本发明属于汽车技术领域，更具体地说，涉及一种碳纤维复合材料翼子板结构及其铺覆成型方法。
背景技术：
随着环保问题和能源问题越来越突出，汽车轻量化设计已经变得越来越重要。汽车轻量化设计可以提高车辆动力性、经济性、环保性、舒适性。碳纤维复合材料由于其轻质高强、耐腐蚀、抗疲劳、可设计性强等特点，已成为汽车轻量化设计选择的关键材料；但普通工艺的碳纤维复合材料翼子板不满足强度要求，故需要一种合理的铺覆成型方法来满足产品抗凹强度和刚度要求。
技术实现要素：
本发明的目的是解决现有技术存在的问题，提供一种结构强度高，性能好，轻量化的碳纤维复合材料翼子板结构及其铺覆成型方法。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：所提供的这种碳纤维复合材料翼子板结构，包括翼子板本体，所述翼子板本体上一端连接有翼子板安装座，与设有所述翼子板安装座一端相对的一侧边设有翼子板辅助安装板，在所述翼子板本体上设有翼子板加强区。
为使上述技术方案更加详尽和具体，本发明还提供以下更进一步的优选技术方案，以获得满意的实用效果：
所述翼子板本体、翼子板辅助安装板及翼子板安装座均采用碳纤维复合材料制成，所述翼子板辅助安装板及翼子板安装座通过胶粘结方式固定在所述翼子板本体上。
碳纤维复合材料翼子板结构铺覆成型方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)准备碳纤维复合材料预浸料；
2)将预浸料裁剪成整体铺覆形状；模具前处理；
3)将裁剪后的预浸料分层一层层铺覆在模具成型面上；
4)预浸料铺覆后外侧铺覆真空袋，抽真空处理；
5)铺覆后整体送入热压罐加热加压固化；
6)冷却脱模处理；
7)按步骤1)至6)制造出子板本体、翼子板辅助安装板及翼子板安装座，将翼子板辅助安装板及翼子板安装座胶粘结固定在翼子板本体上。
步骤4)中抽真空至-0.1Mpa。
步骤5)热压罐压力为0.4-0.6Mpa，加热70-90℃维持30分钟，再升温至120-140℃维持120分钟。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：本发明碳纤维复合材料翼子板结构及其铺覆成型方法，翼子板结构满足各项性能要求、轻量化要求、实际使用要求及成型工艺要求，生产出的翼子板具体重量轻，强度高，耐腐蚀，减振性好等优点。采用热压罐成型工艺，得到了更高质量和性能的碳纤维产品，采用该方法生产的翼子板相比传统金属翼子板，轻量化效果明显，具有较好的应用前景。
附图说明
下面对本说明书的附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明碳纤维复合材料翼子板结构示意图；
图2为本发明翼子板安装座结构示意图；
图3为本发明翼子板辅助安装板结构示意图；
图4为本发明翼子板本体与翼子板加强区铺层递减示意图；
图5为碳纤维复合材料翼子板零件成型工艺流程图。
图中标记为：1、翼子板本体，2、翼子板加强区，3、翼子板安装座，4、翼子板辅助安装板。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
本发明碳纤维复合材料翼子板结构，如图1所示，包括翼子板本体1，翼子板本体1上一端连接有翼子板安装座3，与设有翼子板安装座3一端相对的一侧边设有翼子板辅助安装板4，在翼子板本体1上设有翼子板加强区2。本发明碳纤维复合材料翼子板结构中翼子板本体1、翼子板辅助安装板4及翼子板安装座3均采用碳纤维复合材料制成。
本发明碳纤维复合材料翼子板结构铺覆成型方法，如图5中所示步骤，准备碳纤维复合材料预浸料；将预浸料裁剪成铺覆形状；模具前处理；将裁剪后的预浸料分层一层层铺覆在模具成型面上；预浸料铺覆后外侧铺覆真空袋，抽真空处理；铺覆后整体送入热压罐加热加压固化；冷却脱模处理；碳纤维复合材料翼子板结构中翼子板本体1、翼子板辅助安装板4及翼子板安装座3均采用碳纤维复合材料按上述步骤制成，翼子板辅助安装板4及翼子板安装座3通过胶粘结方式固定在翼子板本体1上。翼子板本体1、翼子板辅助安装板4及翼子板安装座3其材料均采用碳纤维预浸料通过不同角度铺层，采用热压罐工艺成型得到的结构，生产过程采用自动下料机裁布，手工铺层，产品质量好、性能高。
本发明中，各零件铺覆以中间层为对称中心两侧铺层角度对称。
步骤4)中抽真空至-0.1Mpa。
步骤5)热压罐压力为0.4-0.6Mpa，加热70-90℃维持30分钟，再升温至120-140℃维持120分钟。热压罐成型工艺，高温、高压力场成型，产品质量及性能更高。在整个固化期间，为保证产品工艺稳定性和持续监控，记录每个热电偶的测量温度时间间隔不超过10分钟。
本发明碳纤维复合材料翼子板结构，翼子板本体1与翼子板加强区2处需要铺层补强，根据层压板过渡区的设计原则做铺层递减。
翼子板安装座3与翼子板辅助安装板4采用胶粘结方式固定在翼子板本体1上。采用该方法制成的翼子板结构相比传统金属翼子板，减重45％以上，轻量化效果明显。
本发明提供一种碳纤维复合材料翼子板结构的构成实施例。
翼子板本体1铺覆12层，其中碳纤维预浸料单向带单层厚度为0.145mm，11层；碳纤维平纹预浸料编织布单层厚度0.21mm，1层，共1.805mm。
0°方向铺覆4层，占总层：33.33％。
45°方向铺覆2层，占总层：16.67％。
-45°方向铺覆2层，占总层：16.67％。
90°方向铺覆3层，占总层：25％。
0/90°方向玻纤织物铺覆1层，占总层：8.33％。
翼子板加强区域2铺覆17层，其中碳纤维预浸料单向带单层厚度为0.145mm，16层；碳纤维平纹预浸料编织布单层厚度0.21mm，1层，共2.53mm。
0°方向铺覆4层，占总层：23.53％。
45°方向铺覆4层，占总层：23.53％。
-45°方向铺覆4层，占总层：23.53％。
90°方向铺覆4层，占总层：23.53％。
0/90°方向玻纤织物铺覆1层，占总层：5.88％。
图4为翼子板本体与翼子板加强区铺层递减示意图，翼子板加强区2为17层，翼子板本体1为12层，翼子板加强区2至翼子板本体1过渡连接处呈阶梯型递减铺层，尽可能均匀分布递减层。表1为翼子板本体1与翼子板加强区2各层分布，铺层角度及厚度。
翼子板本体(1)与翼子板加强区域(2)
表1
图2为翼子板安装座结构示意图，翼子板安装座3铺覆14层，其中碳纤维预浸料单向带单层厚度为0.145mm，14层，共2.03mm。
0°方向铺覆4层，占总层：28.57％。
45°方向铺覆4层，占总层：28.57％。
-45°方向铺覆4层，占总层：28.57％。
90°方向铺覆2层，占总层：14.29％。
表2为本实施例翼子板安装座3铺成各层角度及厚度。
翼子板安装座(3)
表2
图3为翼子板辅助安装板翼子板辅助安装板4铺覆12层，其中碳纤维预浸料单向带单层厚度为0.145mm，12层，共1.74mm。
0°方向铺覆6层，占总层：50％。
45°方向铺覆2层，占总层：16.67％。
-45°方向铺覆2层，占总层：16.67％。
90°方向铺覆2层，占总层：16.67％。
翼子板辅助安装板
表3
本发明碳纤维复合材料翼子板结构及其铺覆成型方法，在铺层过程中，采用整体铺覆，即将预浸料裁剪成整体铺覆形状，在铺贴面1上设铺覆原点3及铺覆方向4，按设定的铺覆角度进行铺层。整体铺覆遵循铺层角度尽可能对称原则，遵循±45°成对出现原则，遵循同方向层数量不超过总层数60％原则，以增强加强板结构强度，避免产品发生变形和扭曲等缺陷。
以翼子板本体1外表面为贴模面进行铺覆，与金属模具接触的那一层是贴模面；以翼子板最外边界作为工程边界，为便于后期二次加工铺覆边界再外延5mm，为工艺边界。在零件表面建出坐标系原点。翼子板本体1和翼子板安装座3以翼子板本体1轴向为0°铺覆方向，翼子板辅助安装板4以翼子板辅助安装板4Z向作为0°铺覆方向。采用自动下料机裁布，手工铺层，采用预浸料模压成型工艺，热压罐成型工艺，高温、高压力场成型，产品质量及性能更高。
根据翼子板实际使用工况及性能要求，结合碳纤维复材铺层设计的一般规范，需设计成各向同性。通过CAE分析在满足各项性能要求、轻量化要求、实际使用要求及成型工艺要求的情况下，以及满足表面与金属件的电化学腐蚀要求，避免产品发生变形和扭曲等缺陷，采用整体铺覆。
本发明碳纤维复合材料翼子板结构及其铺覆成型方法，翼子板结构满足各项性能要求、轻量化要求、实际使用要求及成型工艺要求，生产出的翼子板具体重量轻，强度高，耐腐蚀，减振性好等优点。采用热压罐成型工艺，得到了更高质量和性能的碳纤维产品，采用该方法生产的翼子板相比传统金属翼子板，减重45％以上，轻量化效果明显，具有较好的应用前景。
上面结合附图，对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。