碳纖維復合材料板的制備模具及其與鋁合金板的自沖鉚接模具的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及碳纖維復合材料板與鋁合金板的鉚接領域，具體涉及碳纖維復合材料板的制備模具及其與鋁合金板的自沖鉚接模具。
【背景技術】
[0002]隨著科技日新月異的快速發展，碳纖維復合材料具有很高的機械性能使其在航空、船舶、汽車等領域碳纖維復合材料已了廣泛的應用。在汽車行業中，碳纖維復合材料的應用比重也在逐年上升，作為一種高性能的復合材料正在被廣泛認可，其從高端車型向中端車型的轉化正在迅速實現。碳纖維復合材料自身具有抗撞吸能性好、抗疲勞性好、耐電化學腐蝕等性質幫助其在汽車行業的發展提供了更廣闊的空間。
[0003]目前汽車中板件的連接方式主要有:焊接、鉚接和粘接。碳纖維復合材料在汽車中和其它板結的連接通常使用粘結和螺栓連接。鉚接是一種新型的輕量化連接技術，其通常應用于同種金屬或者異種金屬的連接。碳纖維復合材料與金屬材料的自沖鉚接技術發展很晚，目前還沒有批量的應用于汽車行業中，是因為碳纖維復合材料變形過程中塑性變形很小，延展性比金屬材料相差很多，限制了鉚接技術的應用。
[0004]現有的自沖鉚接工藝流程:由于碳纖維復合材料在變形破壞的過程中形式過于復雜，很有可能出現“藕斷絲連”即樹脂基質發生破壞而纖維未斷裂，這樣會嚴重降低鉚接處的力學性能。另一方面，在鉚釘完全穿過碳纖維復合材料板會造成碳纖維局部發生破壞，由于纖維的力學性能相互關聯，會導致周圍出現局部性能下降。
[0005]因此，在現有的自沖鉚接工藝流程中，需要增加新的工藝方法，保證在鋁合金和碳纖維復合材料鉚接過程中得到質量良好的鉚接接頭，同時通過改善原有的工藝方法來提高鉚接接頭的質量，得到性能良好的鉚接件。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型設計開發了碳纖維復合材料板的制備模具，目的是解決現有技術中，在完成碳纖維復合材料板再次打孔時材料板易發生脆性破壞的問題。
[0007]本實用新型還設計開發了碳纖維復合材料板與鋁合金板的自沖鉚接模具，目的是解決現有技術中自沖鉚接過程中需要提供較大沖擊力完全穿透碳纖維復合材料板、降低鉚接接頭質量，甚至無法形成有效的鉚接接頭的問題。
[0008]本實用新型具有能夠承受較大沖擊力、工藝步驟簡單、成本低、鉚接接頭抗拉、抗剪和抗疲勞性能優越等特點。
[0009]本實用新型提供的技術方案為:
[0010]碳纖維復合材料板的制備模具，包括:
[0011]上凸模，其為長方體式結構件，在所述長方體下表面中心處設置長方體凸臺，在凸臺中心處設置光孔；
[0012]下凹模，其為長方體式結構件，在所述長方體上表面中心處設置長方體凹槽，其能夠與所述長方體凸臺相配合扣合，所述凹槽的中心處設置光柱，其能夠插入到所述光孔中；所述長方體凹槽側壁中點處設置半圓形通孔。
[0013]優選的是，
[0014]所述光孔包括圓柱體光孔及圓錐體光孔，其中，靠近所述長方體凸臺的光孔為所述圓柱體光孔，遠離所述長方體凸臺的光孔為所述圓錐體光孔；
[0015]所述光柱包括圓柱體光柱及圓錐體光柱，其中，靠近所述長方體凹槽的光柱為所述圓柱體光柱，遠離所述長方體凹槽的光柱為所述圓錐體光柱。
[0016]優選的是，
[0017]所述圓柱體光孔與所述圓錐體光孔之間采用圓弧過渡；
[0018]所述圓柱體光柱與所述圓錐體光柱之間采用圓弧過渡。
[0019]優選的是，所述圓錐體光孔及所述圓錐體光柱在錐尖處設置為球面。
[0020]優選的是，所述上凸模及所述下凹模為鋁合金材料。
[0021 ]碳纖維復合材料板與鋁合金板的自沖鉚接模具，包括:
[0022]鉚釘，其用于將碳纖維復合材料板與鋁合金板鉚接；
[0023]沖頭，其為圓柱狀結構件；
[0024]凹模主體，其中心位置處設置凹模型腔，所述凹模型腔側壁為光孔圓柱側壁，中心處為圓錐體凸臺；
[0025]所述沖頭及所述凹模型腔同心設置，所述鋁合金板與所述碳纖維復合材料板同心放置在所述凹模主體上，并且與所述沖頭同心設置，所述沖頭在運動過程中將所述鉚釘張開并帶入到所述碳纖維復合材料板及所述鋁合金板共同進入所述凹模型腔中，進而形成機械互鎖。
[0026]優選的是，所述圓柱狀結構件的圓柱底面與柱面之間采用圓角過渡;所述圓錐體凸臺頂端采用圓球體過渡，所述凹模型腔側壁與所述凸臺的圓錐面采用圓弧過渡，所述凹模型腔側壁與所述凹模主體上表面采用圓弧過渡。
[0027]優選的是，還包括:壓邊圈，其用于壓緊碳纖維復合材料板及鋁合金板，所述壓邊圈中心處設置安裝所述沖頭的通孔。
[0028]優選的是，所述沖頭為Crl2MoV鋼。
[0029]本實用新型與現有技術相比較所具有的有益效果為:
[0030]1.本實用新型所述的碳纖維復合材料板的制備模具能夠制備出一體成型的帶有通孔的碳纖維復合材料板，不需要進行沖孔加工工藝，不但簡化工藝步驟，節省成本，同時也避免了碳纖維復合材料板在沖孔過程中發生脆性破壞，破壞材料本身良好的力學性能；
[0031]2.本實用新型所述的鋁合金板與碳纖維復合材料的自沖鉚接模具中應用帶有通孔的碳纖維復合板件來進行自沖鉚接，解決了自沖鉚接過程中鉚釘需要提供較大沖擊力完全穿透碳纖維復合材料板的問題；
[0032]3.本實用新型所述的鋁合金板與碳纖維復合材料板的自沖鉚接模具中采用帶有通孔的碳纖維復合材料板，在碳纖維復合材料板在制作過程中直接將該板件做成帶有通孔的，不需要進行沖孔加工工藝，不但簡化工藝步驟，節省成本，同時也避免了碳纖維復合材料板在沖孔過程中發生脆性破壞，破壞材料本身良好的力學性能；
[0033]4.本實用新型所述的鋁合金板與碳纖維復合材料板的自沖鉚接模具中采用帶有通孔的碳纖維復合材料板，在鉚接過程中碳纖維復合材料板只需要發生小變形，避免了鉚釘切割碳纖維復合材料板使板件發生基體開裂和纖維斷裂等材料破壞形式，保證了鉚接連接處的力學性能。
【附圖說明】
[0034]圖1為碳纖維復合材料模壓成型工藝的流程圖；
[0035]圖2為本實用新型所述的制備帶有通孔的碳纖維復合材料板所采用模具的全剖視圖；
[0036]圖3為本實用新型所述的制備帶有通孔的碳纖維復合材料板所采用模具中上凸模結構的軸測投影視圖；
[0037]圖4為本實用新型所述的制備帶有通孔的碳纖維復合材料板所采用模具中下凹模結構的軸測投影視圖；
[0038]圖5為本實用新型所述的鋁合金板與碳纖維復合材料板之間的自沖鉚接模具結構組成示意圖；
[0039]圖6為本實用新型所述的鋁合金板與碳纖維復合材料板之間的自沖鉚接模具中采用的帶有通孔的碳纖維復合材料板全剖視圖；
[0040]圖7為本實用新型所述的鋁合金板與碳纖維復合材料板之間的自沖鉚接模具中在鉚接過程中沖頭運動到下止點的工序；
[0041]圖8為本實用新型所述的鋁合金板與碳纖維復合材料板之間的自沖鉚接模具使用方式的流程圖。
【具體實施方式】
[0042]下面結合附圖對本實用新型做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據以實施。
[0043]如圖1?4所示，本實用