一种制备蜂窝结构树脂基复合材料电池托盘的装置的制作方法

本实用新型涉及一种制备蜂窝结构树脂基复合材料电池托盘的装置。

背景技术：

在节能减排大背景下，如何有效地降低汽车能耗是当今各个汽车厂商所面临的重要问题，同时电动汽车的推广使用和轻量化密切相关，是汽车厂商重点关注的方向。

在CN 206679475 U《电池托盘和车辆》中，电池托盘由上托盘、中框架和下托盘三部分组成，其中上托盘由上托盘本体和上托盘骨架组成，均为玻璃纤维或碳纤维增强树脂复合件，上托盘本体和上托盘骨架为一体成型件；中框架位于上托盘的下方且被固定，包括:框架本体和框架横梁，均由铝合金或镁合金材料组成，上托盘和中框架通过铆接和/或粘接的方式固定；下托盘为纤维增强树脂复合件，下托盘与中框架粘接固定。其相较于纯金属电池托盘质量减重效果明显。

在CN 107706330 A《一种多规格电池可同用电池托盘》中，电池托盘由筐体、档条、卡托组成，框体侧面开有10个大型类椭圆形孔洞。档条通过螺栓固定在筐体底部，限位框档条上设有垂直于档条的横挡，由档条和横档分割的区域为电池安装槽。大型类椭圆形孔洞的出现不利于电池防火的需求，虽然在一定程度上减少了电池托盘的质量，但壁面孔洞的出现会减弱侧围的强度。

碳纤维增强树脂基复合材料由高体积分数的碳纤维和树脂体系复合而成，具有高强、质轻、耐腐蚀等，热压罐成型则是开发和应用复合材料成型工艺中的一种，将热压罐成型工艺和真空导入工艺结合制备电池托盘，大体过程是将碳纤维布铺层和铺层间放置蜂窝结构的坯体用真空袋密封在模具上抽真空并注胶，将其置于热压罐中，经过升温、加压、保温、降温和卸压的过程，从而得到所需形状和质量状态的成品。

蜂窝结构由上、中、下三层组成，其中上、下两层为蒙皮，中间层呈六边形镂空状，为蜂窝夹芯。蒙皮和蜂窝夹芯之间为薄膜，相互之间通过胶粘接，如图1所示为胶粘蜂窝结构。

技术实现要素：

针对背景技术所涉及的问题，本实用新型提出了一种制备蜂窝结构树脂基复合材料电池托盘的装置，通过该装置制备的电池托盘可解决背景技术所存在的问题。

本实用新型可通过以下技术方案予以实现：

本实用新型的一种制备蜂窝结构树脂基复合材料电池托盘的装置，包括连接有压力系统的热压罐，与该热压罐连通的树脂收集罐，与该热压罐的气源通过管道连通的树脂罐，所述热压罐内设有一试验台，该试验台的一侧设有一加热单元。

其中，所述热压罐的气源和树脂罐之间的管道上设有截止阀一、调压阀一和压力显示器；所述树脂罐的外壁装有加热控制、搅拌和液位显示三个控制单元。

其中，所述树脂收集罐通过管道连通一真空泵，该管道上设有调压阀二。

其中，所述树脂收集罐与热压罐之间的管道上设有截止阀二。

其中，所述热压罐的一端设有一正对所述加热单元的风扇。

由于采用以上技术方案，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型结构简单，易操作，通过本实用新型制作的电池托盘采用了蜂窝结构，因为蜂窝结构不是连续材料而是多孔材料，故而蜂窝结构整体密度很小，可以有效地节省材料，对减轻电池托盘重量非常重要；且制作的电池托盘具有优异的力学性和减震吸能性，因为蜂窝结构具有很好的抗弯性能和较大的屈曲承载能力以及比强度，同时蜂窝夹芯由多个蜂窝胞元组成，蜂窝结构犹如多个工字梁聚集在一起，能承受来自各方向的压力，有效的吸收能量，减少震动。

附图说明

下面根据附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为胶贴蜂窝结构示意图；

图2为本实用新型的装置结构示意图；

图3为本实用新型中材料铺贴顺序示意图；

图4为本实用新型中电池托盘侧围蜂窝夹芯示意图；

图5为本实用新型中电池托盘底板单面刚性模具示意图；

图6为本实用新型中电池托盘底板蜂窝夹芯示意图；

图7为本实用新型中电池托盘侧围单面刚性模具示意图；

图8为本实用新型制备的电池托盘结构示意图；

图9为另一种电池托盘模具；

图10为根据图9制作的电池托盘结构示意图。

图中：

1，风扇；2，加热单元；3，树脂注入管路；4，电池托盘侧围；5，电池托盘侧围单面刚性模具；6，试验台；7，树脂流出管路；8，热压罐；9，真空袋；10，压力系统；11，截止阀二；12，调压阀二；13，树脂收集罐；14，真空泵；15，截止阀一； 16，树脂罐；17，调压阀一

A-加压板；B-透气毡；C-隔离材料二；D-蜂窝结构；E-碳纤维布；F-隔离材料一。

具体实施方式

如图2所示，本实用新型的一种制备蜂窝结构树脂基复合材料电池托盘的装置，包括连接有压力系统10的热压罐8，与该热压罐8连通的树脂收集罐13，与该热压罐的气源通过管道连通的树脂罐16，热压罐8内设有试验台6，试验台的一侧设有加热单元2，热压罐8的一端设有风扇1，其正对着加热单元2。

热压罐8的气源和树脂罐16之间的管道上设有截止阀一15、调压阀一17和压力显示器；树脂罐16的外壁装有加热控制、搅拌和液位显示三个控制单元。

树脂收集罐13通过管道连通真空泵14，该管道上设有调压阀二12。

树脂收集罐13与热压罐8之间的管道上设有截止阀二11。

以下通过实施例说明利用以上所述的装置实现的制备蜂窝结构树脂基复合材料电池托盘的方法，其中电池托盘包括侧围、底板和加强筋。

实施例1

一种制备蜂窝结构树脂基复合材料电池托盘的方法，其中侧围4的制备方法为：

1)将电池托盘侧围单面刚性模具5(图7所示)固定于试验台6架上，并在模具内表面涂覆脱模剂；

2)材料铺贴:第一步在槽式模具内表面铺设含有空隙的隔离材料一F，其一防止纤维布与模具表面粘连，其二在操作过程中保护制件；第二步在隔离材料一F表面铺设多层碳纤维纤维布E(平纹布或斜纹布)；第三步将属于电池托盘侧围的蜂窝结构D放入多层纤维布形成的凹槽内，其蜂窝结构中间层蜂窝夹芯侧围形状如图4所示，然后将多层碳纤维纤维布包覆蜂窝结构上表面，包覆完成后剪去裸露在模具外边缘多余碳纤维布，蜂窝结构的存在可以明显降低电池托盘的重量；第四步在多层纤维布表面铺设含有空隙的隔离材料二C；第五步在隔离材料二C上表面铺设吸胶布和透气毡，目的是当提高热压罐内的压力时可将电池托盘预浸布内多余的树脂压入吸胶布和透气毡内；第六步透气毡B上方为加压板装置，它能改善制件表面光洁度，均匀的分散热压罐压力；第七步加压板A上面是一个内袋，内袋沿模具表面或周边密封，以控制垂直方向上的树脂流动，内压袋上面是真空袋，材料铺贴顺序可见图3所示；

3)将上述试验台放入热压罐8内，并将树脂注入管路3出口与真空袋9侧面接口相连接，接口处要做密封，树脂注入管路3出口要延伸至隔离材料二C的下表面，树脂流出管路7入口与单面刚性模具5底部相连，接口处做密封处理；

4)将树脂注入具有耐压功能的树脂罐16中，树脂罐16的外壁装有加热控制、搅拌以及液位显示三个控制单元，将热压罐8的气源与树脂罐16上端连通，气源和树脂罐16之间的管道接有调压阀一17和压力显示器，树脂罐16上下管道皆为耐压管路；

5)开启热压罐8使其稳定在180℃，关闭截止阀一15，打开截止阀二11和调压阀二12，启动真空泵14，调节真空泵14的抽力，当真空度达到0.2MPa后，检查模具气密性，检查真空度是否维持不变，若气密性良好，继续抽真空，使其达到0.2MPa，将树脂和固化剂按照配比100:25放入树脂罐16，升温至200℃，搅拌，保温，打开调压阀17接通压力气源，打开截止阀15准备注射，在注射过程中观察树脂液位变化，不允许压力空气进入模具腔内；

6)注射完毕后关闭截止阀15和调压阀一17，调节热压罐压力系统10，增大热压罐内的压力挤出纤维布铺层内多余的树脂，多余的树脂被挤入树脂收集罐13 内，挤到热压罐内压力为2MPa，真空泵抽真空度为0.05MPa后关闭截止阀二 11、调压阀二12和真空泵14，热压罐8继续进行升温，升到230℃后进入保温过程，在保温过程使得毛坯件固化，2h后降温和卸压，从而得到所需要形状和质量状态侧围坯件；

7)在侧围坯件上表面钻孔，镶嵌镁铝合金轴套。

底板的制备过程与如上侧围制备过程1)-6)，只是底板单面刚性模具与侧围单面刚性模具不同，电池托盘底板单面刚性模具如图5所示，电池托盘底板蜂窝夹芯如图6所示，电池托盘侧围单面刚性模具如图7所示。加强筋的制备过程与侧围制备有两点不同，一是单面刚性模具不同，二是材料铺贴过程中没有蜂窝结构，其它均一致。将制备好的侧围、底板和加强筋之间相互铆接后再胶接在一起，最后表面喷漆，结果如图8所示。

实施例2

一种制备蜂窝结构树脂基复合材料电池托盘的方法，其中侧围4的制备方法为：

1)将电池托盘侧围单面刚性模具5(图7所示)固定于试验台6架上，并在模具内表面涂覆脱模剂；

2)材料铺贴:第一步在槽式模具内表面铺设含有空隙的隔离材料一F，其一防止纤维布与模具表面粘连，其二在操作过程中保护制件；第二步在隔离材料一F表面铺设多层碳纤维纤维布E(平纹布或斜纹布)；第三步将属于电池托盘侧围的蜂窝结构D放入多层纤维布形成的凹槽内，其蜂窝结构中间层蜂窝夹芯侧围形状如图4所示，然后将多层碳纤维纤维布包覆蜂窝结构上表面，包覆完成后剪去裸露在模具外边缘多余碳纤维布，蜂窝结构的存在可以明显降低电池托盘的重量；第四步在多层纤维布表面铺设含有空隙的隔离材料二C；第五步在隔离材料二C上表面铺设吸胶布和透气毡，目的是当提高热压罐内的压力时可将电池托盘预浸布内多余的树脂压入吸胶布和透气毡内；第六步透气毡B上方为加压板装置，它能改善制件表面光洁度，均匀的分散热压罐压力；第七步加压板A上面是一个内袋，内袋沿模具表面或周边密封，以控制垂直方向上的树脂流动，内压袋上面是真空袋，材料铺贴顺序可见图3所示；

3)将上述试验台放入热压罐8内，并将树脂注入管路3出口与真空袋9侧面接口相连接，接口处要做密封，树脂注入管路3出口要延伸至隔离材料二C的下表面，树脂流出管路7入口与单面刚性模具5底部相连，接口处做密封处理；

4)将树脂注入具有耐压功能的树脂罐16中，树脂罐16的外壁装有加热控制、搅拌以及液位显示三个控制单元，将热压罐8的气源与树脂罐16上端连通，气源和树脂罐16之间的管道接有调压阀一17和压力显示器，树脂罐16上下管道皆为耐压管路；

5)开启热压罐8使其稳定在200℃，关闭截止阀一15，打开截止阀二11和调压阀二12，启动真空泵14，调节真空泵14的抽力，当真空度达到0.5MPa后，检查模具气密性，检查真空度是否维持不变，若气密性良好，继续抽真空，使其达到0.5MPa，将树脂按照和固化剂的配100:30放入树脂罐16，升温至250℃，搅拌，保温，打开调压阀17接通压力气源，打开截止阀15准备注射，在注射过程中观察树脂液位变化，不允许压力空气进入模具腔内；

5)注射完毕后关闭截止阀15和调压阀一17，调节热压罐压力系统10，增大热压罐内的压力挤出纤维布铺层内多余的树脂，多余的树脂被挤入树脂收集罐13 内，挤到热压罐内压力为3MPa，真空泵抽真空度为0.08MPa后关闭截止阀二 11、调压阀二12和真空泵14，热压罐8继续进行升温，升到250℃后进入保温过程，在保温过程使得毛坯件固化，4h后降温和卸压，从而得到所需要形状和质量状态侧围坯件；

6)在侧围坯件上表面钻孔，镶嵌镁铝合金轴套。

底板的制备过程与如上侧围制备过程1)-6)，只是底板单面刚性模具与侧围单面刚性模具不同，电池托盘底板单面刚性模具如图5所示，电池托盘底板蜂窝夹芯如图6所示,电池托盘侧围单面刚性模具如图7所示。加强筋的制备过程与侧围制备有两点不同，一是单面刚性模具不同，二是材料铺贴过程中没有蜂窝结构，其它均一致。将制备好的侧围、底板和加强筋之间相互铆接后再胶接在一起，最后表面喷漆，结果如图8所示。

实施例3

一种制备蜂窝结构树脂基复合材料电池托盘的方法，其中侧围4的制备方法为：

1)将电池托盘侧围单面刚性模具5(图7所示)固定于试验台6架上，并在模具内表面涂覆脱模剂；

2)材料铺贴:第一步在槽式模具内表面铺设含有空隙的隔离材料一F，其一防止纤维布与模具表面粘连，其二在操作过程中保护制件；第二步在隔离材料一F表面铺设多层碳纤维纤维布E(平纹布或斜纹布)；第三步将属于电池托盘侧围的蜂窝结构D放入多层纤维布形成的凹槽内，其蜂窝结构中间层蜂窝夹芯侧围形状如图4所示，然后将多层碳纤维纤维布包覆蜂窝结构上表面，包覆完成后剪去裸露在模具外边缘多余碳纤维布，蜂窝结构的存在可以明显降低电池托盘的重量；第四步在多层纤维布表面铺设含有空隙的隔离材料二C；第五步在隔离材料二C上表面铺设吸胶布和透气毡，目的是当提高热压罐内的压力时可将电池托盘预浸布内多余的树脂压入吸胶布和透气毡内；第六步透气毡B上方为加压板装置，它能改善制件表面光洁度，均匀的分散热压罐压力；第七步加压板A上面是一个内袋，内袋沿模具表面或周边密封，以控制垂直方向上的树脂流动，内压袋上面是真空袋，材料铺贴顺序可见图3所示；

3)将上述试验台放入热压罐8内，并将树脂注入管路3出口与真空袋9侧面接口相连接，接口处要做密封，树脂注入管路3出口要延伸至隔离材料二C的下表面，树脂流出管路7入口与单面刚性模具5底部相连，接口处做密封处理；

4)将树脂注入具有耐压功能的树脂罐16中，树脂罐16的外壁装有加热控制、搅拌以及液位显示三个控制单元，将热压罐8的气源与树脂罐16上端连通，气源和树脂罐16之间的管道接有调压阀一17和压力显示器，树脂罐16上下管道皆为耐压管路；

5)开启热压罐8使其稳定在190℃，关闭截止阀一15，打开截止阀二11和调压阀二12，启动真空泵14，调节真空泵14的抽力，当真空度达到0.3MPa后，检查模具气密性，检查真空度是否维持不变，若气密性良好，继续抽真空，使其达到0.3MPa，将树脂按照和固化剂的配比100:26放入树脂罐16，升温至220℃，搅拌，保温，打开调压阀17接通压力气源，打开截止阀15准备注射，在注射过程中观察树脂液位变化，不允许压力空气进入模具腔内；

6)注射完毕后关闭截止阀15和调压阀一17，调节热压罐压力系统10，增大热压罐内的压力挤出纤维布铺层内多余的树脂，多余的树脂被挤入树脂收集罐13 内，挤到热压罐内压力为2.5MPa，真空泵抽真空度为0.06MPa后关闭截止阀二 11、调压阀二12和真空泵14，热压罐8继续进行升温，升到240℃后进入保温过程，在保温过程使得毛坯件固化，3h后降温和卸压，从而得到所需要形状和质量状态侧围坯件；

7)在侧围坯件上表面钻孔，镶嵌镁铝合金轴套。

底板的制备过程与如上侧围制备过程1)-6)，只是底板单面刚性模具与侧围单面刚性模具不同，电池托盘底板单面刚性模具如图5所示，电池托盘底板蜂窝夹芯如图6所示,电池托盘侧围单面刚性模具如图7所示。加强筋的制备过程与侧围制备有两点不同，一是单面刚性模具不同，二是材料铺贴过程中没有蜂窝结构，其它均一致。将制备好的侧围、底板和加强筋之间相互铆接后再胶接在一起，最后表面喷漆，结果如图8 所示。

以上实施例中，蜂窝夹芯的芯材材料可以换做碳/碳复合材料、玻璃纤维树脂基复合材料、具有防火特性的塑料；蜂窝夹芯的水平面形式也可以是三角形、四边形、五边形、六边形、圆形以及多种图形的组合；峰窝壁厚也可采用不相等的形式；峰窝夹芯蒙皮适用于碳纤维树脂铺设的碳纤维布、玻璃纤维树脂铺设的板材、阻燃、抗腐蚀的塑料板材等；蜂窝夹芯的材质可以是碳纤维树脂复合材料、玻璃纤维树脂复合材料、阻燃、抗腐蚀的塑料等；电池托盘模具也可以设计成如图9所示，最终成品效果如图10所示。

但是，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的。