[发明专利]一种一体成型的全碳纤维轮毂的生产工艺

说明书

本发明公开了一种一体成型的全碳纤维轮毂的生产工艺，该生产工艺包括：将预成型的全碳纤维轮辐上壳组件和轮辐下壳组件放置于模具中，并合上模具；启动缠绕装置在模芯上用丝束缠绕出轮圈；合上模具的侧模并锁紧，启动真空泵从模腔带有密封条的模具顶部将模腔内的空气抽出，使模腔内形成真空状态；注入混合了固化促进剂的环氧树脂直到树脂充满整个模腔，保持锁模状态至树脂完全固化后开模；从模具中取出轮毂坯件，打磨表面；坯件放入加工中心中；将坯件放入烤箱中二次高温固化处理；将完成二次固化的轮毂表面喷涂处理。本发明工艺在保证得到最轻重量和最大强度的全碳纤维轮毂的同时，能实现复杂形状的全碳纤维轮毂的大批量自动化生产。

技术领域

本发明涉及一种轮毂的生产工艺，具体是一种一体成型的全碳纤维轮毂的生产工艺，属于汽车轮毂技术领域。

背景技术

全碳纤维轮毂能大幅减轻车辆的簧下重量，从而提高车辆的启停及转向效率，增强驾驶感受，降低能耗，增加行车安全性。但是，目前市场上几乎没有专业的全碳纤维轮毂生产商，国外能找到的产品价格极高也很难购买得到，根本原因在于轮毂复杂的形状结构很难用现有碳纤维生产工艺轻易的生产出来。目前，这类形状结构复杂的碳纤维件只能依靠手糊预浸有热固性环氧树脂的碳纤维布在模具上再配合在热压罐中固化成型的生产方式，这种方式生产过程耗时耗力，无法实现大批量生产。

以瑞典超级跑车生产商koenigsegg科尼塞克自行生产的全碳纤维轮毂为例，采用手工贴制的方法，将预浸有热固性环氧树脂的碳纤维布裁剪成很多小片，按照模具外表面的形状进行贴合拼接，并逐层贴制覆盖以达到需要的贴层厚度。再将贴制完成的坯件连同模具外套上耐热薄膜袋并抽真空处理，然后再整体放入热压罐中，在高温高压的条件下固化成型。

以东丽卡的碳布CK6244C为例，厚度仅为0.22mm，而轮圈最薄的厚度需达到5mm以上，用手工贴制的方法制作需要贴22层以上。而每一层因为轮辐和轮圈不规则的外表面需要由很多不同形状的小片相互拼合而成，并且每一层都会有差异因此每一层小片的形状裁剪及贴制拼接都不一样。而热压罐的容积非常有限，因此对于轮毂这样的较大体积的产品的生产带来极大的不便，每次固化的产品数量非常有限，并且每次固化时间长，操作复杂能耗大。这样的制作方式，毫无疑问需要花费很长的生产时间及成本，并且很难保证批量生产时的品质甚至无法实现大批量生产，因此这款全碳纤维轮毂要价高达6万欧元。

介于这一现状，全碳纤维轮毂一直无法得到实际大量的实用，业内急需一种能实现自动化高效率的生产工艺来实现全碳纤维轮毂的大批量生产，从而推动整个全碳纤维轮毂的批量生产，并推动整个汽车业轻量化进程。

现有技术中，专利号为2012103623397，专利名称为一种用于成型碳纤维汽车轮圈的模具及用该模具制作产品的方法，该方法通过碳纤维的预型产品，并经过上芯模与下芯模以及侧模的合模，从而形成汽车轮毂。该方法是将碳纤维层排叠成汽车轮毂的预型产品，并对形成的预型产品的碳纤维层进行理顺及补强，并将预型产品放置在模具中的下模芯上。通过侧模从侧面推入合模，使预型产品的外圈与侧模腔体贴。其中，其通过内气袋的加热和充胀，使得汽车轮毂在模具中固化成型。这种轮毂的制造工艺一方面通过内气袋加热固化成型，不能保证轮毂内腔形成精确的形状及尺寸，并且内气袋的升温以及充胀的热源不容易把握，更重要的是没有解决碳纤维材料叠层所需要的长时间和复杂过程的问题，因此在实际生产中仍然很难操作并且耗时耗力，无法实现大批量生产。

专利号为2012101362744，专利名称为一种碳纤维轮毂的制作方法，该方法是将模具的上下模具以及三块侧模，其主要是在上下模上设计成衍生型，主要是用来制作形状简单的自行车轮毂，无法实现对形状结构复杂的汽车轮毂的生产，更无法解决碳纤维材料铺层耗时耗力带来的批量生产困难。

发明内容