一种碳纤维复合材料车体及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于轨道交通技术领域，具体涉及一种碳纤维复合材料车体及其制造方法。
【背景技术】
[0002]列车轻量化在节能、安全等多方面具有重要价值。传统列车车体一般采用不锈钢或铝合金制造而成，碳纤维复合材料相较于它们，具有更低的密度，更高的刚度和强度。因而所制造出的车体具有更轻的质量和更好的安全性。
[0003]目前市场上还没有碳纤维复合材料车体，也没有制造复合材料车体的一般方法。碳纤维复合材料在制造成型上完全不同于传统的金属材料，合理的成型方案将极大降低制造成本并优化结构。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是解决上述问题，提供一种刚度大、质量轻碳纤维复合材料车体。
[0005]本发明的另一个目的是提供一种一体化程度高的碳纤维复合材料车体的制造方法。
[0006]为解决上述技术问题，本发明的技术方案是:一种碳纤维复合材料车体，包括车身和底板，底板与车身的底部相连，所述车身为一体化成型制成，包括由外向内依次设置的外蒙皮、夹心层和内蒙皮，所述内蒙皮上粘结有加强筋。
[0007]优选的，所述内蒙皮上的加强筋包括平行设置的与车身的横截面形状一致的U形部分和与车身的纵截面形状一致的矩形部分，这两部分加强筋相交于车身的下部。
[0008]优选的，所述底板上粘结有平行设置的加强筋，加强筋的长度方向与底板的长度方向垂直。
[0009]优选的，所述外蒙皮、内蒙皮、底板和加强筋均由碳纤维预浸料制成。
[0010]优选的，所述夹心层为蜂窝状或泡沫状。
[0011]优选的，所述车身包括顶板、两个相对的侧墙和两个相对的端墙，侧墙上开设有车门和车窗，端墙上开设有车门。
[0012]一种碳纤维复合材料车体的制造方法，包括以下步骤:
[0013]步骤一、制造出车身模具和底板模具；所述车身模具空腔的形状尺寸与车身大小一致，底板模具空腔的形状尺寸与底板大小一致；
[0014]步骤二、通过车身模具一体化成型制作车身，通过底板模具一体化成型制作底板；
[0015]步骤三、将采用碳纤维预浸料制作的加强筋粘结在车身的内蒙皮以及底板上；
[0016]步骤四、待车身、底板和加强筋固化成型后，将车身与底板相连，形成车体。
[0017]在步骤二中，一体化成型制作车身过程为:先采用碳纤维预浸料，一体化铺放成型外蒙皮；然后铺设夹心材料，一体化成型夹心层；最后采用碳纤维预浸料，一体化铺放成型内蒙皮。
[0018]在步骤二中，采用碳纤维预浸料一体化成型制作底板。
[0019]本发明相比于现有技术具有如下有益效果:
[0020]1、本发明的碳纤维复合材料车体，车身由碳纤维预浸料制成的外蒙皮和内蒙皮和填充在它们之间的夹心层组成，并在内蒙皮上粘结加强筋进行加固，具有刚度强度大、质量轻、隔音隔热的特点。
[0021]2、本发明的碳纤维复合材料车体，由一体化成型制成的车身和底板连接组成，可以大幅度减少车体的连接结构，提高车体的刚度和强度，更有利于车体的安全性。
[0022]3、本发明的碳纤维复合材料车体的制造方法，生产一体化程度高，对于降低制造成本，同时提高车体刚度和强度具较重要的意义。
【附图说明】
[0023]图1是本发明碳纤维复合材料车体的结构示意图；
[0024]图2是本发明车体的横截面图；
[0025]图3是本发明车身上加强筋的示意图；
[0026]图4是本发明底板上加强筋的示意图。
[0027]附图标记说明:1、车身；11、外蒙皮；12、夹心层；13、内蒙皮；101、顶板；102、侧墙；103、端墙；2、底板；3、加强筋。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明:
[0029]如图1至图4所示，本发明的一种碳纤维复合材料车体，包括车身I和底板2，底板2与车身I的底部通过铆钉固定相连，车身I和底板2均为一体化成型制成，其中车身I包括由外向内依次设置的外蒙皮11、夹心层12和内蒙皮13，内蒙皮13上粘结有加强筋3，加强筋3包括平行设置的与车身I的横截面形状一致的U形部分和与车身I的纵截面形状一致的矩形部分，这两部分加强筋3相交于车身I的下部；底板2上粘结有平行设置的加强筋3，加强筋3的长度方向与底板2的长度方向垂直；外蒙皮11、内蒙皮13、底板2和加强筋3均由碳纤维预浸料制成；夹心层12为蜂窝状或泡沫状，通过较少的材料获得最大的受力，且具有隔音和隔热的作用。
[0030]需要说明的是，本发明中的横截面定义为车身I的短轴方向的截面形状，纵截面定义为车身I的长轴方向的截面形状，即横截面为竖直方向的截面形状，纵截面为水平方向的截面形状。
[0031]从结构上来说，车身I包括顶板101、两个相对的侧墙102和两个相对的端墙103，侧墙102上开设有车门和车窗，端墙103上开设有车门，底板2与两个侧墙102的底部和两个端墙103的底部连接。本发明的碳纤维复合材料车体，由一体化成型制成的车身和底板连接组成，可以大幅度减少车体的连接结构，提高车体的刚度和强度，更有利于车体的安全性。
[0032]本发明提供一种上述碳纤维复合材料车体的制造方法，包括以下步骤:
[0033]步骤一、制造出车身I模具和底板2模具；车身I模具空腔的形状尺寸与车身I大小一致，底板2模具空腔的形状尺寸与底板2大小一致；
[0034]步骤二、通过车身I模具一体化成型制作车身1:先采用碳纤维预浸料，一体化铺放成型外蒙皮11 ;然后铺设夹心材料，一体化成型夹心层12 ;最后采用碳纤维预浸料，一体化铺放成型内蒙皮13;
[0035]采用碳纤维预浸料，通过底板2模具一体化成型制作底板2 ;
[0036]步骤三、将采用碳纤维预浸料制作的加强筋3粘结在车身I的内蒙皮13以及底板2上；
[0037]步骤四、待车身1、底板2和加强筋3固化成型后，将车身I与底板2相连，形成车体。
[0038]该制造方法，生产一体化程度高，对于降低制造成本，同时提高车体刚度和强度具较重要的意义。
[0039]本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种碳纤维复合材料车体，其特征在于:包括车身(I)和底板(2)，底板(2)与车身(I)的底部相连，所述车身⑴为一体化成型制成，包括由外向内依次设置的外蒙皮(11)、夹心层(12)和内蒙皮(13)，所述内蒙皮(13)上粘结有加强筋(3)。2.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料车体，其特征在于:所述内蒙皮(13)上的加强筋(3)包括平行设置的与车身(I)的横截面形状一致的U形部分和与车身(I)的纵截面形状一致的矩形部分，这两部分加强筋(3)相交于车身(I)的下部。3.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料车体，其特征在于:所述底板(2)上粘结有平行设置的加强筋(3)，加强筋(3)的长度方向与底板(2)的长度方向垂直。4.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料车体，其特征在于:所述外蒙皮(11)、内蒙皮(13)、底板(2)和加强筋(3)均由碳纤维预浸料制成。5.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料车体，其特征在于:所述夹心层(12)为蜂窝状或泡沫状。6.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料车体，其特征在于:所述车身(I)包括顶板(101)、两个相对的侧墙(102)和两个相对的端墙(103)，侧墙(102)上开设有车门和车窗，端墙(103)上开设有车门。7.一种碳纤维复合材料车体的制造方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一、制造出车身(I)模具和底板(2)模具； 步骤二、通过车身(I)模具一体化成型制作车身(I)，通过底板(2)模具一体化成型制作底板⑵； 步骤三、将采用碳纤维预浸料制作的加强筋(3)粘结在车身(I)的内蒙皮(13)以及底板⑵上； 步骤四、待车身(I)、底板(2)和加强筋(3)固化成型后，将车身(I)与底板(2)相连，形成车体。8.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于:所述车身(I)模具空腔的形状尺寸与车身(I)大小一致，底板(2)模具空腔的形状尺寸与底板(2)大小一致。9.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于:在步骤二中，一体化成型制作车身(I)过程为:先采用碳纤维预浸料，一体化铺放成型外蒙皮(11);然后铺设夹心材料，一体化成型夹心层(12);最后采用碳纤维预浸料，一体化铺放成型内蒙皮(13)。10.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于:在步骤二中，采用碳纤维预浸料一体化成型制作底板(2)。
【专利摘要】本发明公开了一种碳纤维复合材料车体，包括车身和底板，底板与车身的底部相连，车身为一体化成型制成，包括由外向内依次设置的外蒙皮、夹心层和内蒙皮，内蒙皮上粘结有加强筋，具有刚度强度大、质量轻、隔音隔热的特点；本发明的碳纤维复合材料车体，由一体化成型制成的车身和底板连接组成，可以大幅度减少车体的连接结构，提高车体的刚度和强度，更有利于车体的安全性。本发明还公开了一种碳纤维复合材料车体的制造方法，生产一体化程度高，对于降低制造成本，同时提高车体刚度和强度具较重要的意义。
【IPC分类】B29C70/30, B61D17/00
【公开号】CN105128876
【申请号】CN201510579742
【发明人】杨杰
【申请人】西南交通大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月14日