CN105172114B - 热成形模具设备以及用于其制造和使用的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是一种用于从热塑性材料片材开始实现具有薄壁的零件的热成形模具设备，所述模具设备包括两个模具部分。模具设备(1)，其特征在于，所述两部分模具(3、3')中的至少一个(3)包括使在所述模具(3、3')的闭合状态处于其中的片材(2')局部变形的至少一个装置(4)，所述一个或者每个装置(4)包括具有周边边缘的一个中空成型零件，其可以被有选择地连接至抽吸源或者被放置到凹陷中并且可以被在一方面折叠位置与另一方面展开位置之间移动，在折叠位置，所述成型零件定位成紧邻所述热成形零件的壁，在展开位置，所述成型零件在压力下利用其周边边缘被施压在所述热成形零件的壁上来支撑所述模具的另一部分。

Description

热成形模具设备以及用于其制造和使用的工艺
本发明涉及汽车车辆的装饰元件或者内衬元件的实现领域，特别是包括或由热塑性材料片材或者板构成的该类元件的实现领域，该热塑性材料片材或者板按改造的方式形成并且在块(mass)中存在或不存在隆起图案。
更具体地说，本发明目的是一种通过在零件的负压力下由片材或者板开始成型来制造的模具设备和使用该设备的制造工艺。
在现有技术(例如，参见：FR 2 900 862、US 2013/0221698)中已知了通过在负压力下成型(在英语名称“负真空成形”下是众所周知)的零件制造的多种工艺。
通常，在该类工艺中，预加热塑料材料片材或者板并且然后将其放置到模具的两部分(或者半模)之间，该模具部分在闭合期间预成形该塑料材料片材或者板，并且在完全闭合模具之后，在模具部分的与零件的可见面接触的那部分的高度处施加相对真空以便实现零件的确定成型。最后，在施加压力期间，由于表面抽吸，在可见表面上实现了隆起图案或者粒化(在模具的经受抽吸的部分上存在负图案)。
通过真空成型的该方法具有许多优点，特别是，可见表面肯定具有极好的图案质量和变形以及它们精确的局部化。
尽管如此，当必须(甚至局部地)更换图案和/或如果例如对于相同零件的不同方案已经预见到一个或者几个独特变形时，必须与零件方案具有相同数量的模具部分(至少对于可见面)，即便确信这些方案仅通过次要的或者局部的差别(高度的更改或者给定附件调节的给定增强形式、存在/缺少局部变形区域的管理、设备的安装或锚固区域的设计的形成或者凸起的装饰元件…)来自身相互区别开。
另外，在相同零件的不同制造方案的两个阶段之间必须置换模具部分导致了设备和人员的效率和生产率的降低并且需要获得特殊装置以允许在模具部分中产生迅速变化。
就是说，本发明具有减轻上述不便的目的。
为此，其具有一种用于从热塑性材料片开始实现薄壁零件的热成形模具设备的目的，所述模具设备包括具有形式上的工作表面的两部分模具，它们是实质上互补的并且所述部分中的至少一个是可移动的以限定模具的打开状态和闭合状态，模具的两部分中的一个包括用于将片材压靠到其表面上的抽吸装置和在两部分模具之间、在该模具的闭合状态中处于实质上不透气地密封的空腔，模具设备，其特征在于，两部分模具中的至少一个包括在模具的闭合状态中使存在于所述模具部分中的片材局部变形的至少一个装置，所述一个或每个装置包括利用周边边缘来成型的中空零件，其可以被有选择地连接至抽吸源或者被放置到凹陷中并且可以被在一方面折叠位置与另一方面展开位置之间移动，在折叠位置，所述成型零件定位成紧邻热成形零件的壁，甚至位于撤回或者最靠近处以接触模具部分的携带所述局部变形零件的表面，在展开位置，所述成型零件在压力下以其周边边缘被压靠在热成形零件的壁上来支撑模具的另一部分。
本发明还涉及一种使用上述模具设备的制造工艺。
由于随后基于作为无限制的例子所提供的并且参考所附示意图所阐明的实施例的优选形式的说明，将更好地理解本发明，其中图1到6描绘了示意性剖面图，并且在根据本发明的模具设备的侧视图中，根据依照本发明的工艺图解了制造一个薄壁零件的不同的连续操作阶段，也就是，分别地且连续地：
-图1：模具的两部分被拔开(打开和弄空模具)，将(优选预加热的)热塑片材放置到合适位置；
-图2：使模具的两部分靠近(预成形零件)，然后不透气地闭合模具并且执行抽吸以通过紧密施加在模具的上部分上使所述零件相符，并且最后在浮纹中印刷出重复图案(图案的负方案存在于模具的上部分的表面上)；
-图3：局部变形的装置的延伸位移与相符的零件/片材接触；
-图4：在局部变形的装置的高度面(level)处应用真空(优选在模具的上部分的高度面处抑制(suppression)真空之后)；
-图5：局部变形的装置在其缩进位置中发生缩进位移(在已经除去变形装置的高度面处的真空或者抑制抽吸之后)；
-图6：打开模具并且抽出成型零件。
所附上的设计图显示了用于从热塑性材料的片材2开始实现具有薄壁2”的零件2的热成形模具设备。
该模具设备1包括具有形式上的工作表面的两个模具部分3和3'(所示实例中的上部分和下部分)，它们实质上是互补的并且该部分中的至少一个是以这样的方式可移动的，即，限定该模具的打开状态和闭合状态。此外，两个成型部分3、3'中的一个3'包括用于将片材2压靠在其表面上的抽吸装置和形成于两个模具部分3和3'的之间的空腔1'，它们在模具的闭合状态中实质上是不透气地密封的。
为了简化表示，在附图中未示出模具部分3、3'的用于密封、用于在真空下抽吸和用于移动的装置。
依照本发明，两个模具部分3、3'中的至少一个3包括至少一个装置4，该装置4使片材2'在处于其闭合状态的所述模具3、3'中局部变形，所述一个装置或者每个装置4包括利用周边边缘5'成型的一个中空零件5，其可以被有选择地连接至抽吸源或者被放置到凹陷中并且可以被在一方面折叠位置与另一方面展开位置之间移动，在折叠位置中，所述成型零件5与热成形零件2的壁2”紧邻地设置，甚至处于撤回或者最靠近处以接触承载所述局部变形装置4的模具部分3的表面，在展开位置中，所述成型零件5在压力下以其周边边缘5'被压靠在热成形零件2的壁2”上以支撑另一模具部分3'。
专业人员轻易地理解到，利用前面的布置，有可能利用相同模具设备1实现相同零件2的不同方案，即：没有任何局部变形的区域13，存在一个或几个区域13，或者还具有该套先前区域13，虽然预见到多个装置4，然而在相应零件2的制造期间能不使用装置4、或者使用一些装置4、或者所有装置4。此外，可以按期望的顺序制造这些不同方案并且可以在对所制造零件的生产率或者产量没有任何影响的情况下选择(或者通过命令强制)所述不同方案，除了为了获得额外的局部变形所必需的附加时间之外。然而，该持续期间的至少一部分在任何情况中都是必需的以便允许充分冷却在模具中新形成的零件2。
为了局部地避免凹陷的任何损失，周边边缘5'被有利地配备有压缩接合部5”，以允许在压力下的接触期间界定出实质上以热成形零件2的壁2”密封的腔室7。
另外，边缘5'提供了适合于为变形区域13的边缘13'所搜寻形式的轮廓(特别是，具有边缘轮廓的内表面)，特别是至少被稍微倒圆或者饰边以便避免片材2'并且从而零件2的壁2”破裂。如此，边缘5'的形式(实际上该边缘的内侧的构造)确定了零件2的局部变形区域13的边缘13'的形式。
虽然其他设计是可能的，但是有利地预见到，中空成型零件5按可移动方式安装，最后在设于模具3的相应部分中的凹进部8中平移地引导，并且在所述成型零件5的展开位置中还优选确保所述引导。
根据基于附图1到6的本发明的实施例的模式，有利地处于壳形式的中空成型零件5优选被按可轻易互换的方式安装在至少一个轴向支撑件9(其提供了抽吸通道)上，或者被抽吸管道9'横穿，抽吸管道9'连接到至少一个开口横向部5”上或者连接到辅助通道上，该辅助通道制造在所述成型零件的壁中并且终止于所述成型零件5的内部构造表面5”'处。
根据实际的设计变形，中空成型零件5的双向位移借助于安装或者定位在接收中空成型零件5的模具3部分上或中的气动或者液压致动器10来实现，具有由致动器10实现的所述零件5的滑动导引件和/或借助于特殊的辅助导引结构。
在附图中作为一个例子所提供的实施例模式仅显示了单个装置4。
尽管如此，在未展示的变形中，可以预见到安装或者未安装到模具3、3'的相同部分中并且可有选择地和独立地启动的至少两个局部变形的装置4。
还如图1到6中的示例所图解的实例，局部变形设备4被安装在第一部分模具3上，并且第二部分模具3'提供了具有重复图案11的工作表面，即，颗粒状表面，并且设有分布式抽吸装置(未显示)以允许借助于将片材2'抽吸到具有重复图案11的所述表面上的闭合应用。
为了实现模具设备1的更大通用性，特别是依据零件2的不同制造方案的更大的多方面相关性，可以按可拆卸和可互换方式将一个或每个中空成型零件5固定到轴向支撑件9或者致动器10的活塞杆上。
本发明还具有通过执行上面已经描述过模具设备1从来自热塑性材料的片材2'开始制造具有薄壁的零件2的工艺的目的；上面已经描述过的具有零件2的模具设备1包括或者没有至少一个具有特别构型的局部区域13。
该工艺在于将最后经受预加热的片材2'放置到两个模具部分3与3'之间来闭合所述模具以便在两个模具部分之间形成密封的空腔，并且最后预成形所述片材2'，并且然后通过在抽吸或者吸入的作用下将其紧密地施加到模具部分之一的表面上来通过塑性变形以使所述片材相符，来获得零件2，并且最后打开模具并且取出结果获得的热成形零件。
依照本发明，另外，该工艺在实现中(如果有必要)按有选择性的方式并且取决于待获得的零件2的方案包括片材2'的至少一个局部变形，在构造片材2'之后，通过将其施加到两个模具部分3、3'中的另外一个上并且在后者处于允许其塑性变形的状态，借助于对安装在两个模具部分3、3'之一中的中空成型的零件5中的片材12的相应部分的抽吸并且通过将其施加到片材2'的壁2”上移动来执行所述一个或者每个局部变形13。
根据本发明的有利特征之一，片材2'的局部变形的实现阶段在于执行下列操作：
-使中空成型零件5从其折叠位置移动至展开位置，其中其在受控压力下被支靠在片材2'上并且从而形成零件2的壁2”；
-施加抽吸或者在中空成型零件5中实现凹陷以使片材2'局部地变形并且将其紧密地压靠在所述成型零件5的构造5”'的内表面的表面上；
-断开抽吸或者抑制凹陷；
-朝其折叠位置移动中空成型零件5。
作为一个例子，并且特别是当片材2由聚乙烯、聚丙烯或者聚氯乙烯类材料构成时，在通过抽吸阶段来成形期间预加热所述片材2以便处于大约180℃到210℃的温度，当材料仍然处于其可以塑性变形状态中(即，在大约150℃到170℃的温度下)时借助于装置4来执行随后的可选的局部变形阶段。
在最佳的生产控制环境中，工艺可能包括在确定的生产周期并且取决于生产计划而有选择地制造，该生产计划来源于重组客户就零件1的期望方案的多样化的订单，零件2包括或者不包括专门变形或者构造的一个或几个局部区域13。
在上文中，工艺可能另外包含在用于按不同方案制造零件2的两个周期或者程序之间并且必须提供按不同构造和外观局部变形的一个或几个区域13,来互换一个或者几个中空成型零件5。
并且最后，如图6中所示，本发明还涉及由具有薄壁2”的热成形零件2所形成的或者包括由这种零件2提供的暴露面的装饰元件或者内衬元件。该零件2至少包括呈现出其壁2”的局部变形或者专门的局部构造(即，中空变形并且优选表面上的重复图案或者浮纹(relief)11)的局部区域13。
根据本发明，热成形的零件2是借助于先前描述的制造工艺所获得的并且包括至少一个中空变形13以例如形成用于接收附件的凹进部以及最后呈现在所述零件2的整个表面上的浮纹中的重复图案。
当然，本发明不限于附图中所示的实施例的所述模式。修改是可能的，即，从不同元件的构造的观点看或者在不脱离本发明的保护领域的情况下通过等同技术的替换。

Claims (13)

1.一种用于从热塑性材料的片材开始实现具有薄壁的零件的热成形模具设备，所述模具设备包括具有形式上的工作表面的两部分模具，所述两部分实质上是互补的并且所述部分中的至少一个是可移动的以限定所述模具的打开状态和闭合状态，所述两部分模具中的一个包括用于将所述片材压靠在其表面上的抽吸装置和形成于两部分模具之间、在所述模具的闭合状态中实质上被不透气地密封的空腔，
模具设备(1)，其特征在于，所述两部分模具(3、3')中的至少一个(3)包括使在所述模具(3、3')的闭合状态处于其中的片材(2')局部变形的至少一个装置(4)，所述一个或者每个装置(4)包括具有周边边缘(5')的一个中空成型零件(5)，其可以被有选择地连接至抽吸源或者被放置到凹陷中并且可以被在一方面折叠位置与另一方面展开位置之间移动，在折叠位置，所述成型零件(5)定位成紧邻所述热成形零件(2)的壁(2”)，甚至处于撤回或者最靠近处以接触所述模具部分(3)的携带所述局部变形装置(4)的表面，在展开位置，所述成型零件(5)在压力下利用其周边边缘(5')被施压在所述热成形零件(2)的壁(2”)上来支撑所述模具的另一部分(3')。
2.根据权利要求1所述的模具设备，所述模具零件(5)的周边边缘(5')设有压缩接合部(5”)以允许在压力下接触期间与所述热成形零件(2)的壁(2”)限定出实质上的密封腔室(7)。
3.根据权利要求1或2所述的模具设备，其特征在于，所述中空成型零件(5)被按可移动的方式安装，最后在设于相应模具部分(3)中的凹进部(8)中具有平移引导件，所述引导件还优选确保处于所述模具零件(5)的展开位置中。
4.根据权利要求1或2所述的模具设备，其特征在于，有利地处于壳体形式的所述中空成型零件(5)优选被按可轻易互换的方式安装在至少一个轴向支撑件(9)上，或者被抽吸管道(9')横穿，该轴向支撑件(9)提供了抽吸通道，该抽吸管道(9')连接到至少一个开口横向部5”上或者连接到辅助通道上，该辅助通道制造在所述成型零件的壁中并且终止于所述成型零件(5)的内部构造表面(5')”处。
5.根据权利要求1或2所述的模具设备，其特征在于，所述中空成型零件(5)的双向位移借助于安装并定位在所述模具部分(3)上或者中的气动或者液压致动器(10)来实现，所述模具部分(3)接收所述中空成型零件(5)，通过所述致动器(10)和/或借助于专门的辅助导引结构来实现所述零件(5)的滑动引导。
6.根据权利要求1或2所述的模具设备，其特征在于，至少两个局部变形装置(4)被预见安装或者未安装在相同模具部分(3、3')中并且可有选择地并且独立地致动。
7.根据权利要求1或2所述的模具设备，其特征在于，所述局部变形装置(4)或多个局部变形装置(4)被安装在第一部分模具(3)中，并且第二部分模具(3')提供了具有重复图案(11)的、主要是带颗粒表面的工作表面，并且设有分布式抽吸装置以允许借助于抽吸其将所述片材(2')紧密地施加到具有重复图案(11)的所述表面上。
8.根据权利要求4所述的模具设备，其特征在于，一个或者每个中空成型零件(5)被按可拆卸和可互换的方式固定到所述轴向支撑件(9)上。
9.根据权利要求5所述的模具设备，其特征在于，一个或者每个中空成型零件(5)被按可拆卸和可互换的方式固定到所述致动器(10)的活塞杆上。
10.一种通过执行根据权利要求1到9中任一项所述的模具设备来从热塑性材料的片材开始制造具有薄壁的零件的工艺，所述零件具有或者不包括至少一个局部区域以提供独特的构造，所述工艺在于将最后经受预加热的片材放置到所述两个模具部分之间，闭合所述模具以便在所述两个模具部分之间形成密封的空腔并且最后预成形所述片材，并且通过抽吸或者吸入作用下将其紧密地施加到所述模具部分之一的表面上来借助于塑性变形以使所述片材相符，来打开所述模具并且取出所获得的热成形零件，
一种工艺，其特征在于，另外，如果有必要，该工艺在实现中按有选择性的方式并且取决于待获得的零件(2)的方案包括片材(2')的至少一个局部变形，在构造片材(2')之后，通过将其施加到两个模具部分(3、3')中的另外一个上并且在后者处于允许其塑性变形的状态，借助于对安装在两个模具部分(3、3')之一中的中空成型的零件(5)中的片材(12)的相应部分的抽吸并且通过将其施加到片材(2')的壁(2”)上移动来执行所述一个或者每个局部变形(13)。
11.根据权利要求10所述的制造具有薄壁的零件的工艺，其特征在于，所述片材(2')的局部变形的实现阶段在于执行下列操作：
-使中空成型零件(5)从其折叠位置移动至展开位置，其中其在受控压力下被支靠在片材(2')上并且从而形成零件(2)的壁(2”)；
-施加抽吸或者在中空成型零件(5)中实现凹陷以使片材(2')局部地变形并且将其紧密地压靠在所述成型零件(5)的构造(5”')的内表面的表面上；
-断开所述抽吸或者抑制所述凹陷；
-朝其折叠位置移动所述中空成型零件(5)。
12.根据权利要求10或11所述的制造具有薄壁的零件的工艺，其特征在于，该工艺包括在确定的生产周期并且取决于生产计划而有选择地制造，该生产计划来源于重组客户就零件(1)的期望方案的多样化的订单，该零件(2)包括或者不包括专门变形或者构造的一个或几个局部区域(13)。
13.根据权利要求10或11所述的制造具有薄壁的零件的工艺，其特征在于，该工艺包含在用于按不同方案制造零件(2)的两个周期或者程序之间并且必须提供按不同构造和外观局部变形的一个或几个区域(13),来互换一个或者几个中空成型零件(5)。
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