CN102131623A - 用于制造部分覆盖有塑料的汽车零件的模具和方法 - Google Patents

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Abstract

一种模具(24)，用于制造由至少外围区域(14)覆盖有塑料体(16)的金属体(12)组成的汽车零件(10)，其特征在于，其包含：至少一个用于铸造塑料体(16)的型腔(30)，由定义塑料体(16)一般形状的壁体(32，34)围住，从壁体(32，34)上伸出的挡块(36，37)，用于定位金属体(12)，使其至少部分远离模具(24)的壁体(32，34)，挡块(36，37)被设计成当模具(24)处于关闭位置内时，它们将外围区域(14)约束成一个形状，从而使得零件(10)制成后，这个形状可防止金属体(12)因为平移或旋转而从塑料体(16)中脱出。

Description

用于制造部分覆盖有塑料的汽车零件的模具和方法
技术领域
本发明涉及汽车领域，特别是由部分覆盖有塑料的金属体组成的混合零件(pièces hybrides)的制造。
背景技术
金属以高强度和低制造成本而著称，因此在汽车工业中被广泛使用以制造零件，例如车篷或车身底板。
此外，金属零件还可以部分过模成型(surmouler)，以进行加强，防止腐蚀或提供额外功能，例如固定功能。
文件US 2007/0131012公开了一种用于制造汽车零件的方法，步骤为将金属体的外围区域插入到模具型腔中，然后将热塑材料注入到模具中，以便在金属体外围区域周围形成塑料体。这样就得到了由外围部分覆盖有塑料的金属体组成的混合零件。
这种方法存在缺点，即获得的零件存在塑料体与金属体发生分离的风险，特别是当汽车零件承受很大的力时。
该问题的已知解决方法是首先在金属体的外围区域周围钻出通孔，这样当该区域与塑料进行过模成型时，塑料可渗透进孔中，从而形成一种在金属体周围固定塑料的方法。但是，由于要先进行钻孔加工，已证实执行这种方法需要相对较多时间，成本较高。
发明内容
本发明主要目的是克服这些缺点。
为此，本发明涉及一种模具，用于制造由至少外围区域覆盖有塑料体的金属主体组成的汽车零件，模具包括：
-至少一个用于铸造塑料体的型腔(cavité)，由定义塑料体大致形状的壁体围住，
-从壁体上伸出的挡块(butées)，用于定位金属体，使其至少部分远离模具的壁体，挡块被设计成当模具处于关闭位置内时，它们将外围区域约束(contraindre)成一个形状，从而使得零件制成后，这个形状可防止金属体因为平移或旋转而从塑料体中脱出。
由于本发明的模具，无需进行钻孔的预备步骤或在将金属体插入到模具中前对其进行定形。实际上，闭合模具的过程就是金属体的成形过程，使其形状适合于很好地固定到塑料体上。因此金属体的外围区域被固定到塑料体内部，无需事先在此区域钻孔。
外围区域的形状可防止金属体因平移或旋转而从塑料体中脱出。而在不施外力的情况下，平移和旋转是唯一可使阳模与相配的阴模发生脱离或分离的运动。
换言之，因根据本发明的模具内挡块作用而形成的金属体的形状使得，一旦金属体被形状与其相配的塑料体覆盖，通过平移或旋转运动的脱模无法将其从塑料体中抽出。因此，为了使塑料体与金属体发生脱离，必须使用外力，并破坏模具两个部分中的至少一个。所以金属体的形状防止其从塑料体处脱出。
显然，可以使用符合本发明定义的任何形状作为外围区域。
一个按本发明的模具可以还包含一个或多个下述技术特征：
-模具挡块的设置将外围区域约束为一个形状，使得该区域被包含在至少两个相交平面中。因此该区域在两个不同位置中至少呈局部平坦状态，且这两个平坦区域不共面。这种形状使得外围区域无法通过平移或旋转从塑料体中脱出。仅通过沿着一条边缘折叠金属体即可获得这种形状。
-外围区域包含两个基本平行的相对表面，且沿着金属体的外围基本呈直线的边界交汇，两个平面的相交线与外围边界基本平行。换言之，外围区域的外边缘沿边界折叠，从而形成了一个折边。
-模具挡块的设置为将外围区域约束为一个形状，使得在横截面中该区域在至少两个相交平面中沿着与该区域垂直的直线具有起伏。因此金属体的外围区域在多个方向上包含起伏，可防止金属体与塑料体发生脱开。
-挡块的形状使外围区域的受限制区域至少部分覆盖有塑料体。所述受限制区域被定义为，限定(délimiter)所有金属体与挡块发生接触的部位的区域。通过这种方法成形的挡块可使模具一旦闭合后，挡块不会完全覆盖外围部分的受限制区域，因此当塑料被注入时可以在挡块间进行流动，并覆盖至少部分受限制区域。这样可产生所需的技术效果，即防止金属体与塑料体发生脱开，
-挡块相对于铸造型腔壁为固定状态。这样简化了模具设计，降低制造成本，
-挡块的形状为，在与其从上伸出的铸造型腔壁基本垂直的方向上的尺寸大于其沿着铸造型腔壁方向的挡块尺寸。因此挡块的横截面受到限制，且当挡块固定时，有可能被塑料覆盖住的受限制区域部分将会增大，这样也降低了金属体与塑料体发生脱开的风险。挡块最好为近似点状，
-模具具有多个挡块，特别地至少为3个完全相同的与同一直线相交的挡块。这样可沿着其一个尺寸完全均匀地约束住金属体，即使为了更大部分的受限制区域可以被塑料覆盖，而使用截面小的挡块也可以做到，
-模具的形状使得，一旦模具闭合后，它的壁体可限定出一个与铸造型腔连通的空间，并设计为可接收金属体，这样金属体可以与限定空间的两个壁体发生接触，空间的厚度最好小于2cm，特别是1cm。因此，金属体并未完全插入到铸造型腔中。本发明在这种情况下特别有利。实际上，当金属体完全被塑料体包覆时，金属体一般不会从塑料体中脱出。
本发明还涉及一种由符合本发明的模具和一个至少部分可以插入到模具铸造型腔中的金属体构成的组装体。
本发明还涉及一种使用上述定义的模具制造汽车零件的方法，这种零件包含一块至少外围区域覆盖有塑料体的金属板，该方法包含下述步骤：
-在敞口模具中插入形成金属体的金属板，金属板的外围区域位于型腔中，
-闭合模具，使挡块抵住板的外围区域并使板变形为所述形状，
-将塑料注入到铸造型腔内，
-脱模后即可得到零件。
按本发明使用了上述定义的模具的方法，可以用于非常简单快捷地制造汽车零件，因为这种方法仅需将未成形金属板插入模具，然后闭合模具以定形金属板并过模成型。
根据本发明，该方法还可以包含一个或多个下述技术特征：
-插入敞口模具内的金属板的外围区域基本呈扁平。
-金属板外围区域包含两个基本平行的相对表面，且沿着金属板的外围边界交汇，金属板插入到模具型腔中，使得注入到型腔中的塑料覆盖住至少两个相对表面和外围边界。因此外围区域在三个侧面上被塑料包围，从而使其附着得更牢固。
本发明还涉及一种通过执行上述定义的方法而获得的汽车零件，包括一块用于形成金属体的金属板，至少其外围区域覆盖有塑料体，该外围区域的形状使得，金属体在平移或旋转作用下不会从塑料体上脱出。
附图说明
通过阅读下述以举例方式出现的说明，并参照附图可更好地理解本发明，在附图中：
-图1是按本发明通过使用本发明模具加工出的混合汽车零件的俯视图，
-图2和图3是本发明两个步骤中模具的垂直截面图，
-图4是图1所示零件边缘的垂直截面图，
-图5和6是按本发明一个变体中模具的垂直截面图。
具体实施方式
图1显示了通过总体标记为10的汽车零件，包括用于形成金属体的一块金属板12，并包含覆盖有塑料体16的外围区域14。金属板12的外边界18定义了外围区域14的第一条边界线(frontière)，用20表示外围区域14的内边界线，即由塑料16覆盖的金属板12的界限(limite)。金属板12包含两个相对的、在外边界18处交汇的平面40和42。
塑料体16包含多个与其一体成型的螺柱22，用于定位汽车零件。其它功能元件也可同塑料体16一体成型。在所举例子中，汽车零件为顶篷。但是，该零件也可以是车身底板。
图2显示的是符合本发明的模具24，用于制造图1中的零件10。该模具24包含两个可以在标记为Z的竖直方向上产生相对平移的半模26和28。这里定义一套正交坐标系XYZ。
两个半模26和28的装配体定义了用于在金属板12的外围区域14周围浇铸塑料的型腔30。
型腔30由上半模28的上壁32和下半模26的下模34限定。壁体32和34定义了覆盖外围区域14的塑料体16的基本形状。
如图3所示，半模26、28的形状使得，当模具闭合时，这些半模26、28上的壁体32、34定义了可接收部分金属体14的空间35，该空间与铸造型腔连通。半模的形状使得，该空间大小刚好可以容下金属体，后者因此分别与半模26、28的壁体32、34发生接触。因此，空间35的厚度与金属体14的厚度相符合，且一般小于2cm，最好小于1cm。
此外，模具24包含多个分别从壁体32和34上伸出的挡块36和37，用于定位金属板12的外围区域14，金属板至少部分远离模具壁体32和34。挡块36从上壁体32处伸出，分别与从下壁体34处伸出的挡块37相对。这些挡块与铸造型腔的各个壁体32、34分别加工成一体，并与相应壁体相对固定。
在所示例子中，挡块为近似点状，即其可与金属板发生接触的自由表面的尺寸与挡块的高度相比非常小，该自由表面为例如圆形或方形。换言之，挡块的形状使得，它们在与它们从其上伸出的铸造型腔壁基本垂直的方向上(图中为垂直方向)的尺寸大于沿着铸造型腔壁方向的挡块尺寸。
作为变体，挡块可以是任何其它形状，特别是肋状，这样挡块可与金属体发生接触的自由表面得到扩展。
各定位挡块相对于它们从其上伸出的壁体32和34的高度并不一致。每对相对的挡块36和37的总高度大体上一样。该总高度大体上等于两个相对壁体32和34之间距离减去金属板12的厚度。该金属板的厚度在例如0.6毫米和0.8毫米之间。
为了使金属体14在图中Y方向上沿着它的外围区域的整个长度发生变形，模具最好包括多个相同挡块，特别地至少是三个挡块，这些挡块与同一沿着Y方向延伸的直线相交。
现在参考图2～4对用于制造图1所示零件10的方法进行说明。
在图2所示第一步中，金属板12部分插入到敞口模具24中，使外围区域14位于型腔30中。请注意金属板12的边界18也位于型腔30中，以便注入进型腔的热塑材料可以覆盖该边界。
插入模具24中的金属板大致为扁平。例如，可通过轧制来获取该金属板。特别地，外围区域14大致为扁平，且不包含从金属板一个表面40穿透到另一表面42的孔。
在图3所示下一步中，沿着Z向平移两个半模28和26使其朝向对方靠近，进而闭合模具24。模具闭合后，挡块36和37中较长的首先与板12上外围区域14的相应表面40和42发生接触。
这些挡块与金属板接触后，模具的继续闭合会导致板12的外围区域发生变形。这种变形也可定性为外围区域的约束或冲压。
一旦模具完全闭合后，如图3所示，板12的外围区域在受到较长挡块36和37的约束的同时，也被较短挡块36和37引导至规定位置。在本例中，外围区域更具体地包含一个约束区域43，如图3所示，和一个未受约束区域。
因此我们观察到模具24的型腔30内的挡块的设置决定了在模具闭合后由外围区域14的最终形状。
在图3所示的本发明第一种变体中，该外围区域沿着基本上在Y方向上呈直线延伸的折叠线46折叠，即沿着与外围区域的边缘18大致平行的方向。区域14上位于折叠线46和外边界18之间的部分，以及位于边缘46和内边界20之间的部分大致呈扁平，且位于沿着折叠线46的两个相交平面内。因此，闭合模具可以在板12的外围产生一条折叠边缘。
在下一步中，塑料被注入到型腔30中，以便完全覆盖外围区域的两个侧面40和42及其边界18。因此约束区域43和未受约束区域都至少部分覆盖有塑料。
最后，在下一步中，所获得的零件10从模具24上脱开，如图4中所示。
从图4中可看出，一旦在板12的外围区域周围浇铸了塑料，该外围区域将保持由模具上挡块36和37施加作用时的形状，即边缘折叠的形状。
该形状形成有多个倾斜度，它们可防止塑料体16与金属板12发生脱开。从图4中可清晰看出，在没有至少部分地损坏板12或塑料体16的情况下将无法使金属板12从塑料体16上脱开。只用两种运动可在不破坏塑料体或金属体的情况下允许脱开，它们是平移运动或圆周旋转运动。但是，外围区域14的形状阻止了这两种运动。
显然，上述发明不受图1～4中所示实施例的限制。
特别地，可根据要求更改模具中挡块36和37的设计，以便使外圈区域14具有预先确定的、可防止金属板12从塑料体处脱开的形状。
作为举例，图5和6显示了本发明的一个变体，其中挡块36和37使外围区域14的形状中包括交错排列的凹陷和隆起部分。因此区域14的形状在Y-Z平面内(如图5所示)和在X-Z平面内(如图6所示)都是起伏的。外围区域14在两个方向上的起伏状态使得塑料体与金属板无法发生脱开。为了在外围区域14内形成诸如此类的形状，一种方法是为每个半模的各个壁体配备点状挡块，挡块的排列应使一个半模上的挡块相对于另一个半模上的挡块呈交错排列。另一种方法是使用面对面的挡块对，分别从两个半模上伸出，每一对挡块的高度各不相同，以便在外围区域内形成起伏。

Claims (14)

1.一种模具(24)，用于制造由至少外围区域(14)覆盖有塑料体(16)的金属体(12)组成的汽车零件(10)，其特征在于，其包含：
-至少一个用于铸造塑料体(16)的型腔(30)，由定义塑料体(16)一般形状的壁体(32，34)围住，
-从壁体(32，34)上伸出的挡块(36，37)，用于定位金属体(12)，使其至少部分远离模具(24)的壁体(32，34)，
挡块(36，37)被设计成当模具(24)处于关闭位置内时，它们将外围区域(14)约束成一个形状，从而使得零件(10)制成后，这个形状可防止金属体(12)因为平移或旋转而从塑料体(16)中脱出。
2.如前一权利要求所述的模具(24)，其特征在于，其中模具(24)的挡块(36，37)设计为将外围区域(14)约束为一个形状，使得该区域(14)被包含在至少两个相交平面中。
3.如前一权利要求所述的模具(24)，其特征在于，其中外围区域(14)包含两个基本平行的相对表面(40，42)，且沿着金属体(12)的外围基本呈直线的边界(18)交汇，两个平面的相交线(46)与外围边界(18)基本平行。
4.如任一前面权利要求所述的模具(24)，其特征在于，其中模具的挡块(36，37)被设计为将外围区域(14)约束为一个形状，使得在横截面中该区域(14)在至少两个相交平面中沿着与该区域垂直的直线具有起伏。
5.如任一前面权利要求所述的模具，其特征在于，其中挡块(36，37)的形状使外围区域的受限制区域(43)至少部分覆盖有塑料体(16)。
6.如任一前面权利要求所述的模具，其特征在于，其中挡块(36，37)相对于铸造型腔壁(32，34)为固定状态。
7.如任一前面权利要求所述的模具，其特征在于，其中挡块(36，37)的形状为，在其从上伸出的铸造型腔壁(32，34)基本垂直的方向上的尺寸大于其沿着铸造型腔壁方向的挡块尺寸。
8.如任一前面权利要求所述的模具，其特征在于，所述模具具有多个挡块(36，37)，特别地至少为三个完全相同的与同一直线相交的挡块。
9.如任一前面权利要求所述的模具，其特征在于，模具的形状使得，一旦模具闭合后，它的壁体(32，34)可限定出一片与铸造型腔(30)连通的空间(35)，并设计为可接收金属体(14)，这样金属体可以与限定空间的两个壁体发生接触，空间(35)的厚度最好小于2cm。
10.由任一前面权利要求所述的模具(10)和一个至少部分可以插入到模具铸造型腔(30)中的金属体(14)所构成的组装体。
11.使用任一前面权利要求所述的模具(24)来制造汽车零件(10)的方法，其特征在于，零件(10)包含一块至少外围区域(14)覆盖有塑料体的金属板(12)，该方法包含下述步骤：
-在敞口模具(24)中插入形成金属体的金属板(12)，金属板(12)的外围区域(14)位于型腔中，
-闭合模具(24)，使挡块(36，37)抵住板(12)的外围区域(14)并使板变形为所述形状，
-将塑料注入到铸造型腔(30)内，脱模后即可得到零件(10)。
12.如前一权利要求所述的方法，其特征在于，其中插入敞口模具内的金属板(12)的外围区域(14)基本呈扁平。
13.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，其中板(12)的外围区域(14)包含两个基本平行的相对表面(40，42)，且沿着板(12)的外围边界(18)交汇，板(12)插入到模具(24)的型腔(30)中，使得注入到型腔(30)中的塑料覆盖住至少两个相对表面(40，42)和外围边界(18)。
14.通过执行如前一权利要求所述的方法而获得的汽车零件(10)，其特征在于，其包括一块用于形成金属体的金属板(12)，其上至少外围区域(14)覆盖有塑料体(16)，该外围区域(14)的形状使得，金属体(12)在平移或旋转作用下不会从塑料体(16)上脱出。
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