉中，結(jié)構(gòu)膠固化后即得到復(fù)合材料傳動軸。
鋪放技術(shù)制備的碳纖維傳動軸均勻性好，精確度高，生產(chǎn)效率得到很大提升。
實(shí)施例3
采用本發(fā)明所述的制造方法，制造靜扭強(qiáng)度300N·m、模態(tài)≥180Hz的碳纖維傳動軸。
(1)模具處理：對復(fù)合材料傳動軸的模具進(jìn)行去除油污、水漬和灰塵的處理，在模具表面涂抹脫模劑2～5次，每次間隔10～40min；
(2)碳纖維軸管鋪放成型：采用鋪放工藝在芯模上制備碳纖維軸管，碳纖維預(yù)浸料纏繞角分別為30°、60°和90°；
(3)加壓固化：將鋪放工藝成型的碳纖維軸管及其模具放入熱壓爐中，在溫度150℃-170℃下加外壓0.2～1.2MPa固化；
(4)機(jī)械加工；將固化后的碳纖維軸管兩個端面進(jìn)行機(jī)械加工處理平整；
(5)脫模并修整產(chǎn)品：采用脫模/裝配工裝脫模，首先用橡膠卡爪夾持復(fù)合材料軸管，然后一端拉拔噴涂有硅橡膠的金屬芯模，并將脫模后的產(chǎn)品進(jìn)行表面修整。
(6)裝配成型；將脫模后的碳纖維軸管內(nèi)壁涂上結(jié)構(gòu)膠，塞入萬向節(jié)叉中，結(jié)構(gòu)膠固化后即得到復(fù)合材料傳動軸。
鋪放技術(shù)制備的碳纖維傳動軸均勻性好，精確度高，生產(chǎn)效率得到很大提升。
以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施案例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書所述的等效結(jié)構(gòu)，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。