CN105848858B - 用于将元件固定在销上的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将元件(30)固定在箱的壁(10)上的方法，该壁(10)具有至少一个由塑料材料制成的销(20)。该方法包括以下步骤：(a1)将元件(30)安装在销(20)上，使得销(20)的穿过部分(23)穿过元件(30)；(a2)使穿过部分(23)的至少一部分(235)熔融并在熔融的该部分(235)上施压，使得熔融的该部分(235)围绕销(20)自由地打卷，以形成被配置为用于将元件(30)维持在销(20)上的销头部。

Description

用于将元件固定在销上的方法
技术领域
本发明涉及一种用于将元件固定在箱的壁上的方法，该壁具有至少一个由塑料材料制成的销(pion)。
背景技术
车辆中的液体箱包括限定容纳该液体的空间的壁(例如这涉及用于容纳尿素溶液的箱，该尿素溶液将用于通过选择性催化还原来对排放气体进行去污染)。在某些情况下，力图将刚性板片固定在该壁的内表面上，同时在该板片与该内表面之间维持预定距离。由此，该板片位于箱内部，并完全泡在液体中。例如，该板片是加热板片，即该加热板片能够加热液体。
为了固定这样的板片，使用多个由塑料材料制成的销，这些销从壁的内表面开始、大致与壁垂直地向着壁的内部延伸。销的远端部分指代其最远离该内表面并且在板片被安装在销上后位于该板片另一侧的部分(一种将板片安装在销上的方法是使销的远端部分穿过板片的孔)。销的近端部分指代销的另一部分，其位于壁与板片之间。使销成形为使得该销将板片维持在与壁相距固定距离处，例如销的近端部分不能穿过板片中的孔，而远端部分则能够穿过该孔。
为了将板片固定在销上并由此使其与销联结(solidariser)，以一定的压强使被加热到环境温度以上的压模(bouterolle)抵着销的远端部分。压模指的是一种工具，该工具具有用于被加热并压抵待变形部件的表面。
图5示出了该现有技术的用于借助于销120将刚性板片130固定在壁110上的方法。图5是在该现有技术的方法结束时被固定在销120上的这种板片130的剖视图。“刚性板片”指的是在销120被镦粗过程中不明显(即不以肉眼可见的方式)变形的板片。
销120沿着纵向方向B延伸。销120的远端部分123被插入板片130的孔138中，以使得远端部分123穿过孔138并超出孔138。销的近端部分121由此位于板片130与壁110之间。近端部分121不能穿过孔138，这是因为其横截面大于孔138的横截面。板片130由此被维持在销的近端部分121与远端部分123之间的界面处。
通过沿着纵轴线B向壁110移动压模140，使该压模140的被加热的表面抵着远端部分123。在压强和热量的作用下，远端部分123变形，被镦粗并夹在板片130和压模140之间，且围绕孔138摊在板片130上。远端部分123由此被压紧在板片130与压模140之间。
由于近端部分121与远端部分123相比几乎未被加热并部分地被板片130保护而未受压模140的作用，因此近端部分121没有明显变形。然后，使压模140离开，以限制远端部分123的摊开程度并让该远端部分123冷却。虚线示出了处于该离开位置的压模140。
在其冷却之后，销120呈蘑菇状，其头部是变形的远端部分123，足部是近端部分121。壁130由此被维持在近端部分121与远端部分123之间的界面处。实际上，远端部分123侧向地摊开到板片130的孔138之外，该远端部分不再能滑动到孔138之外。
如有必要，对其上安装板片的每个销重复上述方法。在该情况下，销被相继地镦粗。可替代地，加热压模使所有销同时变形并镦粗在板片上。
在某些情况下，期望固定在销上的元件不是刚性板片，而是更具柔性的元件。例如，该元件是膜，例如带有纤维的织物。当用上述方法来镦粗销的远端部分时，元件的柔性禁止远端部分通过在该元件与压膜之间被镦粗而变扁平。因此，远端部分、还有近端部分以不期望的方式变形。例如，近端部分被镦粗并缩短，或近端部分侧向地倾斜。由此，不能正确地将该元件维持在销上与壁相距预定距离处，该预定距离为近端部分的高度。
销和/或元件也有可能被成型为使得在压模移动期间，即使元件是刚性板片，远端部分也无法在该元件与压模之间被镦粗。例如，如果销高度与直径比值足够高使得产生近端部分弯曲，或如果销与由压模施加的压力的方向不在一条直线上，那么就是这种情况。在该情况下，销会被损坏，且不能正确地将元件维持在销上。
发明内容
本发明旨在解决这些缺陷。
本发明旨在提出一种允许以稳定的方式将元件固定在一个销上的方法，该方法可拓展为允许以稳定的方式将元件固定在多个销上。
由于该方法包括以下步骤，所述目的得以实现：
a1：将元件安装在销上，使得销的穿过部分穿过该元件；
a2：使该穿过部分的一部分熔融并在该熔融部分上施压，使得该熔融部分围绕销自由地打卷，以形成被配置为用于将元件维持在销上的销头部。
由于这些设置，远端部分的一部分的加热与在该熔融部分上的压强的组合能够使该部分通过自由打卷而变形成头部，其不受元件的应力。因此，基本上没有施加在销的位于元件与壁之间的近端部分(没有穿过元件的部分)上的应力并且没有销(尤其是其近端部分)的不期望的变形。将使销不适于以稳定的方式固定元件的销变形称为不期望的变形。由此，根据本发明，元件以稳定的方式被固定在销上。
例如，根据本发明，壁具有多个销，并在步骤a1之后立即在第一组销上实施表面均化步骤b1，然后在步骤b2中在第一组的每个销上实施步骤a2，该表面均化步骤在于施加确定的压强以抵消第一组的销的穿过部分的端部不全共平面的事实。
例如，根据本发明，在步骤b2之后，在不同于第一组的第二组销上实施表面均化步骤b3，然后在步骤b4中在第二组的每个销上实施步骤a2，该表面均化步骤在于施加确定的压强以抵消第二组的销的穿过部分的端部不全共平面的事实。
例如，根据本发明，在步骤b4之后实施步骤b5，在该步骤b5中，对另一组销重复步骤b3和步骤b4。
例如，根据本发明，在步骤b5之后实施步骤b6，在该步骤中，重复步骤b5，直至元件被固定在所有的销上。
由此，在箱的壁的销的穿过部分的端部不全都同时与实现均化步骤的工具接触的情况下，首先与该工具接触的销(第一组)以没有被该工具损坏的方式变形，然后其余的销在后续的组中变形。
“损坏”指销这样的变形，该变形使得销不适于以稳定的方式将元件固定在该销上(例如由于销的近端部分(在上文中定义)变得扭曲、倾斜，或以其它不期望的方式变形)。
因此，在这些重复结束时，元件以稳定的方式被固定在每个销上。
本发明还涉及一种箱，该箱具有壁，该壁具有至少一个由塑料材料制成的销，该销的穿过部分穿过元件。
根据本发明，该穿过部分的一部分通过围绕销的自由打卷(enroulement)而变形，以形成被配置为用于将元件维持在销上的销头部。
附图说明
阅读以下对一个作为非限制性例子给出的实施例的详细说明，本发明将更好理解，其优点将更好地呈现出来。该说明参照附图，在这些附图中：
-图1A、图1B和图1C示出了用于将元件固定在销上的本发明方法的各个相继的步骤，
-图2是在应用了本发明方法之后的变形的销的纵向剖视图，
-图3示出了根据本发明的方法将元件固定在壁的多个销上的各个步骤，
-图4是一个根据本发明的方法被固定在壁的多个销上的元件的透视图，
-图5(已说明)示出了一个通过现有技术的方法变形的销。
具体实施方式
考虑箱的壁10。一个或多个由塑料材料制成的销20沿着纵轴线A延伸，该纵轴线与壁10的表面在销20与壁10的界面处大致垂直。图1A是一个这样的销20的纵向剖视图。
例如，所述销20位于箱的内壁10上。
以下描述用于将元件30固定在一个销20上的方法。当然，能够在壁10的每个销20上以相同的方式重复该方法。
通过使销20穿过预先存在于元件30上并贯穿该元件30的开孔，将元件30安装在销20上。如果元件30是织造的部件(例如：纤维织物)，那么该开孔是该元件网眼中的一个。如果元件30是非织造的部件(例如：塑料或金属片材)，那么该开孔是穿在或模制在该元件30中的孔。
可替代地，通过用销20刺穿该元件30来将元件30安装在销20上。
销20具有穿过部分23，该穿过部分是销20的最远离壁10的部分(销20的远端部分)，在将元件30安装在销20上期间该部分穿过了元件30(本发明方法的步骤a1)。销20的近端部分21指代销20的另一部分，该另一部分位于壁10与元件30之间。销20被成形为使得该销将元件30维持在与壁10相距固定距离处，即近端部分21的高度(沿着纵轴线A测量)处。例如，销20的近端部分21不能穿过元件30中的开孔，而远端部分23则能够穿过元件30中的该开孔。
例如，销从其远端部分23开始向着其近端部分21通过位于这两个部分之间的界面处的锥形部分变粗。
压模40具有用于被加热并抵在远端部分23上以使其变形的表面(接触表面43)。
该接触表面43可以是平面的或凸的。
以下在元件30比销20更具有柔性的情况下描述本发明。
例如，元件30是膜，即其空间尺寸中的一个(厚度)与其它两个尺寸相比非常小、并且压缩刚性远小于拉伸刚性的元件。
例如，该元件30是加热膜，并且壁10构成用于容纳液体(例如尿素)的箱的一部分。
然而，本发明同样适用于元件30不是膜(而是例如刚性至少等于销20的刚性的刚性板片)的情况。
根据本发明，使穿过部分23的一个部分235熔融并在熔融的该部分235上施压，以使得熔融的部分235围绕销20自由打卷，以形成销头部，该销头部被配置为用于将元件30维持在销20上(步骤a2)。
部分235可以仅占穿过部分23的一部分，或占穿过部分23的全部。
“熔融”指的是部分235的材料被加热到直至一个加热温度T，在该加热温度下，该材料具有处于固态与液态之间的中间糊状状态。
有利地，通过将压模40的接触表面43加热到加热温度T并将使其与穿过部分23的端部接触来实现部分235的这种加热。然后，将压模40抵在销20的穿过部分23的端部上，以使得接触表面43沿着纵轴线A在该穿过部分23上施加压强P。在图1B中示出了该步骤。
加热温度T接近构成销20的材料的熔化温度TF。“接近”指加热温度T位于围绕熔化温度TF的50℃的区间中。
由此，该材料在由压模40施加在销20上的压强的作用下更容易且更快速地变形。
例如，加热温度T高于熔化温度TF。
例如，在恒定温度Tc下使部分235熔融，该恒定温度是所述加热温度。
“恒定温度”指的是围绕数值Tc变化不大的温度，在实践中该温度由调节设备来调节。由此，在围绕平均温度Tc振荡的大致恒定的温度下使部分235熔融。
例如，对于高密度聚乙烯，温度Tc大约为200℃，并且围绕该温度的变化大约为±15℃。
由此，部分235在穿过部分23的其余部分(位于更靠近近端部分21处)被加热之前被快速地加热到这样的温度，在该温度下，该部分235变为糊状状态并变形。由此，进一步使近端部分21的变形最小化。
可替代地，温度T在销20与压模40接触期间变化。
例如，温度T随着销20与压模40接触时间增长而升高。
压模40与销20之间的接触压强P在压模40与销20接触期间变化，直至最大数值P0。
有利地，以渐进的方式以确定的压强P或速度V来在熔融部分235上施压。
例如，压模40的加热温度T与由压模40施加在部分235上的压强P的组合(或，等同地，加热温度T与压模40沿着纵轴线A抵着该部分235前进的速度V的组合)导致部分235这样的变形，该变形使得近端部分21不明显地变形，并且主要仅沿着纵轴线A被压缩。初始地(即在压模40与穿过部分23首次接触时)，压模40的温度T足够高(和/或由压模40施加的压强P或压模40的前进速度V足够小)，以便为部分235侧向地(径向向外地)变形(而近端部分21不以不期望的方式变形)留出时间。
特别地，根据温度Tc来选择由压模40施加在部分235上的压强P或压模40的前进速度V，以使得销20的近端部分21不大变形或不变形。
由此，近端部分21在压模40的作用下不弯曲(已知地，弯曲是指受到正交压缩力的结构的不稳定现象，该结构垂直于压缩方向地整体变形)，也不明显地侧歪。
由此，根据本发明的方法，膜30在穿过部分23与销20的近端部分21之间的界面处保持位于与壁10相距预定距离处，膜30被变形的穿过部分23维持在该距离处。
有利地，穿过部分23的最大横截面的面积严格地小于销20的近端部分21的横截面的最小面积。
销20的该几何构造有助于将膜30维持在其初始位置(在步骤a2之前)。
例如，销20是圆柱形的，并在其穿过部分23与其近端部分21之间的界面处具有肩部，穿过部分23的横截面的直径小于近端部分21的横截面的直径。
例如，销20是锥形的，并从其穿过部分23向着其近端部分21变大。
例如，销20在其近端部分21上具有翼部22，这些翼部从壁开始径向向外且纵向地延伸。这些翼部22有助于维持销20与沿着轴线A的纵向方向对齐。这些翼部在图4中的某些销上可见。
有利地，在步骤a2之后，使压模40离开，以使得压模不再与销20接触。在图1C中示出了该情况。
由此，允许熔融部分235更快速地冷却并固定在其被压模40压缩之后所形成的形状中。
本发明的发明人进行的试验显示，熔融部分235围绕销20自由打卷，以形成销头部。
“使部件的一部分围绕该部件的其余部分打卷”指该部分逐渐地变形，以在其自身上形成螺旋。
根据本发明，销20的熔融部分235自由地打卷，这意味着没有任何销20以外的部件干扰该打卷。特别地，元件30(无论其是柔性还是刚性的)不干扰该打卷。
图2是销20在其根据本发明的方法通过压模40变形之后的纵向剖视图(在包含纵轴线A的平面中)。在该例子中，销20具有锥形。
在压模40的作用下，熔融部分235通过侧向扩大、然后从其环形侧圆周在其本身上逐渐打卷来变形。该螺旋式打卷初始时朝着近端部分21的方向(在图2中箭头的方向上)产生。
例如，通过熔融部分235的变形而形成的销头部在打卷过程结束时具有环面形状24，并从穿过部分23的其余部分开始径向地向外延伸。该环面(tore)24的中心在纵轴线A上并具有环形凸缘的形状。
在某些情况下，穿过部分23的中央部分凹陷，以形成中心在纵轴线A上的凹部。
膜30由此通过环面24被维持在销20上，这是因为该环面24侧向地(径向地)延伸到膜30的开孔以外，穿过部分23在其通过本发明的方法变形之前穿过该开孔。
环面24通过在图2中可见的环形接合区域25附接到穿过部分23的其余部分的远端端部的圆周上。
本发明的发明人进行的试验显示，接合区域25的最小厚度E必须大于阈值ES，以抵抗拉扯力FA。阈值厚度ES取决于销20的材料。对于等于140N的拉扯力FA和由高密度聚乙烯(标号为HDPE CC252)制成的销20，阈值厚度ES等于200μm(微米)。
考虑到能够构成销的材料的机械特性的多样性，使得销20通过自由打卷而变形成中心在纵轴线A上的环面的由压模40在销20上施加的接触压强P与压模40的加热温度T的组合可以变化。因此，对于能够构成销的全部材料范围，接触压强P和加热温度T的数值不可能是唯一且固定的。
如图所示，销20的近端部分21具有非零的长度。
在某些情况下，近端部分21具有零长度。因此，一旦符合本发明的固定方法结束，膜30就被抵着壁10固定。
本发明还涉及一种用于将元件30固定在多个从壁10开始延伸的销20上的方法。
以下在这些销20全都大致沿着纵向A延伸的情况下描述本发明。本发明同样适用于销20中的某些不沿着同一纵向A延伸的情况。
首先，对销20中的每个实施上述步骤a1，以使得每个销20的穿过部分23都穿过元件30，而每个销20的近端部分21都位于元件30与壁10之间。
在步骤a1之后立即在这些销20中的第一组上实施均化表面步骤b1。
步骤b1在于仅在销20中的第一组上施加确定的压强，以抵消第一组销20的穿过部分23的端部不一定共平面(即不全都位于同一平面中)的事实。一般都是这样的，要么因为销20不具有相同高度(沿着纵轴线A的长度)，要么因为承载销20的壁10的表面不是平面的。
该步骤允许避免某些销20在压模40的作用下遭受过高的压强并以不期望的方式变形。
在该步骤b1中，同时使每个都用于压缩一个销20的多个压模40靠近，即压模40以沿着纵轴线A的同一运动一起平移，直至第一组销20大致同时地与压模40接触。压模40的接触表面43全都位于同一平面中。有利地，压模40全都被安装在被平移的同一支撑件上。可替代地，使具有能够接触每个销的大接触表面43的单一压模40平移。
第一组销20由此集合了这样的销20，在降低压模40(或更具一般性地，工具)时这些销的穿过部分23与压模40接触，但没有沿着其纵向方向以不期望的方式被压缩，有利地没有被永久性地压缩。
该在于“降低”压模40的运动指的是使这些压模40靠近承载销20的壁10的事实。
在该阶段，在该第一组之外的销20不与压模40接触。
在该阶段，压模40不一定被加热。
有利地，压模40在步骤b1之前被加热到加热温度，并在本发明方法的所有步骤期间保持被加热到该加热温度。由此，避免了这些步骤之间的冷却和加热阶段，从而在销20的处理上节省时间。
然后，在步骤b2中，对第一组中的每个销20实施上述步骤a2。
元件30由此被固定在第一组的所有销20上，这些销20已经在步骤b2期间变形。
如果第一组销20包括所有的销20，那么元件30在步骤b2结束时就被固定在了所有的销20上，并停止符合本发明的方法。
如果，相反地，元件30在步骤b2结束时没有被固定在所有的销20上，那么在不同于第一组的第二组销20上实施均化表面的步骤b3。步骤b3在于在第二组销20上施加确定的压强，以抵消第一组销20的穿过部分23的端部不一定全都共平面的事实。
然后，在步骤b4中，在第二组的每个销20上实施步骤a2。
元件30由此被固定在第二组的所有销20上，这些销20已经在步骤b4期间变形。
在步骤b2结束时，工具40可以与第二组销接触，这仅是因为已在步骤b2期间在第一组销的销20的熔融部分23上施压。在该特殊情况下，步骤b3由此在实施步骤b2的期间实施，于是直接实施步骤b4。
如有必要，即如果存在未被包括在第一和第二组中的销20——元件30因而没有被固定在这些销上，那么就实施步骤b5，在该步骤中，对另一组销20重复步骤b3和b4。
如有必要，即如果存在未被包括在第一和第二组以及该另一组中的销20——元件30因而没有被固定在这些销上，那么就实施步骤b6，在该步骤中，重复步骤b5，直至元件30被固定在所有的销20上。
该方法的各个步骤在图3中示出。
借助于符合本发明的增量式方法——每个增量都包括均化步骤以及之后的使销20的穿过部分23的部分235熔融的步骤，避免了首先与压模40接触的销20过快地受到过高的压强并避免其穿过部分23的部分235来不及熔融并通过自由打卷而变形，由此避免这些销20以不期望的方式变形。
图4示出了壁10，该壁在其内表面上具有多个销20，这些销大致沿着纵轴线A延伸。该图示出了销20处于步骤b2与步骤b3之间的状态。由此，膜30被固定在第一组销20上，而没有被固定在第二组销20上。
为了使该图清楚可见，用虚线示出了压模40。在图4中，第一组销20位于左侧，第二组销20位于右侧。
本发明还涉及一种箱，该箱具有壁10，该壁具有至少一个由塑料材料制成的销20，该销的穿过部分23贯穿元件30，该穿过部分23的部分235通过围绕该销20自由打卷而变形，以形成被配置为用于将元件30维持在销20上的销头部。

Claims (15)

1.一种用于将元件(30)固定在箱的壁(10)上的方法，所述壁(10)具有至少一个由塑料材料制成的销(20)，所述方法的特征在于该方法包括以下步骤：
a1:将所述元件(30)安装在所述至少一个销(20)上，使得所述销(20)的穿过部分(23)穿过所述元件(30)，
a2:使所述穿过部分(23)的一部分(235)熔融并在熔融的该部分(235)上施压，以使得熔融的该部分(235)围绕所述至少一个销(20)自由地打卷，以形成被配置为用于将所述元件(30)维持在所述销(20)上的销头部。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于在恒定温度Tc下使所述部分(235)熔融。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于以确定的压强P或速度V以渐进的方式在熔融的所述部分(235)上施压。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述温度Tc来选择所述压强P或所述速度V，使得所述销(20)的近端部分(21)不大变形或不变形，所述近端部分是所述销(20)的未穿过所述元件(30)的部分。
5.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于所述销头部在所述打卷过程结束时具有环面形状，并从所述销(20)的所述穿过部分(23)的其余部分开始向外径向地延伸。
6.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于所述至少一个销(20)位于所述箱的内壁上。
7.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述元件(30)比所述至少一个销(20)更具柔性。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于所述元件(30)是膜。
9.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于所述壁(10)具有多个所述销(20)，并且在所述步骤a1之后立即在第一组所述销上实施表面均化步骤b1，然后在步骤b2中在所述第一组的每个销(20)上实施步骤a2，所述表面均化步骤b1在于施加确定的压强以抵消所述第一组的销(20)的穿过部分(23)的端部不全共平面的事实。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于在步骤b1中，使工具(40)降低到所述第一组的销(20)上，使得所述第一组的销(20)的每个所述穿过部分(23)都与所述工具(40)接触，但不沿其纵向方向以不期望的方式被压缩。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于在步骤b2之后，在不同于所述第一组的第二组销(20)上实施表面均化步骤b3，然后在步骤b4中在所述第二组的每个销(20)上实施步骤a2，所述表面均化步骤b3在于施加确定的压强以抵消所述第二组的销(20)的所述穿过部分(23)的端部不全共平面的事实。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于在步骤b3中，使工具(40)降低到所述第二组上，使得所述第二组的销(20)的每个所述部分(23)都与所述工具(40)接触，但不沿其纵向方向以不期望的方式被压缩。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于在步骤b4之后，实施步骤b5，在该步骤b5中对不同于所述第一组和所述第二组的第三组销(20)重复步骤b3和步骤b4。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于在步骤b5之后，实施步骤b6，在该步骤b6中重复步骤b5直至所述元件(30)被固定在所有所述销(20)上。
15.一种箱，所述箱包括具有至少一个由塑料材料制成的销(20)的壁(10)，所述销(20)的穿过部分(23)穿过元件(30)，所述至少一个销(20)的特征在于，所述穿过部分(23)的一部分(235)围绕所述至少一个销(20)自由打卷而变形，以形成被配置为用于将所述元件(30)维持在所述销(20)上的销头部。
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