[发明专利]一种纤维增强复合材料牵引座及其制备方法、模具

说明书

本发明公开了一种纤维增强复合材料牵引座及其制备方法、模具，纤维增强复合材料牵引座的模具包括第一模具、第二模具和第三模具，所述第一模具包括平台和设于所述平台上表面的弧形凸起部，所述第二模具包括第一凹陷部和第一直角部，所述第三模具包括第二凹陷部和第一直角部。纤维增强复合材料牵引座的制备方法为依次在第一模具、第二模具和第三模具表面铺层，合模后固化成型后形成毛坯，并机加工制得纤维增强复合材料牵引座。本发明充分发挥碳纤维的高强度、低密度优势，拉伸强度达到产品性能要求。

技术领域

本发明涉及复合材料牵引座，特别是一种纤维增强复合材料牵引座及其制备方法、模具。

背景技术

悬浮架是磁悬浮列车的核心部件，牵引座则是安装在悬浮架纵梁上的重要传力部件，为磁浮列车传递牵引力和制动力。现有的牵引座为铝合金材质，铸造坯体后焊接在悬浮架的纵梁上，再采用大型数控机床与悬浮架一体机加工成型，密度大、强度低、工艺复杂。随着轨道交通领域对车辆轻量化要求越来越高，传统的铝合金材质已经无法满足现有需求，采用轻质高强的碳纤维复合材料进行替代具有很大的减重空间。

铝合金的强度通常在120MPa～300MPa，密度约2.75g/cm³，强度仅200MPa，原磁悬浮列车牵引座为铝合金材质，通过铸造、焊接、机加工等多道工序成型，存在密度大、工艺复杂、强度低、难维护等不足。因此现有技术存在密度高、强度低的缺点，而且工艺复杂。

碳纤维密度仅1.65g/cm³，而沿纤维方向的拉伸强度可达到500～800MPa，可见碳纤维的密度更低，而强度更高。但是碳纤维复合材料是一种二维材料，层间的剪切强度仅30～80MPa，因此如何铺层设计和成型工艺设计从而充分发挥出碳纤维复合材料的轻质高强特性是本申请的关键。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种纤维增强复合材料牵引座及其制备方法、模具，充分发挥碳纤维的高强度、低密度优势，拉伸强度达到产品性能要求。

本发明公开了一种纤维增强复合材料牵引座的模具，包括第一模具、第二模具和第三模具，所述第一模具包括平台和设于所述平台上表面的弧形凸起部，所述第二模具包括第一凹陷部和第一直角部，所述第三模具包括第二凹陷部和第一直角部。

由于牵引座的主受力方向近似于对称，因此本申请设计了左右模块对称铺层结构，本申请中模具设计的特点是：用第一模具定位，保证了牵引座与纵梁的装配精度，第二模具和第三模具保证了牵引座与牵引杆的装配精度。

本发明涉及一种连续碳纤维牵引座，整体厚度20mm，根据传力方向设计纤维方向(如图1)，水平方向左右牵引力力大小近乎一致，因此在分模块时将第二模具和第三模具分型为对称结构，在中间部位(40mm处)合模引用了复合材料典型结构T型梁(如图2)，该结构制造简单，工艺性好，充分发挥碳纤维的高强度、低密度优势，同时本发明不仅成型工艺简单，成型周期短，而且拆卸方便，降低维护成本。

本发明还公开了一种纤维增强复合材料牵引座的制备方法，包括以下步骤：

准备第一模具，在所述平台和所述弧形凸起部上表面进行第一次碳纤维预浸料铺层；

准备第二模具，在所述第一凹陷部和所述第一直角部表面进行第二次碳纤维预浸料铺层；

将第一模具和第二模具进行合模，使第二模具上的第二次碳纤维预浸料铺层铺于第一模具上的第一次碳纤维预浸料铺层左侧上表面；

在所述第一直角部表面的第二次碳纤维预浸料铺层上进行第三次碳纤维预浸料铺层；

准备第三模具，在所述第二凹陷部和所述第一直角部表面进行第四次碳纤维预浸料铺层；

将第三模具和第一模具进行合模，使第三模具上的第四次碳纤维预浸料铺层铺于第一模具上的第一次碳纤维预浸料铺层右侧上表面，得到铺层后的整体模具；