专利名称：纤维增强树脂基复合材料传动轴的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种复合材料传动轴的制造方法，该制造方法的传动轴主要应 用于机械、航空、航天等领域中的传动系统及精密仪器上。
背景技术：
复合材料传动轴是一种用于传递扭矩等动载荷的结构件，因其具有高比强 度、高比刚度、优良的减振性、耐疲劳、抗腐蚀等优点，应用日益广泛。但现 有技术中没有提供一种用纤维增强树脂基复合材料制造传动轴的工艺方法。复 合材料传动轴通常在高转速下工作，因此对它的尺寸精度、产品均匀性、它的 强度和刚度等都有很高的要求，现有的复合材料传动轴的加工工艺无法满足上 述要求，存在精度低、均匀性差、强度和刚度差、生产效率低、成本高等缺点。
发明内容
本发明为了解决现有复合材料传动轴的加工工艺存在精度低、均匀性差、 强度和刚度差、生产效率低、成本高的问题，进而提供一种纤维增强树脂基复 合材料传动轴的制造方法。
本发明的技术方案是纤维增强树脂基复合材料传动轴的制造方法是按照 以下步骤实现的 一、模具处理对成型纤维增强树脂基复合材料传动轴的模 具进行去除油污、水渍及灰尘处理，在模具外表面上均匀涂抹复合材料用脱模 剂2 4次，每次间隔5 20分钟；二、成型内衬层采用缠绕成型，将环氧 树脂、固化剂、稀释剂按重量比100: 4: 10 50配制成混合胶液，再将玻璃 纤维浸在配置好的上述混合胶液中，通过缠绕机按程序在处理好的模具上缠绕 成型内衬层；三、成型结构层将增强纤维浸在上述混合胶液中，通过缠绕机 按照程序在内衬层上缠绕成型结构层；四、成型外表层将玻璃纤维浸在上述 混合胶液中，通过缠绕机按照程序在结构层上缠绕出外表层；五、加压固化 将步骤四的复合材料传动轴及其内的模具同时放入热压釜中，加外压0.3 1Mpa并固化；六、机械加工完成固化再自然降温5 7小时后，复合材料传
动轴及其内的模具同时放在车床上加工两个端面；七、脱模将机加工完成后 的产品用专用脱模工装和设备脱去模具并修整产品。
本发明也可按以下步骤来实现 一、模具处理对成型纤维增强树脂基复 合材料传动轴的模具进行去除油污、水渍及灰尘处理，在模具外表面上均匀涂 抹复合材料用脱模剂2 4次，每次间隔5 20分钟；二、成型内衬层采用
铺放成型，在处理好的模具上涂抹一层步骤二中制备的混合胶液，将玻璃纤维 无纬布铺放在模具上，再浸上适量的上述混合胶液，使玻璃纤维无纬布紧密贴 实在模具上并完全浸满上述混合胶液，再将玻璃纤维无纬布铺平，抚平褶皱； 三、成型结构层将增强纤维浸在上述混合胶液中，通过缠绕机按照程序在内 衬层上缠绕成型结构层；四、成型外表层将玻璃纤维浸在上述混合胶液中， 通过缠绕机按照程序在结构层上缠绕出外表层；五、加压固化将步骤四的复 合材料传动轴及其内的模具同时放入热压釜中，加外压0.3 1Mpa并固化；六、 机械加工完成固化再自然降温5 7小时后，复合材料传动轴及其内的模具 同时放在车床上加工两个端面；七、脱模将机加工完成后的产品用专用脱模 工装和设备脱去模具并修整产品。
本发明还可按以下步骤来实现 一、模具处理对成型纤维增强树脂基复 合材料传动轴的模具进行去除油污、水渍及灰尘处理，在模具外表面上均匀涂 抹复合材料用脱模剂2 4次，每次间隔5 20分钟；二、成型内衬层采用 喷射成型，将步骤二中制备的混合胶液和短切玻璃纤维按重量比1:4 2混合， 用喷射设备喷射在处理好的模具上成型内衬层；三、成型结构层将增强纤维 浸在上述混合胶液中，通过缠绕机按照程序在内衬层上缠绕成型结构层；四、 成型外表层将玻璃纤维浸在上述混合胶液中，通过缠绕机按照程序在结构层 上缠绕出外表层；五、加压固化将步骤四的复合材料传动轴及其内的模具同 时放入热压釜中，加外压0.3 lMpa并固化；六、机械加工完成固化再自然 降温5 7小时后，复合材料传动轴及其内的模具同时放在车床上加工两个端
面；七、脱模将机加工完成后的产品用专用脱模工装和设备脱去模具并修整
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本发明还可按以下步骤来实现 一、模具处理对成型纤维增强树脂基复
合材料传动轴的模具进行去除油污、水渍及灰尘处理，在模具外表面上均匀涂 抹复合材料用脱模剂2 4次，每次间隔5 20分钟；二、成型内衬层采用 吸附成型，将玻璃纤维铺放在处理好的模具上，外面罩上专用容器，使内衬层 处形成一个密闭的腔体，该腔体一端连接一个装有步骤二中制备的混合胶液的 容器，另一端连接着真空泵，利用真空泵的负压将内衬层胶液吸入内衬层，使 纤维浸满内衬层胶液成型内衬层；三、成型结构层将增强纤维浸在上述混合 胶液中，通过缠绕机按照程序在内衬层上缠绕成型结构层；四、成型外表层 将玻璃纤维浸在上述混合胶液中，通过缠绕机按照程序在结构层上缠绕出外表 层；五、加压固化将步骤四的复合材料传动轴及其内的模具同时放入热压釜
中，加外压0.3 1Mpa并固化；六、机械加工完成固化再自然降温5 7小
时后，复合材料传动轴及其内的模具同时放在车床上加工两个端面；七、脱模
将机加工完成后的产品用专用脱模工装和设备脱去模具并修整产品。
本发明具有以下有益效果用本发明方法制造的纤维增强树脂基复合材料
传动轴具有精度高、均匀性好、强度和刚度好、生产效率高、成本低的优点， 本发明方法实现了纤维增强树脂基复合材料传动轴的内衬层、结构层、外表层 一次固化成型，大大提高了纤维增强树脂基复合材料传动轴的整体强度和刚 度。使用专用脱模工装和设备实现了无锥度脱模。
具体实施例方式
具本实施方式一本实施方式的纤维增强树脂基复合材料传动轴的制造方 法是按照以下步骤实现的 一、模具处理对成型纤维增强树脂基复合材料传 动轴的模具进行去除油污、水渍及灰尘处理，在模具外表面上均匀涂抹复合材 料用脱模剂2 4次，每次间隔5 20分钟；二、成型内衬层采用缠绕成型， 将环氧树脂、固化剂、稀释剂按重量比100: 4: 10 50配制成混合胶液，再 将玻璃纤维浸在配置好的上述混合胶液中，通过缠绕机按程序在处理好的模具 上缠绕成型内衬层；三、成型结构层将增强纤维浸在上述混合胶液中，通过 缠绕机按照程序在内衬层上缠绕成型结构层；四、成型外表层将玻璃纤维浸 在上述混合胶液中，通过缠绕机按照程序在结构层上缠绕出外表层；五、加压 固化将步骤四的复合材料传动轴及其内的模具同时放入热压釜中，加外压
0.3 1Mpa并固化；六、机械加工完成固化再自然降温5 7小时后，复合材 料传动轴及其内的模具同时放在车床上加工两个端面；七、脱模将机加工完
成后的产品用专用脱模工装和设备脱去模具并修整产品。本实施方的固化剂选 用芳胺固化剂或咪唑固化剂，稀释剂可选用环氧乙垸。缠绕成型的优点是使成 型产品的强度和刚度高、均匀性好、精度高。
具本实施方式二本实施方式的纤维增强树脂基复合材料传动轴的制造方 法是按照以下步骤实现的 一、模具处理对成型纤维增强树脂基复合材料传 动轴的模具进行去除油污、水渍及灰尘处理，在模具外表面上均匀涂抹复合材 料用脱模剂2 4次，每次间隔5 20分钟；二、成型内衬层采用铺放成型， 在处理好的模具上涂抹一层步骤二中制备的混合胶液，将玻璃纤维无纬布铺放 在模具上，再浸上适量的上述混合胶液，使玻璃纤维无纬布紧密贴实在模具上 并完全浸满上述混合胶液，再将玻璃纤维无纬布铺平，抚平褶铍；三、成型结 构层将增强纤维浸在上述混合胶液中，通过缠绕机按照程序在内衬层上缠绕 成型结构层；四、成型外表层将玻璃纤维浸在上述混合胶液中，通过缠绕机 按照程序在结构层上缠绕出外表层；五、加压固化将步骤四的复合材料传动 轴及其内的模具同时放入热压釜中，加外压0.3 lMpa并固化；六、机械加工
完成固化再自然降温5 7小时后，复合材料传动轴及其内的模具同时放在车
床上加工两个端面；七、脱模将机加工完成后的产品用专用脱模工装和设备 脱去模具并修整产品。本实施方的固化剂选用芳胺固化剂或咪唑固化剂，稀释 剂可选用环氧乙垸。铺放成型的优点是成型产品的强度、刚度高。
具本实施方式三本实施方式的纤维增强树脂基复合材料传动轴的制造方 法是按照以下步骤实现的 一、模具处理对成型纤维增强树脂基复合材料传 动轴的模具进行去除油污、水渍及灰尘处理，在模具外表面上均匀涂抹复合材 料用脱模剂2 4次，每次间隔5 20分钟；二、成型内衬层采用喷射成型， 将步骤二中制备的混合胶液和短切玻璃纤维按重量比1: 4 2混合，用喷射设 备喷射在处理好的模具上成型内衬层；三、成型结构层将增强纤维浸在上述 混合胶液中，通过缠绕机按照程序在内衬层上缠绕成型结构层；四、成型外表 层将玻璃纤维浸在上述混合胶液中，通过缠绕机按照程序在结构层上缠绕出 外表层；五、加压固化将步骤四的复合材料传动轴及其内的模具同时放入热压釜中，加外压0.3 lMpa并固化；六、机械加工完成固化再自然降温5 7 小时后，复合材料传动轴及其内的模具同时放在车床上加工两个端面；七、脱
模将机加工完成后的产品用专用脱模工装和设备脱去模具并修整产品。本实
施方的固化剂选用芳胺固化剂或咪唑固化剂，稀释剂可选用环氧乙垸。喷射成 型的优点是效率高并能降低成本。
具本实施方式四本实施方式的纤维增强树脂基复合材料传动轴的制造方 法是按照以下步骤实现的 一、模具处理对成型纤维增强树脂基复合材料传 动轴的模具进行去除油污、水渍及灰尘处理，在模具外表面上均匀涂抹复合材 料用脱模剂2 4次，每次间隔5 20分钟；二、成型内衬层采用吸附成型，
将玻璃纤维铺放在处理好的模具上，外面罩上专用容器，使内衬层处形成一个 密闭的腔体，该腔体一端连接一个装有步骤二中制备的混合胶液的容器，另一 端连接着真空泵，利用真空泵的负压将内衬层胶液吸入内衬层，使纤维浸满内 衬层胶液成型内衬层；三、成型结构层将增强纤维浸在上述混合胶液中，通 过缠绕机按照程序在内衬层上缠绕成型结构层；四、成型外表层将玻璃纤维 浸在上述混合胶液中，通过缠绕机按照程序在结构层上缠绕出外表层；五、加 压固化将步骤四的复合材料传动轴及其内的模具同时放入热压釜中，加外压 0.3 1Mpa并固化；六、机械加工完成固化再自然降温5 7小时后，复合材
料传动轴及其内的模具同时放在车床上加工两个端面；七、脱模将机加工完
成后的产品用专用脱模工装和设备脱去模具并修整产品。本实施方的固化剂选 用芳胺固化剂或咪唑固化剂，稀释剂可选用环氧乙烷。吸附成型的优点是成型 产品的均匀性好、精度高。
具本实施方式五本实施方式在步骤三中所述的增强纤维是玻璃纤维、碳
纤维、纺轮纤维中一种或几种混合。本实施方式按任意比混合。采用这样的材 料，可增强本发明的强度和刚度并降低成本。其它步骤与具体实施方式
一、二、 三或四相同。
具本实施方式六本实施方式在步骤五中的固化制度为120°C/2h-150°C /2h-170°C/4h。采用这样的步骤，可进一步增强传动轴的整体强度和刚度并增
加韧性。其它步骤与具体实施方式
一、二、三或四相同。
具本实施方式七本实施方式在步骤五中所述的压力为0.5Mpa。这样的
压力，进一步增加传动轴的均匀性和精度。其它步骤与具体实施方式
一、二、 三或四相同。
具本实施方式八本实施方式在步骤六中自然降温6小时。采用这样的步
骤，能释放产品的固化应力，进一步提高产品的精度。其它步骤与具体实施方 式一、二、三或四相同。
权利要求
1、一种纤维增强树脂基复合材料传动轴的制造方法，其特征在于它是按照以下步骤实现的一、模具处理对成型纤维增强树脂基复合材料传动轴的模具进行去除油污、水渍及灰尘处理，在模具外表面上均匀涂抹复合材料用脱模剂2～4次，每次间隔5～20分钟；二、成型内衬层采用缠绕成型，将环氧树脂、固化剂、稀释剂按重量比100∶4∶10～50配制成混合胶液，再将玻璃纤维浸在配置好的上述混合胶液中，通过缠绕机按程序在处理好的模具上缠绕成型内衬层；三、成型结构层将增强纤维浸在上述混合胶液中，通过缠绕机按照程序在内衬层上缠绕成型结构层；四、成型外表层将玻璃纤维浸在上述混合胶液中，通过缠绕机按照程序在结构层上缠绕出外表层；五、加压固化将步骤四的复合材料传动轴及其内的模具同时放入热压釜中，加外压0.3～1Mpa并固化；六、机械加工完成固化再自然降温5～7小时后，复合材料传动轴及其内的模具同时放在车床上加工两个端面；七、脱模将机加工完成后的产品用专用脱模工装和设备脱去模具并修整产品。
2、 一种纤维增强树脂基复合材料传动轴的制造方法，其特征在于它是按照以下步骤实现的 一、模具处理对成型纤维增强树脂基复合材料传动轴的 模具进行去除油污、水渍及灰尘处理，在模具外表面上均匀涂抹复合材料用脱 模剂2 4次，每次间隔5 20分钟；二、成型内衬层采用铺放成型，在处理好的模具上涂抹一层步骤二中制备的混合胶液，将玻璃纤维无纬布铺放在模 具上，再浸上适量的上述混合胶液，使玻璃纤维无纬布紧密贴实在模具上并完全浸满上述混合胶液，再将玻璃纤维无纬布铺平，抚平褶皱；三、成型结构层将增强纤维浸在上述混合胶液中，通过缠绕机按照程序在内衬层上缠绕成型结构层；四、成型外表层将玻璃纤维浸在上述混合胶液中，通过缠绕机按照程 序在结构层上缠绕出外表层；五、加压固化将步骤四的复合材料传动轴及其 内的模具同时放入热压釜中，加外压0.3 lMpa并固化；六、机械加工完成 固化再自然降温5 7小时后，复合材料传动轴及其内的模具同时放在车床上 加工两个端面；七、脱模将机加工完成后的产品用专用脱模工装和设备脱去模具并修整产品。
3、 一种纤维增强树脂基复合材料传动轴的制造方法，其特征在于它是按 照以下步骤实现的 一、模具处理对成型纤维增强树脂基复合材料传动轴的 模具进行去除油污、水渍及灰尘处理，在模具外表面上均匀涂抹复合材料用脱 模剂2 4次，每次间隔5 20分钟；二、成型内衬层采用喷射成型，将步 骤二中制备的混合胶液和短切玻璃纤维按重量比l: 4 2混合，用喷射设备喷 射在处理好的模具上成型内衬层；三、成型结构层将增强纤维浸在上述混合 胶液中，通过缠绕机按照程序在内衬层上缠绕成型结构层；四、成型外表层 将玻璃纤维浸在上述混合胶液中，通过缠绕机按照程序在结构层上缠绕出外表 层；五、加压固化将步骤四的复合材料传动轴及其内的模具同时放入热压釜中，加外压0.3 1Mpa并固化；六、机械加工完成固化再自然降温5 7小时后，复合材料传动轴及其内的模具同时放在车床上加工两个端面；七、脱模将机加工完成后的产品用专用脱模工装和设备脱去模具并修整产品。
4、 一种纤维增强树脂基复合材料传动轴的制造方法，其特征在于它是按照以下步骤实现的 一、模具处理对成型纤维增强树脂基复合材料传动轴的 模具进行去除油污、水渍及灰尘处理，在模具外表面上均匀涂抹复合材料用脱 模剂2 4次，每次间隔5 20分钟；二、成型内衬层采用吸附成型，将玻璃纤维铺放在处理好的模具上，外面罩上专用容器，使内衬层处形成一个密闭 的腔体，该腔体一端连接一个装有步骤二中制备的混合胶液的容器，另一端连 接着真空泵，利用真空泵的负压将内衬层胶液吸入内衬层，使纤维浸满内衬层胶液成型内衬层；三、成型结构层将增强纤维浸在上述混合胶液中，通过缠 绕机按照程序在内衬层上缠绕成型结构层；四、成型外表层将玻璃纤维浸在 上述混合胶液中，通过缠绕机按照程序在结构层上缠绕出外表层；五、加压固 化:将步骤四的复合材料传动轴及其内的模具同时放入热压釜中，加外压0.3 1Mpa并固化；六、机械加工完成固化再自然降温5 7小时后，复合材料传 动轴及其内的模具同时放在车床上加工两个端面；七、脱模将机加工完成后的产品用专用脱模工装和设备脱去模具并修整产品。
5、 根据权利要求l、 2、 3或4所述的纤维增强树脂基复合材料传动轴的制造方法，其特征在于在步骤三中所述的增强纤维是玻璃纤维、碳纤维、纺轮 纤维中一种或几种混合。
6、 根据权利要求l、 2、 3或4所述的纤维增强树脂基复合材料传动轴的 制造方法，其特征在于在步骤五中的固化制度为120°C/2h-150°C/2h-17(TC /4h。
7、 根据权利要求l、 2、 3或4所述的纤维增强树脂基复合材料传动轴的 制造方法，其特征在于在步骤五中所述的压力为0. 5Mpa。
8、 根据权利要求l、 2、 3或4所述的纤维增强树脂基复合材料传动轴的 制造方法，其特征在于在步骤六中自然降温6小时。
全文摘要
纤维增强树脂基复合材料传动轴的制造方法，它涉及一种复合材料传动轴的制造方法，该传动轴主要应用于机械、航空、航天等领域中的传动系统及精密仪器上。本发明解决了现有复合材料传动轴的加工工艺存在强度和刚度差、精度低、均匀性差、生产效率低、成本高的问题。本发明方法主要步骤为模具处理、成型内衬层、成型结构层、成型外表层、加压固化、机械加工、脱模并修整产品；成型内衬层可以根据材料选用缠绕成型、铺放成型、喷射成型、吸附成型。用本发明方法制造的纤维增强树脂基复合材料传动轴具有精度高、均匀性好、强度和刚度好、生产效率高、成本低的优点。
文档编号B29C53/80GK101112795SQ20071007272
公开日2008年1月30日 申请日期2007年8月31日 优先权日2007年8月31日
发明者刘芳芳, 林再文, 维 王, 王明寅, 王海芳, 石建军, 郭淑齐, 辉 陈 申请人:哈尔滨玻璃钢研究院