一种复合材料地铁操作台面板和制作工艺的制作方法

本发明涉及一种复合材料地铁操作台面板和制作工艺，属于轨道交通行业。

背景技术：

随着轨道交通行业的快速发展，复合材料因其优异的机械性能，较轻的重量，使其在轨道交通行业上得到了广泛的应用。

目前的地铁操作台面板，包括以下几种：

铝合金材质：一般铝合金操作台面板，为了达到一定的强度，需要将操作台加工到5-10mm厚，随着厚度的增加，操作台重量直线上升。另外，一般铝合金操作台为了保证整体绝缘性，必须喷涂绝缘漆，后续使用时漆脱落后，有漏电的危险，并且铝合金的疲劳性能较差，连接处容易开裂破坏。

玻璃钢材质：一般玻璃钢材质操作台面板，采用玻璃纤维和不饱和聚酯湿法成型，成型后产品机械性能不能保证,成型工艺缺乏稳定性，一般不饱和树脂的阻燃不能保证，玻璃钢的刚性较差，如果需要保证刚性必然需要将面板加厚，这样面板重量将成几何倍数的增加，并且玻璃钢材质的面板后续板面刻字困难，工艺难选，采用机械刻字，容易裂纱，采用激光刻字，容易烧焦。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种绝缘性好、阻燃性、加工性能好、机械性能好的复合材料地铁操作台面板。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种复合材料地铁操作台面板，所述复合材料地铁操作台面板从内到外依次包括：

最内部的阻燃单向碳纤维层、阻燃单向碳纤维层两面的阻燃3K碳纤维层，阻燃3K碳纤维层外包覆的阻燃玻璃纤维层，阻燃玻璃纤维层为最外层；在安装时位于下面的阻燃玻璃纤维层表面粘接有补强金属件；

复合材料地铁操作台面板上设置有扳键孔、按钮孔、推拉杆孔；

按钮孔、推拉杆孔均穿过阻燃玻璃纤维层、阻燃单向碳纤维层、阻燃3K碳纤维层、补强金属件，扳键孔为盲孔。

在本发明的具体实施例子中，所述阻燃玻璃纤维层的厚度范围为：0.15-0.25mm；阻燃单向碳纤维层的厚度范围为：3.0-4.1mm；阻燃3K碳纤维层3的厚度范围为：0.15-0.25mm；补强金属件的厚度范围为：3-4mm。

在本发明的具体实施例子中，所述阻燃玻璃纤维层的厚度为：0.2mm；阻燃单向碳纤维层的厚度为：3.6mm；阻燃3K碳纤维层的厚度为：0.2mm；补强金属件的厚度为：3.5mm。

在本发明的具体实施例子中，所述扳键孔的尺寸为长：30-40mm、宽12-18mm、深：3-5mm，两个短边有倒角；按钮孔为尺寸为通孔Φ25-Φ35；推拉杆孔尺寸为长：170-200mm、宽80-95mm、深：3-5mm；底面周圈有挡边。

在本发明的具体实施例子中，所述扳键孔的尺寸为36mm×16mm×4mm，两个短边有2mm×45°倒角；按钮孔为尺寸为通孔Φ30；推拉杆孔尺寸为186mm×87mm×4mm，底面周圈有6mm宽1mm厚的挡边。

在本发明的具体实施例子中，所述挡边包含：阻燃玻璃纤维层、阻燃3K碳纤维层3和部分阻燃单向碳纤维层。

一种复合材料地铁操作台面板的制作工艺，所述复合材料地铁操作台面板的制作工艺包括如下步骤：

步骤(一)：粗坯成型：准备好制作操作台面板的粗坯；

步骤(二)：数控加工：在步骤(一)中加工好的粗坯上打孔；

步骤(三)：粘接：在步骤(二)中加工好的工件上粘接补强金属件7。

在本发明的具体实施例子中，所述粗坯成型包括如下步骤：

第一步：材料准备：按照表领取玻纤预浸料、碳纤维预浸料；在温度19-25℃、湿度70％以下的裁切间按照裁切工艺指导书，使用裁切机进行预浸料裁切，裁切完成后按照铺层表顺序进行排叠，并装入物料袋，进行密封；

第二步：模具准备

按照模具处理要求，将成型模具表面进行清洁；然后使用无尘布进行打脱模剂。新模具需要打至少5遍脱模剂。然后将模具搬运至温度19-25℃、湿度70％以下的铺层间；

第三步：铺层

按照铺层表在模具上进行铺层，每层预浸料之间用刮板进行赶气泡并压实，每3-4层制作临时真空袋进行辅助压实；

第四步：制袋

铺层完成后、接入热电偶，在铺层上铺脱模布、隔离膜、透气毡；并放置真空嘴，最后进行打真空袋；

第五步：固化

将制好袋的模具推入热压罐中，接上热电偶和真空嘴，使用控制电脑进行真空度检查，保证抽真空稳定后，关闭真空源，15分钟压力降不大于0.017MPa；设置固化程序，控制升温曲线及真空和压力系统；随后关闭热压罐罐门，打开程序进行自动控制固化；

第六步：脱模

固化后，拆卸真空管路及热电偶，将模具拉出热压罐；将模具上的辅料进行剥离，将产品用木楔子脱出模腔。

在本发明的具体实施例子中，所述数控加工包括如下步骤：

第一步：在机床上装上加工专用治具，并打开真空吸附，固定毛坯；

第二步：调入加工程序，并对产品进行定基准；

第三步：按照刀单，安装指定刀具进行内孔加工，并自检；

第四步：按照刀单，更换刀具进行外形加工，并自检；

第五步：拆卸加工后面板。

在本发明的具体实施例子中，所述粘接包括如下步骤：

第一步：材料准备：将粗坯待粘接面打磨粗化后送入温度19-25℃、湿度70％以下的胶合间，将待粘接金属件喷砂处理；然后将金属件和胶粘剂提前16小时放入胶合间同温；

第二步：粘接：按照胶粘剂的比例配置胶粘剂，搅拌均匀后，涂在待粘接面上，并使用玻璃微珠控制胶层厚度在0.1mm-0.3mm之间，然后使用胶粘治具进行加压，静置15-35小时固化；

第三步：清理：将粘接好的面板使用溶剂擦拭清理。

本发明的积极进步效果在于：本发明提供的复合材料地铁操作台面板和制作工艺有如下优点：

1.绝缘性好：外层采用玻璃纤维，彻底避免了碳纤维的自身的导电性能。

2.加工性能好：刻字区域使用3K碳纤维外观，不管是机械刻字还是激光刻字都能满足要求。

3.阻燃性：采用阻燃树脂体系的预浸料为主要材料。

4.机械性能好：采用干法铺贴，热压罐成型工艺。

5.刚性好：主要采用阻燃单向碳纤维预浸料铺贴，纤维模量高，产品刚性较好，设计性较强。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的铺层结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

图1为本发明的整体结构示意图，图2为本发明的铺层结构示意图。如图1和2所示：本发明提供的复合材料地铁操作台面板，该复合材料地铁操作台面板从内到外依次包括：最内部的阻燃单向碳纤维层2、阻燃单向碳纤维层2两面的阻燃3K碳纤维层3，阻燃3K碳纤维层3外包覆的阻燃玻璃纤维层1，阻燃玻璃纤维层1为最外层；在安装时位于下面的阻燃玻璃纤维层1表面粘接有补强金属件7；复合材料地铁操作台面板上设置有扳键孔4、按钮孔5、推拉杆孔6；按钮孔5、推拉杆孔6均穿过阻燃玻璃纤维层1、阻燃单向碳纤维层2、阻燃3K碳纤维层3、补强金属件7，扳键孔4为盲孔。

本发明中个层的作用如下：阻燃玻璃纤维层1保证面板成型后的电气强度满足绝缘要求；阻燃单向碳纤维层2保证面板的机械性能满足要求；阻燃3K碳纤维层3保证面板成型后激光刻字的材质需求；扳键孔4保证面板后续安装扳键装配要求；按钮孔5保证面板后续安装按钮装配要求；推拉杆孔6保证面板后续安装推拉杆装配要求；补强金属件7保证安装的按钮等背面支撑要求。

阻燃玻璃纤维层1的厚度范围为：0.15-0.25mm；阻燃单向碳纤维层2的厚度范围为：3.0-4.1mm；阻燃3K碳纤维层3的厚度范围为：0.15-0.25mm；补强金属件7的厚度范围为：3-4mm。优选参数如下：阻燃玻璃纤维层1的厚度为：0.2mm；阻燃单向碳纤维层2的厚度为：3.6mm；阻燃3K碳纤维层3的厚度为：0.2mm；补强金属件7的厚度为：3.5mm。

扳键孔4的尺寸为长：30-40mm、宽12-18mm、深：3-5mm，两个短边有倒角；按钮孔5为尺寸为通孔Φ25-Φ35；推拉杆孔6尺寸为长：170-200mm、宽80-95mm、深：3-5mm；底面周圈有挡边。优选参数如下：扳键孔4的尺寸为36mm×16mm×4mm，两个短边有2mm×45°倒角；按钮孔5为尺寸为通孔Φ30；推拉杆孔6尺寸为186mm×87mm×4mm，底面周圈有6mm宽1mm厚的挡边。挡边8包含：阻燃玻璃纤维层1、阻燃3K碳纤维层3和部分阻燃单向碳纤维层2。

本发明中的复合材料地铁操作台面板的制作工艺，该复合材料地铁操作台面板的制作工艺包括如下步骤：

步骤(一)：粗坯成型：准备好制作操作台面板的粗坯；

步骤(二)：数控加工：在步骤(一)中加工好的粗坯上打孔；

步骤(三)：粘接：在步骤(二)中加工好的工件上粘接补强金属件7。

粗坯成型具体包括如下步骤：

第一步：材料准备：按照表领取玻纤预浸料、碳纤维预浸料；在温度19-25℃、湿度70％以下的裁切间按照裁切工艺指导书，使用裁切机进行预浸料裁切，裁切完成后按照铺层表顺序进行排叠，并装入物料袋，进行密封；

第二步：模具准备

按照模具处理要求，将成型模具表面进行清洁；然后使用无尘布进行打脱模剂。新模具需要打至少5遍脱模剂。然后将模具搬运至温度19-25℃、湿度70％以下的铺层间；

第三步：铺层

按照铺层表在模具上进行铺层，每层预浸料之间用刮板进行赶气泡并压实，每3-4层制作临时真空袋进行辅助压实；

第四步：制袋

铺层完成后、接入热电偶，在铺层上铺脱模布、隔离膜、透气毡；并放置真空嘴，最后进行打真空袋；

第五步：固化

将制好袋的模具推入热压罐中，接上热电偶和真空嘴，使用控制电脑进行真空度检查，保证抽真空稳定后，关闭真空源，15分钟压力降不大于0.017MPa；设置固化程序，控制升温曲线及真空和压力系统；随后关闭热压罐罐门，打开程序进行自动控制固化；

第六步：脱模

固化后，拆卸真空管路及热电偶，将模具拉出热压罐；将模具上的辅料进行剥离，将产品用木楔子脱出模腔。

数控加工具体包括如下步骤：

第一步：在机床上装上加工专用治具，并打开真空吸附，固定毛坯；

第二步：调入加工程序，并对产品进行定基准；

第三步：按照刀单，安装指定刀具进行内孔加工，并自检；

第四步：按照刀单，更换刀具进行外形加工，并自检；

第五步：拆卸加工后面板。

粘接具体包括如下步骤：

第一步：材料准备：将粗坯待粘接面打磨粗化后送入温度19-25℃、湿度70％以下的胶合间，将待粘接金属件喷砂处理；然后将金属件和胶粘剂提前16小时放入胶合间同温；

第二步：粘接：按照胶粘剂的比例配置胶粘剂，搅拌均匀后，涂在待粘接面上，并使用玻璃微珠控制胶层厚度在0.1mm-0.3mm之间，然后使用胶粘治具进行加压，静置24小时固化；

第三步：清理：将粘接好的面板使用溶剂擦拭清理。

本发明在面板成型模表面按照阻燃玻璃纤维层、局部阻燃3K碳纤维层、阻燃单向碳纤维层、阻燃玻璃纤维层的顺序铺贴后送入热压罐成型。

成型后将粗坯送入数控加工中心。数控加工加工出面板上的扳键孔、按钮孔、推拉杆孔以及面板外形。数控加工后将面板送入粘接间。将按钮背面支撑的金属件粘接到设计位置。

在本发明中，外层为阻燃玻璃纤维层1，满足产品电气绝缘要求。阻燃3K碳纤维层3为方便刻字部分，满足后续产品激光刻字要求。面板上按钮孔下方、扳键孔右侧的文字采用激光雕刻。

在本发明的具体实施例子中，面板主体采用单向碳纤维预浸料，热压罐成型，满足产品机械性能和刚性要求。

面板的主体采用阻燃单向碳纤维层2为主要材料，满足产品阻燃要求。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。