具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中表示，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“周向”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于简化描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性，或隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定为“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第一特征之“上”或之“下”，可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征的正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

由于具有闭合多边形结构外框，且外框内设置有若干加强筋的碳纤维复合材料梁，参见图1所示，为保证碳纤维复合材料梁的力学性能，同时达到减重的目的，在外框4内部设置若干加强筋5，且每一加强筋5的两端均与外框4的内壁相连，同时，加强筋5与外框4之间还设置有间隙6，从而使得碳纤维复合材料框的结构较为复杂，制造难度较大；采用传统的碳纤维复合材料成型方法，只能通过分别单独成型内部的加强筋5与外框4，再对成型后的加强筋5与外框4进行连接；由于加强筋5与外框4通过单独成型的方法制造，使得制造的碳纤维复合材料梁的整体性较差，从而导致力学性能较差。

为解决现有的碳纤维复合材料梁，尤其是具有闭合多边形外框，且内部设置有加强筋的碳纤维复合材料梁力学性能较差的问题，本发明提供一种碳纤维复合材料梁成型模具，参见图2、图3所示，该碳纤维复合材料梁成型模具包括芯模1、若干芯块2以及外模3；其中，芯模1与碳纤维复合材料梁的加强筋5相适配，用于加强筋5的预浸料铺贴；芯模1的具体结构根据加强筋5的结构而定，具体的，芯模1的外壁构成加强筋5的铺贴面；若干芯块2设置于芯模1的外侧；芯块2与碳纤维复合材料梁中的间隙6相适配，即通过该芯块2在间隙6对应的位置进行填充，以形成碳纤维复合材料梁中的间隙6；若干芯块2与芯模1拼合构成外框4的铺贴面；外模3设置于芯块2的外侧，以便于通过该外模3来进行阴模固化，保证碳纤维复合材料梁外型面的精度。

使用本申请提供的碳纤维复合材料成型模具进行成型时，首先采用阳模铺贴的方式，在芯模1的外壁上进行预浸料铺贴，参见图4所示，在芯模1的外壁上得到加强筋5的预浸料铺层，加强筋5的预浸料铺层与芯模1共同构成第一装配体；在第一装配体的外侧与碳纤维复合材料梁中的间隙6相应位置处放置芯块2，参见图5所示，若干芯块2与第一装配体拼合构成第二装配体，该第二装配体即为外框4的铺贴模，该第二装配体的外壁即为外框4的铺贴面；继续以第二装配体的外壁为铺贴面，采用阳面铺贴的方法，在第二装配体的外侧进行预浸料铺贴，参见图6所示，在第二装配体的外壁上得到外框4的预浸料铺层，外框4的预浸料铺层与第二装配体共同构成第三装配体；从图6中可看出，在第三装配体中，两次铺贴的预浸料铺层在相邻两个芯块2之间的位置相互连接，从而在后期的固化成型过程中，两次铺贴的预浸料铺层会成为一体式结构，进而使得本申请制备的碳纤维复合材料梁为一体式结构。

参见图7所示，对外框4铺贴完成后，将外模3放置于第三装配体的外侧，得到第四装配体；再对第四装配体进行相应的热压固化等处理，即可得到一体成型的碳纤维复合材料梁。

本发明提供的碳纤维复合材料梁成型模具，通过芯模1、芯块2以及外模3相配合，使得成型的碳纤维复合材料梁为一体式结构，避免传统的碳纤维复合材料梁生产过程中的二次胶接过程，在简化成型工艺的同时，还有利于提高碳纤维复合材料梁结构的整体性，有助于更充分的发挥碳纤维复合材料的优势，提高碳纤维复合材料梁的力学性能。

本申请提供的碳纤维复合材料梁的成型模具，通过芯模1与若干芯块2的配合，实现分别对加强筋5与外框4进行铺贴，从而在铺贴过程中，能够分别根据加强筋5与外框4的受力情况确定相应的铺层角度等铺层参数，合理的进行铺层设计，有助于充分发挥碳纤维复合材料各向异性的特点，在保证力学性能的基础上，大大降低碳纤维复合材料梁的质量。

通过本申请提供的碳纤维复合材料梁成型模具，在成型过程中，采用阳模铺贴，然后移至阴模进行装配体固化，与传统的碳纤维复合材料梁的成型方法相比，能够保证碳纤维复合材料梁拐角区域的质量和制件的整体结构尺寸，能够同时保证碳纤维复合材料梁内型面与外型面的粗糙度，并能够保证碳纤维复合材料梁的内部工艺质量，还能够克服碳纤维复合材料梁壁厚不均匀的缺点。

为降低成型难度，本申请优选外模3包括相互拼合的上模31与下模32，从而在成型过程中，分别将上模31与下模32放置于第三装配体的外侧后，对上模31与下模32进行合模即可得到第四装配体。

本申请中芯模1的具体结构根据碳纤维复合材料梁中加强筋5的结构而定，由于通过阳模铺贴的方式来对加强筋5的预浸料铺层进行铺贴，该芯模1的外形可以为任意规则或不规则的几何形状，使得该碳纤维复合材料梁成型模具能够适用于多种不同结构形式的梁的成型，有助于扩大其使用范围；本申请优选芯模1为八边形结构，即芯模1的截面形状为八边形。

芯块2的结构根据碳纤维复合材料梁中间隙6而定，也就是根据加强筋5与外框4的结构而定，相应的，本申请优选芯块2为三角形结构，即芯块2的截面为三角形结构，且芯块2的数量为四个；外模3的内壁截面为长方向或正方形。

本申请优选芯块2的材质为硅橡胶；并优选芯模1以及外模3的材质均为不锈钢。

芯模1既可以为实心结构，也可以为空心结构，本申请芯模1为空心结构；此外，该芯模1可以为整体式结构，也可以为两个或多个部件拼合而成的分体式结构，具体可根据碳纤维复合材料梁的尺寸而定；为降低成型难度，本申请优选芯模1为包括第一芯模与第二芯模的分体式结构，成型过程中，通过第一芯模与第二芯模拼合来得到芯模1。

本发明的另一目的在于提供一种碳纤维复合材料梁的成型方法，该成型方法通过如上所述的碳纤维复合材料梁成型模具进行成型；碳纤维复合材料梁的成型方法包括如下步骤：

S1：在芯模1上铺贴加强筋5的预浸料铺层，得到第一装配体；

S2：在第一装配体的外侧放置若干芯块2，得到第二装配体；

S3：在第二装配体的外侧铺贴外框4的预浸料铺层，得到第三装配体；

S4：将外模3放置于第三装配体的外侧，得到第四装配体；

S5：将第四装配体中的芯模1取出，并在第四装配体的内部放置第一真空袋，在第四装配体的外部套设第二真空袋，第一真空袋与第二真空袋的端部相互连接，得到第五装配体；

S6：对第五装配体进行热压固化后，取出制件，得到碳纤维复合材料梁。

其中加强筋5的预浸料铺层的铺层角度等参数根据加强筋5的受力特点进行确定，外框4的预浸料铺层的铺层角度等参数根据外框4的受力特点进行确定，以充分发挥碳纤维复合材料各向异性的特点，在保证力学性能的基础上，最大程度的减重。

本发明提供的碳纤维复合材料梁的成型方法，通过芯模1、芯块2以及外模3相配合，使得成型的碳纤维复合材料梁为一体式结构，避免传统的碳纤维复合材料梁生产过程中的二次胶接过程，在简化成型工艺的同时，还有利于提高碳纤维复合材料梁结构的整体性，有助于更充分的发挥碳纤维复合材料的优势，提高碳纤维复合材料梁的力学性能。

具体的，步骤S1包括：

S11：在芯模1上铺贴脱模布；

S12：在脱模布上依次铺贴透气毡、隔离膜、真空袋、PTEE膜，得到预处理后的芯模1；

S13：在预处理后的芯模1铺贴加强筋5的预浸料铺层，得到第一装配体。

其中对加强筋5的预浸料铺层进行铺贴过程中，包括各个铺层角度的铺贴，整体采用对接的方式进行铺贴，并且在铺贴过程中错开拼接缝，本申请优选每两层对接缝至少错开25mm，直至预浸料铺层铺贴完成；为了在最终固化时能够保证制件的尺寸精度，在第一层至第四层和最后四层采用搭接拼接的方式，其他铺层采用对接方式进行铺贴。

步骤S5中，将芯模1取出后，进一步整理制件上的辅助材料，将第一真空袋放置在第四装配体的内部，即加强筋5的预浸料铺层内部，然后在上模31的表面放置透气毡进行防护，在第一真空袋的边缘贴上密封胶条；在第四装配体的外部包裹第二真空袋，相当于在第四装配体的内部与外部各有一个真空袋，然后将第一真空袋与第二真空袋的端部相互连接，即可得到第五装配体。

本申请的优选步骤S6中的固化过程为热压罐固化，具体的，将第五装配体移至热压罐内，根据碳纤维材料的性质以及力学需求等，确定热压固化的参数，然后按照设定的程序进行热压固化；热压固化完成后，按照设定的程序进行脱模等操作，取出制件，即可得到碳纤维复合材料梁。

本申请提供的碳纤维复合材料梁的成型方法，过程简单，且能够实现多种复杂结构的碳纤维复合材料梁的一体化成型，在降低成型难度的同时，还有助于提高成型质量，提高碳纤维复合材料梁的力学性能，进一步扩大碳纤维复合材料梁的适用范围。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。