本发明涉及电动汽车的模组盒，具体为一种纤维复合材料的方形模组盒及其制作方法。
背景技术：
新能源汽车产业是我国七大战略性新兴产业之一，其中做为发展战略重点的电动汽车是新能源汽车的代表。新能源汽车的关键问题在于其安全性以及续航能力、电池技术和车身整体重量规划，研究表明：整车重量降低25％，续航能力可提升45％以上。面临轻量化的压力，汽车主机厂的乘用车电池重量在设计之初一般要求不超过整车重量的30％，而专用车更加面临着更大的强制性的政策减重压力：工信部下发的《新能源汽车推广应用工程推荐车型目录》中要求：运输类新能源专用车、货车动力电池系统总质量占整车质量比例不超过25％，作业类新能源专用车、货车不超过20％。
动力电池作为纯电动汽车的核心部件，由电芯组成电池模组，再由数十个模组通过串联、并联的方式组成动力电池，其总电压在50KW以上，总重量有数百公斤，在整车重量中占有40％以上的比例。因此，用于放置电芯的模组盒的重量和绝缘性能分别直接影响整车的轻量化和用电安全性。目前，放置电芯的模组盒由铝合金等金属材料通过焊接而成，具有重量重和焊缝耐疲劳性能不好容易开裂等缺点，还需要表面绝缘处理的工序。因此，急需一种能够提高能量密度的轻质、高强、绝缘的新材料模组盒，替代原金属材料模组盒，解决轻量化问题和电池绝缘等安全性问题。
现有技术中，采用复合材料液体模塑成型技术(Liquid Composite Molding，简称LCM)是纤维复合材料的常用成型方法之一，是指将液态聚合物注入铺有纤维预成型体的闭合模腔中，或加热熔化预先放入模腔内的树脂膜，液态聚合物在流动充模的同时完成树脂/纤维的浸润并经固化成型为制品的一类制备技术，包括树脂传递模塑(Resin Transfer Molding，RTM)、真空辅助树脂传递模塑(Vacuum Assisted Resin TransferMolding，VARTM)、树脂膜渗透成型工艺(Resin FilmInfusion，RFI)等工艺技术。这类工艺的共同特点是将纤维预成型体放人模腔内，再将一种或多种液态树脂在压力(形成真空或压力泵)作用下注入闭合模中，液态热固性树脂浸渍纤维预成型体，待树脂固化脱模后得到产品。但是现有的，纤维复合材料制品的成型效率低，热压罐工艺、预浸料工艺以及其他模压方法的产品成型固化时间一般在60min以上，与汽车工业要求的“1min”循环周期难以匹配，是长期以来困扰连续纤维复合材料在汽车工业领域应用的难题之一。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种纤维复合材料的方形模组盒及其制作方法，得到的产品本身具有绝缘性能，击穿电压高，用电安全性好；制作方法压制操作过程可控性强、产品形状、尺寸和重量一致性高。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种纤维复合材料的方形模组盒的制作方法，包括如下步骤，
步骤1，原材料准备；取方形模组盒质量29％～35％的环氧树脂，并均分为三份备用；取方形模组盒质量65％～71％的连续玄武岩纤维备用；
步骤2，预成型；将连续玄武岩纤维在方形的1号模具中铺设成型，然后将1号模具放置在1号模压机的成型台上；
采用液体淋浇方法将第一份环氧树脂均匀淋浇到铺设的连续玄武岩纤维层上，利用1号模压机先压制3min～5min进行第一次预成型，成型压力35吨～45吨；
然后抬起模压机的上压板，再淋浇第二份环氧树脂到纤维层上，压制5min～7min进行第二次预成型，成型压力45吨～50吨；
最后再抬起模压机的上压板，再将第三份环氧树脂淋浇到纤维层上，然后合模成型，成型压力50吨；
步骤3，正式成型；将合模成型的方形模组盒从1号模具中取出，放置于2号模压机的2号模具中，2号模压机台面温度以5℃/min的升温速率从室温升温至130℃-150℃，压力为130吨～150吨；当温度达到130℃-150℃时，保持压力8min～30min；然后，抬起上模，开模取出方形模组盒。
优选的，步骤1中的环氧树脂中加入混合均匀的固化剂，环氧树脂和固化剂在室温下的质量比为(9-10):(2.5-3)。
优选的，1号模具为玻璃钢模具。
优选的，2号模具为金属模具。
进一步，步骤2中的环氧树脂通过计量喷嘴均匀淋涂在已经铺设好的纤维层之中。
一种由本发明所述的制作方法得到的纤维复合材料的方形模组盒。
优选的，重量为490g～510g；拉伸强度大于1800MPa，断裂强度高于1600MPa。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明所述方法利用2套模具和2套压机，首先进行模组盒的预成型，然后进行正式成型，整体能够实现16min复合材料制品的脱模，减少了模内固化时间，加快了压机和模具的高效循环使用，具有产品一致性好、生产效率高、产品成本低的制造优势，能够匹配汽车工业等产量需求大的领域产品成型效率要求，是复合材料汽车零部件的优选成型方式。
本发明采用的液体淋浇模塑成型方法(Liquid Pouring Molding，简称LPM)是一种先进的液体模塑成型技术(LCM)的方法，与其他LCM成型技术的区别在于这种方法的树脂在常压下均匀淋浇在模具中的纤维层中，用模压机的压板压力来实现树脂和纤维的均匀浸渍，可一步浸渗成型带有夹芯、加筋、预埋件等的大型复杂结构部件。
本发明产品与现有产品比较，重量为490g～510g，比铝合金材质的同类产品减轻重量200g；产品一体成型，力学性能高，其中拉伸强度高和断裂强度高。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明采用的连续玄武岩纤维选用玄武岩石料为原材料，生产工艺产生的废弃物少，对环境污染小，产品废弃后可直接转入生态环境中，无任何危害，是一种绿色、环保材料，是国家重点发展的四大纤维材料之一。玄武岩纤维因其比强度高、比模量高、密度低、耐热、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变，绝缘性好等优异特性，在汽车行业、摩擦材料、造船材料、隔热材料和防弹防护等领域得到了广泛的应用，玄武岩纤维和铝合金的力学性能指标对比如下表所示：
其中，使用的环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机化合物，与固化剂同时使用，固化后的环氧树脂具有良好的物理、化学性能，它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度，介电性能良好，变定收缩率小，制品尺寸稳定性好，硬度高，柔韧性较好，化学稳定性好，作浇注、浸渍、层压料等广泛应用。
本发明通过采用液体淋浇工艺成型技术(LPM)，选用玄武岩纤维和热固性环氧树脂为原材料制作放置新能源汽车动力电池电芯的方形模组盒，其中纤维质量含量为65％～71％，环氧树脂质量含量为29％～35％。
本发明采用高性能连续玄武岩纤维为原材料，产品重量为490-510g；在方形模具中铺设成型，然后将1号模具放置在1号模压机的成型台上，在常温条件下，将环氧树脂和固化剂置于烧杯中，在精密天平上称重，质量比例10:3；采用液体淋浇方法将产品重量30-32％，即50g～55g混合好的环氧树脂均匀淋浇到纤维层上，利用模压机的上压板先压制3min～5min进行预成型，成型压力35吨～45吨；然后抬起模压机的上压板，再淋浇50g～55g环氧树脂到纤维层上，压制5min～7min，成型压力45吨～50吨；然后再抬起模压机的上压板，再淋浇50g～55g环氧树脂到纤维层上，然后合模，成型压力50吨。其中，1号模具为简易玻璃钢模具，1号压机为压力低和温度低的简易压机。
产品从1号模具中取出，放置于2号模压机的2号模具中，2号模压机台面温度，以5℃/min的升温速率，从室温升温至130℃度，压机设置压力为130吨～150吨，当温度达到130℃时，保持压力8min～30min；然后，抬起上模，开模取出产品。其中，2号模具为正规金属模具，2号压机为压力高和温度高的高性能压机。
实施例1
在常温条件下，采用高性能连续玄武岩纤维和环氧树脂为原材料，其中纤维质量含量为65％～71％，环氧树脂质量含量为29％～35％，本优选实例中将30％的环氧树脂三等份。在方形模具中铺设成型，然后将1号模具放置在1号模压机的成型台上，采用液体淋浇方法将一份50g环氧树脂均匀淋浇到纤维层上，利用模压机的上压板先压制3min预成型，成型压力35吨；然后抬起模压机的上压板，再淋浇第二份50g环氧树脂到纤维层上，压制5min，成型压力50吨；然后再抬起模压机的上压板，再淋浇第三份50g环氧树脂到纤维层上，合模。产品从1号模具中取出，放置于2号模压机的2号模具中，2号模压机的台面温度，以5℃/min的升温速率，从室温升温至130℃度，压机设置压力为150吨，当温度达到135℃时，保持压力9min；然后，抬起上模，开模取出产品，产品重量为490g。
实施例2
在常温条件下，采用高性能连续玄武岩纤维和环氧树脂为原材料，其中纤维质量含量为65％～71％，环氧树脂质量含量为29％～35％，本优选实例中将32％的环氧树脂三等份。在方形模具中铺设成型，然后将1号模具放置在1号模压机的成型台上，采用液体淋浇方法将一份55g环氧树脂均匀淋浇到纤维层上，利用模压机的上压板先压制5min预成型，成型压力45吨；然后抬起模压机的上压板，再淋浇第二份55g环氧树脂到纤维层上，压制7min，成型压力45吨；然后再抬起模压机的上压板，再淋浇第三份55g环氧树脂到纤维层上，合模。产品从1号模具中取出，放置于2号模压机的2号模具中，2号模压机的台面温度，以5℃/min的升温速率，从室温升温至130℃度，压机设置压力为135吨，当温度达到145℃时，保持压力30min；然后，抬起上模，开模取出产品，产品重量为510g。
实施例3
在常温条件下，采用高性能连续玄武岩纤维和环氧树脂为原材料，其中纤维质量含量为65％，环氧树脂质量含量为35％，将环氧树脂三等份。在方形模具中铺设成型，然后将1号模具放置在1号模压机的成型台上，采用液体淋浇方法将一份环氧树脂均匀淋浇到纤维层上，利用模压机的上压板先压制3min预成型，成型压力35吨；然后抬起模压机的上压板，再淋浇第二份环氧树脂到纤维层上，压制5min，成型压力45吨；然后再抬起模压机的上压板，再淋浇第三份环氧树脂到纤维层上，合模，成型压力50吨。
产品从1号模具中取出，放置于2号模压机的2号模具中，2号模压机的台面温度，以5℃/min的升温速率，从室温升温至130℃度，压机设置压力为130吨，当温度达到130℃时，保持压力8min；然后，抬起上模，开模取出产品。
实施例4
在常温条件下，采用高性能连续玄武岩纤维和环氧树脂为原材料，其中纤维质量含量为71％，环氧树脂质量含量为29％，将环氧树脂三等份。在方形模具中铺设成型，然后将1号模具放置在1号模压机的成型台上，采用液体淋浇方法将一份环氧树脂均匀淋浇到纤维层上，利用模压机的上压板先压制5min预成型，成型压力45吨；然后抬起模压机的上压板，再淋浇第二份环氧树脂到纤维层上，压制7min，成型压力50吨；然后再抬起模压机的上压板，再淋浇第三份环氧树脂到纤维层上，合模，成型压力50吨。
产品从1号模具中取出，放置于2号模压机的2号模具中，2号模压机的台面温度，以5℃/min的升温速率，从室温升温至150℃度，压机设置压力为150吨，当温度达到150℃时，保持压力30min；然后，抬起上模，开模取出产品。
实施例5
在常温条件下，采用高性能连续玄武岩纤维和环氧树脂为原材料，其中纤维质量含量为67％，环氧树脂质量含量为33％，将环氧树脂三等份。在方形模具中铺设成型，然后将1号模具放置在1号模压机的成型台上，采用液体淋浇方法将一份环氧树脂均匀淋浇到纤维层上，利用模压机的上压板先压制4min预成型，成型压力40吨；然后抬起模压机的上压板，再淋浇第二份环氧树脂到纤维层上，压制6min，成型压力48吨；然后再抬起模压机的上压板，再淋浇第三份环氧树脂到纤维层上，合模，成型压力50吨。
产品从1号模具中取出，放置于2号模压机的2号模具中，2号模压机的台面温度，以5℃/min的升温速率，从室温升温至140℃度，压机设置压力为140吨，当温度达到140℃时，保持压力20min；然后，抬起上模，开模取出产品。